[发明专利]电力系统暂态稳定约束最优潮流并行计算方法

说明书

本发明揭示了一种电力系统暂态稳定约束最优潮流并行计算方法，首先读入并解析原始数据，初始化各个控制参数及状态变量，然后进行对偶间隙计算，并且广播到所有进程，接着计算雅可比和海森矩阵并进行解耦递推，形成修正方程并发布解结果并广播到所有进程，最后进行原对步长更新变量，归约所有结果进程。本发明的方法采用并行计算有较高的加速比。

技术领域

本发明的实施例涉及智能电网控制领域，尤其涉及一种电力系统暂态稳定约束最优潮流并行计算方法。

背景技术

在向智能电网演变的过程中，电力系统将长期处在交直流混合运行、供需矛盾突出、系统构成复杂的时期，这对当前的电力系统分析提出了新的挑战。为了维护电网的安全稳定性，提前判定运行方式是否稳定是电网安全运行的保障。

最优潮流就是解决该问题的良好手段之一，它把电力系统的经济性和安全性完美地结合在一起，依靠调度而不是增加额外的设备来达到预定的运行方式。但是，大规模电网特别是多预想故障下的暂态约束最优潮流因其计算密集性、求解不便，仍然有诸多困难。随着高性能计算技术的日趋成熟，使得该问题的求解速度在合理的计算资源下达到实用甚至在线运用水平成为可能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种电力系统暂态稳定约束最优潮流并行计算方法，该并行计算方法能够在满足求解最优潮流准确性的情况下，提供较高的加速比，且优化后的潮流各项主要参数均在标准规定的范围内。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：一种电力系统暂态稳定约束最优潮流并行计算方法，包括以下步骤：

步骤一，读入包含有电力系统的网络结构和原始数据，然后设置控制变量和约束条件，其中的控制变量包含了发电机有功、无功出力，高压直流系统中的各运行参数(如直流电压，各控制角)等等；约束条件包含了对控制变量上下界及节点电压、线路功率约束、以及系统潮流约束。系统潮流约束用于保证获得满足当前电网外送功率的前提下的各交、直流通道输送功率最优分配值时，被评估电力系统始终满足系统潮流约束。

步骤二，初始化各个控制参数及状态变量。

步骤三，进行最优潮流计算，判定是否收敛，计算局部对偶间隙和全局对偶间隙，并通过蝶形通信由多核处理器的所有进程获得全局对偶间隙归约到主进程中。若对偶间隙符合精度要求，则当前结果为最优值，计算结束并输出结果，若全局对偶间隙不符合精度要求，则进入下一步。

步骤四，对部分雅可比矩阵和海森矩阵使用现代内点法的降阶解耦算法，并进行递推计算，然后形成修正方程并求解，得出各控制变量及状态变量的修正量。接着对发电机有功及无功出力、高压直流系统中的各运行参数和节点电压相角等等变量进行修正。修正方程求解后，解向量发送给所有进程。

步骤五，再求取原始对偶步长，在步长的基础上更新各个变量值，将局部原始对偶步长归约至所有进程，该步长能确保各变量在每次迭代修正后不超出事先给定的约束值。最后计算对偶间隙，迭代次数加1，若迭代次数小于设定值，返回步骤三；若迭代次数超出设定值，说明程序在预设的约束条件下无法找到最优值，直接输出结果，随后将进行不收敛性分析。

相比于现有技术，本发明的优势有以下三点：

1.本发明的并行计算模型使用了OPENMP和MPI两种并行模型，具有良好的拓展性，可以满足电力系统数百上千条线路以及同等规模的预想故障数的最优潮流计算；

2.本发明采用了现代内点法的降阶解耦算法。解耦后的内点修正方程的维数与常规最优潮流是一致的，求解多预想故障暂态稳定约束最优潮流的计算量从解线性系统转移到了递推计算上，使得并行计算模型将每个故障看成是独立的子问题，首先对各个子问题单独进行并行计算，再把它们的计算结果汇总到简约修正方程中。