基于多级高阶辛Runge-Kutta方法的暂态稳定性并行计算方法

将s级2s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.     

基于辛Radau方法的暂态稳定性并行计算方法

电力系统暂态稳定性时间并行计算研究中所存在的主要问题是如何有效地解决时间并行度与收敛性之间的矛盾。将多级高阶辛Radau方法用于暂态稳定性计算,基于辛Radau方法的系数矩阵的结构特点,利用一个简单的、类似于矩阵约当(Jordan)分解方法的矩阵变换技巧,将多个时间点上的计算任务完全“解耦”,从而导出了一种新的暂态稳定性时间并行计算方法。数学推导以及在IEEE 118和IEEE 145节点系统中的对比测试结果表明,该方法具有很好的时间并行特性,保持了严格牛顿法的收敛特性,很好地解决了时间并行度与收敛性之间的矛盾。     

基于辛Radau方法的暂态稳定性并行计算方法

电力系统暂态稳定性时间并行计算研究中所存在的主要问题是如何有效地解决时间并行度与收敛性之间的矛盾.将多级高阶辛Radau方法用于暂态稳定性计算,基于辛Radau方法的系数矩阵的结构特点,利用一个简单的、类似于矩阵约当(Jordan)分解方法的矩阵变换技巧,将多个时间点上的计算任务完全“解耦”,从而导出了一种新的暂态稳定性时间并行计算方法.数学推导以及在IEEE 118和IEEE 145节点系统中的对比测试结果表明,该方法具有很好的时间并行特性,保持了严格牛顿法的收敛特性,很好地解决了时间并行度与收敛性之间的矛盾.     

基于辛龙格-库塔-奈斯通方法的电力系统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实时分析计算及控制的有效途径。将s级2s阶的辛龙格–库塔–奈斯通方法用于经典模型情况下的电力系统暂态稳定性计算中,利用矩阵分裂技巧以及矩阵求逆运算的松弛方法,推导出了一种新的暂态稳定性并行计算方法,该方法具有内在的时间并行特性和超线性收敛性。基于IEEE 145节点系统的仿真结果表明,该算法在保持相同或更高计算精度的前提下,具有与传统的时间并行严格牛顿计算方法相当的收敛性。     

一种新的电力系统暂态稳定性时间并行计算方法

为了解决传统时间并行方法在电力系统暂态稳定性仿真中存在的迭代次数过多的问题,运用隐式梯形法在多个时间点上连续离散,然后结合不动点迭代运用牛顿法求解,推导出一种收敛性更好的电力系统暂态稳定性仿真并行算法。数学推导以及算例系统对比测试结果表明,该算法保持了牛顿法的收敛特性,解决了时间并行度和收敛性之间的矛盾,且算法中绝大多数计算为矢量计算,使用图形处理器(graphics processing unit,GPU)组织并行计算,可以获得传统中央处理器(central processing unit,CPU)并行无法获得的加速效果。     

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。     

基于矩阵对角化的电磁暂态时间并行计算方法

为提高电力系统电磁暂态数值计算的效率,在采用经典的临界阻尼调整算法的基础上,利用系数矩阵的实特征值分解即矩阵对角化方法,提出了一类新的电磁暂态时间并行计算方法。对线性微分系统或非线性微分系统,所提算法均可以实现精确的时间解耦并行计算。算例测试结果表明:所提出的算法具有很好的并行性,可以获得有效的加速比,因而可以显著提高电力系统电磁暂态数值仿真计算的效率及实时性。     

基于混合LU分解预处理GMRES的暂态稳定仿真并行算法

经典不完全LU分解(ILU)预处理方法由于固有的前推回代模式而不利于并行化,为此提出了基于混合LU(HLU)分解预处理广义极小残余法(GMRES)的电力系统暂态稳定性并行计算方法。该方法在隐式联立求解方法的基础上,结合雅克比矩阵的对角加边形式,将雅可比矩阵采取分而治之的策略进行HLU分解预处理,再利用GMRES方法并行迭代求解。利用2个不同规模的算例系统,测试结果表明:HLU预处理较经典ILU可以减少一半的迭代次数,结合图形处理器(GPU)并行计算技术,基于HLU预处理GMRES的并行算法在系统规模达到上万节点时,可以获得10倍以上的加速比。因此,所提方法是一类收敛性好、并行度高,比较适合于GPU计算的并行算法。     

基于支路分割和区域迭代的暂态稳定性仿真并行算法

针对市场条件下电力系统暂态稳定性仿真计算问题,应用基于支路分割的系统分裂方法,对子系统间协同完成暂态稳定性仿真分析的并行算法进行了研究,提出了基于区域迭代的暂态稳定性并行算法.该算法在虚拟异步并行计算平台(VAPP)上得到了实现,并用新英格兰10机39节点系统算例和暂态稳定性仿真程序(TSSP)进行了验证.还考察了在3子系统分裂和5子系统分裂情况下,每积分步上子系统间的通信次数和并行计算加速比.该算法是粗粒度的,在一定程度上可适应于市场条件下的电力系统暂态稳定性分析.     

面向指数积分方法的电磁暂态仿真GPU并行算法

为满足对大规模可再生能源接入的电力系统进行快速电磁暂态仿真的需求,提出了一种面向指数积分方法的电力系统电磁暂态仿真图形处理器(GPU)并行算法。首先,分析了矩阵指数积分算法求解过程所具有的高度数据并行性,进而将该特性与GPU计算资源相结合;利用GPU处理指数积分方法求解时所需的大规模矩阵运算,而将较为复杂的系统状态判别与更新保留在CPU中完成,有效提升了仿真计算速度。最后,分别针对17台和100台风机的风电场算例进行了测试,验证了所提并行算法的正确性和有效性,同时也说明了算法的加速效果会随着系统规模的增加而愈发明显。     

电力系统暂态稳定计算的一种空间并行算法

结合数据传输型并行计算机的性能和特点,对电力系统暂态稳定分析的空间并行算法进行了研究。在引入基行因子表路径绎的网络分割方法并将电力网络系数矩阵写成对角加边（ＢＤＦ）形式的基础上,发展了并行求解电力网络方法的算法,并在数据莳工行计算机上实现了暂态稳定的并行计算。对大型互联电力系统进行的试算表明,中所提出的算法能显提高暂态稳定计算的     

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。     

基于广义向后差分方法的电力系统暂态稳定性快速数值计算方法

为满足电力系统暂态稳定性实时分析计算的需求,将边界值类方法中的广义向后差分方法应用于暂态稳定性数值计算,提出了一种新的暂态稳定性快速数值计算方法。该方法利用广义向后差分方法对微分方程进行连续的时间差分离散,然后对离散后的非线性方程组采用牛顿法进行整体求解。利用雅克比矩阵所具有的带状结构特征,采用矩阵方程分裂—组合技巧,避免了对整体雅可比矩阵或多个分块子矩阵进行三角分解,从而提高了暂态稳定性数值计算的效率。对两个算例系统的测试结果表明:相对于经典的隐式梯形积分方法,所提出的算法在计算效率上具有明显的优势。     

辛几何算法在电力系统暂态稳定性分析中的应用

将辛几何算法引入电力系统暂态稳定性数值计算.以一个简单的电力系统为例,通过数值实验将新方法与电力系统分析中常用的隐式梯形积分法及传统的Runge-Kutta方法进行了对比分析.初步的数值实验结果表明,辛几何算法与传统算法相比,在计算精度和数值稳定性方面具有较为明显的优势,因而更适合于电力系统暂态稳定性及相似问题的数值计算.     

一种新的电力系统暂态稳定性计算方法

针对传统数值计算方法存在稳定性和收敛性差的问题,提出了一种新的电力系统暂态稳定性计算方法——辛Runge-Kutta-Nystrm(以下简称辛RKN)法,该算法不存在人为的引入耗散机制,避免歪曲系统本来结构的特征,可用较大积分步长来进行计算,与传统的Runge-Kutta(以下简称RK)法相比,收敛精度好,计算速度快,体现了该类辛算法内在的时间并行特性。在IEEE145节点电力系统运行的测试结果表明,辛RKN法能显著提高暂态稳定计算的收敛精度和计算速度。     

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．     

灾变理论在多机电力系统暂态稳定分析中的应用

灾变理论作为分析非线性系统动态特性发生跃变的一种数学工具，已被用于电力系统静态稳定，暂态稳定和电压稳定分析，并已从单机应用扩展到了多机中的应用。本文在文献（２）（３）（４）（１１）（１２）的基础上提出了一种新的多机电力系统暂态稳定分析的灾变流形和算法，与传统的数值积分法相比具有简单，快速的特点；与Ｌｙａｐｕｎｏｖ直接法相有稳定域直观的特点，与文献（３）和（４）所提算法相比，分析结果更准确，实例计算     

电力系统电磁暂态仿真算法研究综述

在电力系统中,电磁暂态仿真分析是其中必不可少的部分,电网规模大、仿真精确性要求高、仿真效率高以及电力系统大量采用含电力电子装置,对电力系统仿真的性能要求越来越高。数值积分算法是目前暂态仿真分析的核心,文章首先通过理论基础的总结,分析现有电磁暂态仿真产生数值振荡问题的原因与解决方法。从数值积分算法的稳定性、精度以及效率着手,讨论了目前应用于电力系统电磁暂态仿真的常用积分算法和新型积分算法的计算格式,仿真特性、领域应用以及研究现状,通过定量分析,说明各算法特点与优劣,最后做出总结。     

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。