电力系统静态电压稳定域边界并行计算方法研究

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交直流电网互联规模不断扩大、可再生能源大规模并网,在改善电网大规模电能输送能力和优化电源结构的同时,也为系统电压稳定性带来巨大考验。电力系统静态电压稳定域(static voltage stability region,SVSR)是分析和评估系统电压稳定性的直观而有力的工具。为提升区域互联电力系统静态电压稳定域边界(static voltage stability region boundary,SVSRB)的构建效率,本文以降阶直接法为基础,实现区域互联大规模电力系统SVSR的准确高效构建,主要研究内容如下:(1)提出一种基于松弛降阶直接法的SVSRB快速搜索方法。该方法以降阶直接法为基础,首先,对降阶直接法求解鞍结分岔(saddle node bifurcation,SNB)点时的收敛条件进行合理松弛,以改善算法收敛性能,提高SNB点求解效率;然后,根据SVSRB拓扑特性,基于边界追踪算法实现松弛降阶直接法求解SNB点时初值的高效选取,克服降阶直接法对初值敏感这一瓶颈。最后,通过多组标准测试系统对所提方法进行验证,结果表明所提松弛降阶直接法可实现SNB点的准确求取和SVSRB的高效构建。(2)针对降阶直接法带来的低维线性方程组数量增多的问题,提出一种基于CPU-GPU异构的SVSRB并行计算方法。该方法首先采用带雅可比与不完全LU分解相结合的两阶段预处理的稳定双共轭梯度法(biconjugate gradient stabilized method,BICGSTAB)法求解降阶直接法中的四组同系数低维线性方程组;再结合CPU-GPU异构平台,借助GPU的并行技术对BICGSTAB迭代法进行加速求解,而其他逻辑性强但计算量较低的部分由CPU完成,以实现SNB点的并行求解,克服降阶直接法计算量大、计算复杂度高的不足,从而提升SVSRB的搜索效率。最后,通过多组标准测试系统对所提方法进行验证,结果表明所提并行计算方法可实现SVSRB的快速、准确搜索,且具有很好的算法稳定性。
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