[发明专利]基于ILUTP预处理并行迭代法的大规模配电网潮流分析方法

说明书

本发明公开了基于ILUTP预处理并行迭代法的大规模配电网潮流分析方法，涉及电网潮流分析方法。随着配电网规模不断扩大，配电网潮流计算过程中的线性方程组规模也在不断扩大，占据了潮流计算过程绝大部分时间，传统的直接法如LU分解等计算效率很低。本发明包括配电拓扑结构的形成与牛顿‑拉夫逊潮流计算两个主要步骤，其中配电网拓扑结构的形成基于回路电流法实现，牛顿‑拉夫逊潮流计算的过程具体包括迭代初值设定、雅可比矩阵的形成、线性方程组求解、收敛性判断等几个子步骤。针对线性方程组求解部分，本发明基于ILUTP预处理并行迭代法进行实现。本发明能够大幅提高计算效率，以适应大规模配电网潮流计算的实时性需求。

技术领域

本发明涉及电网潮流分析方法，尤其涉及基于ILUTP预处理并行迭代法的大规模配电网潮流分析方法。

背景技术

配电网潮流计算是配电网设计和调度运行的基础，随着配电网规模的不断扩大和配电网结构的复杂化，提升配电网潮流计算技术的需求也随之提高。目前广泛应用的前推回推法虽然运算简单、节省内存、收敛性好，但环路处理能力较弱，对于环路较多的配电网络计算容易发散。回路电流法是另一种常用的配电网潮流计算方法，能有效处理环网，但计算过程中涉及大量线性方程组求解，目前主要使用传统的直接法如LU分解、QR分解等，计算效率较低，不能够适应大规模配电网实时计算需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供基于ILUTP预处理并行迭代法的大规模配电网潮流分析方法，以提高整体计算效率的目的。为此，本发明采取以下技术方案。

基于ILUTP预处理并行迭代法的大规模配电网潮流分析方法，包括以下步骤：

1)形成配电网三相树状结构图；该步骤对配电网三相详细拓扑结构图使用广度优先搜索算法，每形成一个树枝，对应一个基本回路，对全网形成三相图的树状结构；

2)计算回路矩阵；该步骤根据选定的支路电流方向和回路方向，形成回路矩阵B；当支路电流方向与回路电流方向一致时回路矩阵B中对应元素取1，当支路电流方向与回路电流方向相反时回路矩阵B中对应元素取-1；

3)计算平衡方程偏差；该步骤利用回路电流法形成潮流计算中的平衡方程组；

4)计算雅可比矩阵；该步骤对平衡方程进行线性化处理，形成雅可比矩阵J；

5)线性方程组求解；该步骤利用基于ILUTP预处理并行迭代法求解JΔX＝Δb，由于设计的迭代方法在计算过程中涉及的运算主要是向量运算、矩阵-向量运算，具有自然可并行性，故并行实现迭代计算过程；

6)更新状态变量；该步骤根据求解出的修正量ΔX对状态变量X进行更新，并检查本次状态变量迭代结果与上一次的偏差即ΔX是否小于收敛标准；如果成立则计算结束，转到步骤7)，否则转至步骤3)；

7)计算全网电压分布和功率分布；该步骤利用状态变量的计算值计算全网电压分布和功率分布。

本技术方案主要实现步骤包括形成配电网三相树状结构图、计算回路矩阵、计算平衡方程偏差、计算雅可比矩阵、线性方程组求解、更新状态变量和计算全网电压分布和功率分布共七个子步骤。其一方面基于回路电流法进行，能有效处理环网，另一方面基于ILUTP预处理并行迭代法进行大规模配电网潮流计算，契合配电网的发展需求，弥补传统计算手段环网处理能力弱、耗时长、效率低的问题。同时该方法可操作性强，易于实现。

另一方面利用ILUTP预处理、迭代法、并行技术等手段显著提高配电网潮流计算过程中的线性方程组求解，使得算法整体效率高。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。

在步骤2)中，形成潮流计算中的平衡方程组为：