一种电力系统中协调并行计算的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种电力系统网络中协调并行计算的方法及装置，涉及电力系统技术领域，用以提高电力系统中的仿真计算的速度。本方案为：将电力系统网络划分为K个互不重叠的子网，该K为大于或等于2的正整数；从K个子网中选择出m条切割支路和s条故障支路；m、s均为大于或等于1的正整数，切割支路为K个子网中的任意两个子网间存在电气连接关系的两个节点形成的支路；故障支路为每个子网内部存在短路的两个节点形成的支路；并行计算m条切割支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵，以及s条故障支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵。本发明专利技术应用于电力系统网络中。

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统中协调并行计算的方法及装置
本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种电力系统中协调并行计算的方法及装置。
技术介绍
电力系统机电暂态实时仿真中的计算主要是求解系统网络方程和动态元件微分方程组成的微分代数方程。其中，系统网络方程涉及大规模稀疏线性方程组的求解，随仿真网络规模的增大，计算开销也大幅增加。通常电力系统机电暂态仿真计算主要采取两种方式：串行计算和并行计算。其中，串行计算是利用计算机按串行方式一步步求解电力系统数学方程，在多处理器计算机上通常只使用一个核心资源，因此在面对大规模电力系统仿真计算时，串行计算存在计算量大、耗时多、速度慢、精度差的缺点，不能很好地满足大规模电网实时仿真和控制需要。并行计算是提高交直流电网仿真速度的有效途径，为了满足电力系统仿真严格实时的要求，现有技术中通常将电力系统中的网络方程和微分方程并行计算，再求得系统网络方程和动态元件微分方程组成的微分代数方程，最后从微分代数方程中得到电力系统中的变量值，即电力系统网络中的节点电压。然而随着电力系统网络变大，结构千变万化，仅仅直接采取上述的并行计算并不能满足仿真计算中的要求。例如，由于电力系统网络的规模较大以及复杂度较高的特点，仅直接采用上述的并行计算方法进行大规模电网中的仿真计算，使得最终的仿真计算的计算速度较慢。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种基于支路抽出的电力系统并行计算协调方法及装置，用以提高电力系统中的仿真计算的速度。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：本专利技术实施例的第一方面，提供一种电力系统网络中协调并行计算的方法，所述方法包括：将电力系统网络划分为K个互不重叠的子网，所述K为大于或等于2的正整数；从所述K个子网中选择出m条切割支路和s条故障支路；所述m、所述s均为大于或等于1的正整数，所述切割支路为K个子网中的任意两个子网间电气连接的两个节点形成的支路；所述故障支路为每个子网内部存在短路现象的两个节点形成的支路；并行计算所述m条切割支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵，以及所述s条故障支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵。本专利技术实施例的第二方面，提供一种电力系统网络中协调并行计算的装置，所述装置包括：划分模块，用于将电力系统网络划分为K个互不重叠的子网，所述K为大于或等于2的正整数；选择模块，用于从所述K个子网中选择出m条切割支路和s条故障支路；所述m、所述s均为大于或等于1的正整数，所述切割支路为K个子网中的任意两个子网间电气连接的两个节点形成的支路；所述故障支路为每个子网内部存在短路现象的两个节点形成的支路；并行计算模块，用于并行计算所述m条切割支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵，以及所述s条故障支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵。本专利技术实施例中提供的电力系统中协调并行计算的方法及装置，在进行计算大规模电力系统网络中的电压值时，首先将该大规模电力系统网络划分为K个子网，然后从K个子网中选择出m条切割支路和s条故障支路；其中：该切割支路为K个子网中的任意两个子网间关联的两个节点形成的支路；该故障支路为每个子网内部本身存在关联的两个节点形成的支路，再并行计算上述的m条切割支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵，以及s条故障支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵。由于本方案先将该大规模电力系统网络进行划分，并划分为K个子网，降低了大规模电力系统网络的复杂度，从而使得后续的仿真计算速度变快，然后再从K个子网中选择出m条切割支路和s条故障支路，采用并行计算的方法来进行计算该m条切割支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵，以及所述s条故障支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵，由于并行计算的方法本身就能够提高仿真计算的速度，因此，通过先降低电力系统网络的复杂度后，再采用并行计算的方法使得电力系统网络中的仿真计算的速度更快。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种电力系统网络中协调并行计算的方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种电力系统网络图；图3为本专利技术实施例基于图2提供的另一种电力系统网络图；图4为本专利技术实施例提供的一种电力系统网络中协调并行计算的装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种电力系统网络中协调并行计算的方法，如图1所示，该方法包括：101、将电力系统网络划分为K个互不重叠的子网。其中，上述的K为大于或等于2的正整数。可选的，在电力系统网络中可以按照空间位置信息将电力系统网络划分为K个互不重叠的子网。这里的空间位置信息可以为经纬度信息。具体的，在进行划分时，是根据该电力系统网络分布的经纬度信息，将该网络划分为K个互不重叠的子网。该电力系统网络的划分可以参照图2给出的电力系统网络图，由图2可知，该电力系统网络中包含K个子网。102、从K个子网中选择出m条切割支路和s条故障支路。其中，上述的m、上述的s均为大于或等于1的正整数，上述的切割支路为K个子网中的任意两个子网间电气连接的两个节点形成的支路；上述的故障支路为每个子网内部存在短路现象的两个节点形成的支路。示例性的，在实际的电力网络系统中，上述的电气连接是指通过电阻、电容等电气元件将两个节点进行连接，而上述的短路现象是指两个节点所形成的支路上的电流为无穷大。示例性的，参照图2中给出的电力系统网络图，由图2可以得知：切割支路包括：N12N21、N14N41、N1kNk1、N23N32、N2kNk2、N34N43以及N3kNk3，故障支路包括：N1mN1n以及N42N44。103、并行计算m条切割支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵，以及s条故障支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵。优选的，为了使得仿真计算的速度更快，在上述的步骤103中分别采用4个处理器同时计算m条切割支路的三序导纳矩阵、m条切割支路的三序注入电流矩阵、s条故障支路的三序导纳矩阵以及s条故障支路的三序注入电流矩阵。示例性的，只要能够提高仿真计算的速度，上述的步骤103中也可以采用2个处理器先同时计算m条切割支路的三序导纳矩阵和m条切割支路的三序注入电流矩阵，然后在利用上述的2个处理器在同时计算s条故障支路的三序导纳矩阵和s条故障支路的三序注入电流矩阵。或者，采用2个处理器先同时计算m条切割支路的三序导纳矩阵和s条故障支路的三序导纳矩阵，然后在利用上述的2个处理器在同时计算m条切割支路的三序注入电流矩阵和s条故障支路的三序注入电流矩阵。只要这里采用并行计算即可，对于是选择一次并行计算还是两次并行计算不做要求。本专利技术实施例中提供的电力系统中协调并行计算的方法，在进行计算大规模电力系统网络中的电压值时，首先将该大规模电力系统网络划分为K个子网，然后从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统网络中协调并行计算的方法，其特征在于，所述方法包括：将电力系统网络划分为K个互不重叠的子网，所述K为大于或等于2的正整数；从所述K个子网中选择出m条切割支路和s条故障支路；所述m、所述s均为大于或等于1的正整数，所述切割支路为K个子网中的任意两个子网间电气连接的两个节点形成的支路；所述故障支路为每个子网内部存在短路现象的两个节点形成的支路；并行计算所述m条切割支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵，以及所述s条故障支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵。

【技术特征摘要】
1.一种电力系统网络中协调并行计算的方法，其特征在于，所述方法包括：将电力系统网络划分为K个互不重叠的子网，所述K为大于或等于2的正整数；从所述K个子网中选择出m条切割支路和s条故障支路；所述m、所述s均为大于或等于1的正整数，所述切割支路为K个子网中的任意两个子网间电气连接的两个节点形成的支路；所述故障支路为每个子网内部存在短路现象的两个节点形成的支路；并行计算所述m条切割支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵，以及所述s条故障支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述m条切割支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵，以及所述s条故障支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵确定所述电力系统网络中的协调系统变量矩阵，所述协调系统变量矩阵用于表示所述电力系统网络中切割支路和故障支路的三序电压之和。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述m条切割支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵，以及所述s条故障支路的三序导纳矩阵和三序注入电流矩阵确定所述电力系统网络中的协调系统变量矩阵，具体包括：根据所述m条切割支路的三序注入电流矩阵和所述s个故障支路的三序注入电流矩阵确定m条切割支路和s条故障支路联合形成的三序注入电流矩阵；根据所述m条切割支路的三序导纳矩阵和s条故障支路的三序导纳矩阵确定序网关联矩阵；将所述m条切割支路和s条故障支路联合的三序注入电流矩阵、序网关联矩阵带入到协调系统网络方程中，得到所述电力系统网络中的协调系统变量矩阵；其中，所述协调网络方程为：(YCF+MF+MFT)UCF＝ICF，所述YCF为序网关联矩阵，所述ICF为m条切割支路和s条故障支路联合形成的三序注入电流矩阵，所述MF为空间关联矩阵，所述MFT为空间关联矩阵的转置矩阵，且所述MF和所述MFT均为常量矩阵，所述UCF为所述电力系统网络中的协调系统变量矩阵；其中，所述YCF、所述MF以及所述MFT均为对角矩阵，所述UCF为对角矩阵或列矩阵。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述m条切割支路的三序导纳矩阵和s条故障支路的三序导纳矩阵确定序网关联矩阵，具体包括：将所述m条切割支路的三序导纳矩阵和s条故障支路的三序导纳矩阵带入到序网关联方程中，得到序网关联矩阵；所述序网关联方程为：YCF＝YC+YF，其中：所述YC为m条切割支路的三序导纳矩阵，其中：所述YCAP表示m条切割支路的正序导纳矩阵，所述YCAN表示m条切割支路的负序导纳矩阵，所述YCAZ表示m条切割支路的零序导纳矩阵；所述YF为s条故障支路的三序导纳矩阵，其中：所述YFBP表示s条故障支路的正序导纳矩阵，所述YFBN表示s条故障支路的负序导纳矩阵，所述YFBZ表示s条故障支路的零序导纳矩阵；所述YCF为序网关联矩阵；其中：A＝1,2,…,m，B＝1,2,…,s且s＝m。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述m条切割支路的三序注入电流矩阵和所述s条故障支路的三序注入电流矩阵确定m条切割支路和s条故障支路联合形成的三序注入电流矩阵，具体包括：将所述m条切割支路的三序注入电流矩阵和s条故障支路的三序注入电流矩阵带入到电流联合方程中，得到m个切割支路和s条故障支路联合形成的三序注入电流矩阵；所述电流联合方程为：ICF＝IC+IF，其中：IC为m条切割支路的三序注入电流，IC＝[ICAPICANICAZ]1×3mT，所述ICAP表示m条切割支路的正序注入电流矩阵，所述ICAN表示m条切割支路的负序注入电流矩阵，ICAZ表示m条切割支路的零序注入电流矩阵；IF为s条故障支路的三序注入电流，IF＝[IFBPIFBNIFBZ]1×3sT，所述IFBP表示s条故障支路的正序注入电流矩阵，IFBN表示s条故障支路的负序注入电流矩阵，IFBZ表示s条故障支路的零序注入电流矩阵；其中：A＝1,2,…,m，B＝1,2,…,s且s＝m。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述MF为其中：所述MFP表示正序空间关联矩阵，所述MFP为：所述MFN表示负序空间关联矩阵，所述MFN为：所述MFZ表示零序空间关联矩阵，...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧开健，胡云，郭琦，李伟，胡斌江，伍文聪，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心，
类型：发明
国别省市：广东,44