在IBM-SP2上实现电力系统暂态稳定计算的一种并行算法

本文提出了一种在IBM－SP2并行计算机上实现电力系统暂态稳定计算的并行算法,该算法的核心是对电力系统网络方程实现有效的并行求解。通过对大型互联电力系统算例进行试算,对所提出的算法的有效性进行了分析和评估。     

电力系统暂态稳定计算的一种时间并行算法

介绍了一种电力系统暂态稳定计算的时间并行算法。该算法应用隐式梯形积分法将描述电力系统有关元件动态特性的微分方程转化成差分方程，采用牛顿法对相应的差分方程和网络代数方程进行联立求解。借助于流水线处理技术的思想方法，实现了对暂态稳定计算中多个积分时间步的并行求解。描述了所提出的算法在IBM-SP2并行计算机上的实现方法。通过大型电力系统的仿真计算，对所提出的时间并行算法进行了评估。     

暂态稳定分布式仿真计算的改进算法

电网互联和电力系统市场化发展趋势对暂态稳定分布式计算提出了要求.文中研究了电力非线性网络暂态稳定分布式仿真算法的计算效率问题,指出算法的瓶颈主要是子系统边界值的迭代求解计算,提出了改善非线性网络分布式求解效率的交接变量估计法,进行了数值验证,并与适于线性网络求解的并行处理方法、已有的电力网络暂态稳定初值估计法和交接变量调节法进行了比较.数值实验表明,文中提出的方法可在较大程度上稳定地改善暂态稳定分布式仿真分析的计算效率,与电力市场条件有一定的适应性.     

电力系统暂态稳定分析的内在并行算法研究

本文研究了电力系统暂态稳定分析的内在并行算法。将隐式梯形积分法与波形松弛法相结合，提出了电力系统暂态稳定分析的内在并行算法，并在多Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ并行计算机上予以实现。算例结果表明，本文提出的算法具有较好的并行性能。     

采用分布式计算机系统的电力系统暂态稳定计算

电力系统暂态稳定计算通常是在单计算机上进行的。本文给出了一种可采用分布式计算机系统进行电力系统暂态稳定计算的算法。这种算法以网络分割理论为基础，利用并行计算技术，可大大提高电力系统暂态稳定计算速度，并可适用于电力系统分层控制等领域。本文对于两个典型系统在剑桥环分布式系统上进行了计算，给出了正确的结果，取得了明显的时间效益。     

基于集群机的大规模电力系统暂态过程并行仿真

由于传统的串行计算方法无法满足互联电力系统在线动态安全分析和实时仿真的要求，研究高效的电力系统暂态并行仿真算法及其软件已成为电力系统动态实时仿真的关键。该文基于集群系统，提出一种利用电力系统区域特性的多重化网络划分方案，弥补了传统网络划分算法在计算规模和划分质量上的不足；并提出了一种基于分块思想、消息传递与动态多线程相结合的网络方程分层算法及其实现策略，缩短了网络方程的计算时间，解决了暂态仿真中计算量突增的问题，提高了算法的并行效率和整体性能。同时，文中还简化了暂态稳定算法迭代流程，改进了全局收敛判定方法，有效地减少了算法计算量和通信损耗。实际电网的数值计算结果表明，文中提出的算法计算加速比高，实时性好，因此研制的电力系统动态并行仿真程序能够满足大规模电力系统暂态过程实时仿真、甚至超实时仿真的要求。     

电力系统暂态实时仿真并行算法的研究进展

计算机并行技术和通信技术的快速发展,使得大规模电力系统暂态实时仿真成为可能。介绍电磁暂态仿真和机电暂态仿真所采用的模型和计算方法以及各自并行算法所取得的研究进展和实用效果,讨论了基于网络分割和集群计算机系统的粗粒度并行算法,分析表明该类算法具有较高的并行效率以及较好的发展潜力。     

基于PSCAD/EMTDC的大规模新能源并网电磁暂态并行仿真

随着大规模新能源并网,大量电力电子元器件的接入使传统电网电磁暂态特性发生了很大改变,无论从算法还是计算规模上都对电网仿真提出了新要求。在PSCAD（电力系统计算机辅助设计）上搭建了含新能源接入的内蒙古电网电磁暂态模型,实现全网的电磁暂态精确仿真;基于集群并行仿真技术,解决了因计算规模过大导致无法计算或仿真效率低的问题;进一步提出了基于节点矩阵规模的网络均衡整合方法,减少了计算资源的占用率。仿真结果表明,集群并行技术可有效提升新能源并网电磁暂态模型的仿真效率;同时,在保证仿真速度的前提下创新研究的网络均衡整合方法,可实现计算资源的利用效率优化。     

基于PSCAD/EMTDC的大规模新能源并网电磁暂态并行仿真

随着大规模新能源并网,大量电力电子元器件的接入使传统电网电磁暂态特性发生了很大改变,无论从算法还是计算规模上都对电网仿真提出了新要求。在PSCAD（电力系统计算机辅助设计）上搭建了含新能源接入的内蒙古电网电磁暂态模型,实现全网的电磁暂态精确仿真;基于集群并行仿真技术,解决了因计算规模过大导致无法计算或仿真效率低的问题;进一步提出了基于节点矩阵规模的网络均衡整合方法,减少了计算资源的占用率。仿真结果表明,集群并行技术可有效提升新能源并网电磁暂态模型的仿真效率;同时,在保证仿真速度的前提下创新研究的网络均衡整合方法,可实现计算资源的利用效率优化。     

基于高度并行松弛牛顿方法的暂态稳定性实时分析计算方法的并行装配

介绍一种新的用于大规模电力系统暂态稳定性实时分析计算的高度并行松驰牛顿方法的分析和比较,并利用ＰＶＭ技术在Ｃｒａｙ－Ｔ３Ｄ大规模并行计算机上进行实际装配和验证,关于该方法的导出在《基于高度并行松弛牛顿方法的暂态稳定性实时分析计算的并和算法》中发表。     

电力系统暂态稳定分析的并行算法研究

本文在基于多Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒｔ系统结构的并行处理计算机上，对电力系统暂态稳定分析的并行算法进行了研究。对所提出的并行算法在数据传输型并行计算机上的并行性能作了分析，提出了较好的通信方法。本文并行算法具有较高的并行性能，在多Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ系统结构的并行计算机上是有效的。     

基于多级高阶辛Runge-Kutta方法的暂态稳定性并行计算方法

将 级 阶的辛Runnge-Kutta方法用于电力系统暂态稳定性计算,利用矩阵分裂技巧以及矩阵求逆运算的松弛方法,导出了一种新的暂态稳定性并行计算方法,具有较好的时间并行特性和超线性收敛性。利用IEEE 145节点系统,对导出的并行算法进行了仿真测试和评估。仿真测试结果表明,所提出的并行算法具有很好的收敛性,有效地解决了时间并行度与收敛性之间的矛盾,可以获得较高的加速比和很好的并行计算效率。     

基于高斯方法及Sherman-Morrison公式的暂态稳定性并行计算方法

并行计算是实现大规模电力系统暂态稳定性实时分析计算的有效途径。将s级2s阶的高斯方法和扩展的Sherman-Morrison矩阵求逆公式相结合,提出了一类新的暂态稳定性并行计算方法。该方法首先利用s级2s阶的高斯方法对微分-代数方程组进行多级离散,并利用严格的牛顿法对离散后的非线性方程组进行整体求解。在此基础上,按s个时间点将整体雅可比矩阵分裂成为一个分块对角矩阵和一个分块常系数矩阵。然后,以分裂后的分块对角矩阵为基础,利用扩展的Sherman-Morrison矩阵求逆公式将s个时间点上的计算任务进行“解耦”。所提方法在保持严格牛顿法的收敛性的同时具有很好的并行性。利用OpenMP并行计算技术在多核计算机上对2个不同的系统算例进行了测试,结果表明,所提出的并行方法可以获得较好的加速比以及并行效率。     

预处理并轭梯度法在电力系统暂态稳定分析并行算法中的应用研究

本文针对分块式电力系统暂态稳定并行算法中，因边界系统代数方程条件数增大而对求解产生影响的问题作了研究，提出了一类采用预处理共轭梯度法求解边界系统代数方程式组的电力系统暂态稳定分析的并行算法．算例结果表明该算法是有效的．     

Fast parallel algorithm on sparse matrix for power system analysis

Power system analysis is the basis of operation and planning. Since power systems are very large and complex, however, it takes a long computation time for the analysis. It is desired to develop a fast method especially for transient stability analysis. In this paper, a parallel algorithm for sparse matrix factorization, forward substitution, and backward substitution is discussed. The algorithm is made operational on the actual transputer network. The computation time using the algorithm is measured and compared with that of the ordinary (single processor) algorithm. Finally, the parallel transient stability program is developed and evaluated.     

Fast calculation using parallel processing and pipeline processing in power system analysis

This paper presents an application of parallel processing and pipeline processing to power system analysis. The system matrix is transformed to a bordered block diagonal form (BBDF) matrix for effective utilization of the processors. After LU factorization, subnetworks organize sparse matrices and the boundary network organizes a full matrix. First, a parallel processing technique is used to calculate subnetworks. Then, as pipeline processing is applied, inverse matrix of the boundary network is multiplied. The proposed method is made operational on a parallel computing system including a pipeline processor. A consideration on the transient stability analysis using the proposed method also is presented at the end of this paper.     

一种电力系统暂态稳定并行计算的优化分区策略

大规模电力系统的区域特性为暂态稳定并行计算任务的优化划分创造了条件。基于分层递归二分法的思想，分析了基于块对角加边策略的空间暂态稳定并行计算的任务划分目标，提出了一种基于区域特性的任务划分策略，将电力系统自然的分层分区特性与并行计算领域的图划分算法相结合，有效地降低了暂态稳定计算中协调系统规模和算法通信量，提高了各个计算进程的负载平衡度和并行计算性能。实际大规模电力系统的算例仿真结果表明，文中提出的方法优于METIS图划分软件，与其划分后计算性能的对比可见，暂态稳定并行计算最佳仿真速率提高超过10%，有效地提高了并行计算性能，为大规模电力系统实时暂态稳定并行计算的实现奠定了基础。     

Efficient parallel PML algorithms for truncating finite difference time domain simulations

In this paper, the parallel implementation of the stretched coordinate perfectly matched layer (SC-PML) and the wave equation PML (WE-PML) formulations is presented for truncating three-dimensional (3-D) finite difference time domain (FDTD) grids. In the proposed parallel algorithms, the FDTD computational domain is divided into contiguous non-overlapping subdomains using two-dimensional topology and the interprocessor communications between the neighboring subdomains are carried out by using the message passing interface (MPI) system. The performance of the proposed parallel algorithms has been studied by using a point source radiating in 3-D domains and performed on a network of PCs interconnected with Ethernet. It has been observed that the WE-PML parallel algorithm is approximately 2.3 faster than the SC-PML parallel algorithm.