基于预处理BICGSTAB法的电力系统潮流并行计算方法

作     者：宋晓喆 魏国 李雪 王长江 孙福寿 李振元 SONG Xiaozhe;WEI Guo;LI Xue;WANG Changjiang;SUN Fushou;LI Zhenyuan

作者机构：国网吉林省电力有限公司吉林长春130000 东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012 

出 版 物：《电力系统保护与控制》 (Power System Protection and Control)

年 卷 期：2020年第48卷第20期

页      面：18-28页

核心收录：

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目资助(51607033,51677023) 国网吉林省电力有限公司科技项目资助“基于空间相关性的新能源送出关键断面安全性评估与控制研究”(SGJL0000DKJS2000287) 

主　　题：潮流计算 非精确牛顿法 雅可比矩阵 BICGSTAB法 预处理器 CPU-GPU异构平台 

摘      要：为实现大规模电力系统潮流的准确、快速求解,以非精确牛顿法为基础,提出一种基于CPU-GPU异构平台的电力系统潮流并行计算方法。修正方程组的求解是牛拉法潮流计算中最为耗时的部分,提升修正方程组的求解效率可有效提升潮流计算效率。为此,根据雅可比矩阵的不对称不定性,采用稳定双正交共轭梯度(bi-conjugate gradient stabilized,BICGSTAB)法进行修正方程组的求解。进一步,为改善BICGSTAB法的收敛性,根据雅可比矩阵的稀疏性和类对角占优性,提出一种改进PPAT(Preconditioner with sparsity Pattern of AT,PPAT)预处理器和改进Jacobi预处理器相结合的两阶段预处理方法,并对雅可比矩阵进行预处理,提升BICGSTAB法的收敛性能。然后,将上述潮流算法移植到CPU-GPU异构平台,实现电力系统潮流的并行求解。最后,通过不同测试系统算例对所提方法进行验证、分析。结果表明,所提潮流并行计算方法可实现电力系统潮流的准确、快速求解。