【摘 要】
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随着世界电网规模的不断扩大,电力系统对应的状态矩阵的阶数也在随之增多,状态矩阵构建的难度自然也会暴增。本文将引入OpenMP技术、矩阵分块等方法,提高电力系统状态矩阵构建的速度。插入式建模技术能够将电力系统的相关元器件全部模块化,根据其状态与非状态变量的不同转化为各类传输模块的集合。这个方法能任选输入输出信号,且在新的电力元器件的增减时对模型的修改较小,能够很直观的形成状态空间方程。不过这个方法处
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随着世界电网规模的不断扩大,电力系统对应的状态矩阵的阶数也在随之增多,状态矩阵构建的难度自然也会暴增。本文将引入OpenMP技术、矩阵分块等方法,提高电力系统状态矩阵构建的速度。插入式建模技术能够将电力系统的相关元器件全部模块化,根据其状态与非状态变量的不同转化为各类传输模块的集合。这个方法能任选输入输出信号,且在新的电力元器件的增减时对模型的修改较小,能够很直观的形成状态空间方程。不过这个方法处理出来的状态空间方程要构建出状态矩阵需要进行相当繁琐的矩阵运算,因此需要将这些构建过程中的系数矩阵重组和扩展。经过插入式建模技术和矩阵重组与扩展处理后的状态空间方程,矩阵的阶数依然相对较高,在构建过程中高阶数矩阵的求逆和代数运算等耗时较多。为了加快相关矩阵的运算,可以对高阶数矩阵进行分块降阶,将一个大型矩阵的求逆运算转变为多个阶数较小的矩阵的求逆;再运用高斯消元法直接在初始的矩阵上运算,一定程度上降低矩阵运算对内存的占用。面对状态矩阵构建过程中大多数系数矩阵都是稀疏矩阵的事实,采用海格迭代法缩减其外形与贷款,再以三元组顺序表法进行压缩存储,降低运算之前的存储容量和访问消耗的时间。在用fortran语言编写基础程序后,可以用OpenMP技术对其中适当的代码段进行并行处理。本文在Visual Studio 2010的平台中、在Intel Fortran 13SP1的环境下编写和编译程序,通过69台发电机和260台发电机的电力网络算例,验证了算式重组、矩阵分块降阶、稀疏矩阵外形缩减法和并行计算的有效性。
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