大规模AC/DC互联电力系统潮流分区并行算法

"薛振宇、房大中等人在2011年提出的并行算法是针对大规模交直流互联电力系统潮流计算的优化方法。该算法基于AC/DC电力系统的互联特性，通过AC/DC联络线对电网进行分区，构建了2层计算树模型。在这一模型中，根节点由不连通的AC/DC联络线构成，叶节点代表划分后的交流子系统。算法引入虚拟电流作为协调变量，处理不同区域之间的交互，从而形成根节点和叶节点子系统边界的标准化电压电流约束方程。这种方法保持了牛顿法潮流算法的收敛性和计算精度，并允许各叶节点子系统独立计算，适应多核计算机的并行处理。实证分析显示，该算法在南方电网的特定运行方式下，分区合理，计算结果与商业软件BPA的计算结果一致，证明了其有效性和准确性。关键词包括交直流电力系统、潮流计算、并行计算和计算树。" 这篇论文介绍的是一种针对大规模交直流互联电力系统的潮流计算并行处理算法。在现代电力系统中，交直流互联已经成为常态，这使得系统变得更加复杂，对潮流计算提出了更高的要求。传统的集中式计算方法在处理大规模系统时效率低下，因此，研究人员提出了一种新的分区并行算法。 首先，该算法的核心在于根据AC/DC电力系统的互联特性进行电网划分。通过对区域电网间的AC/DC联络线进行分析，将整个电力系统分解为多个相对独立的交流子系统。这种分区策略有助于减少计算的复杂度，同时也考虑到了系统中不同部分的相互作用。 其次，2层计算树模型是算法的关键结构。在这个模型中，根节点包含了所有不连通的AC/DC联络线，它们负责协调不同子系统间的交互。而叶节点则对应于经过划分后的交流子系统，每个子系统可以独立进行潮流计算。这种层次化的结构有利于并行计算的实施。 为了实现并行计算，算法引入了虚拟电流作为协调变量。这些虚拟电流用于描述根节点之间以及根节点与叶节点子系统边界母线间的电压电流关系，确保了整体系统的平衡。通过这些约束方程，算法可以进行双向迭代，保证计算的精确性。 值得一提的是，这个并行算法并不改变牛顿法的基本框架，这意味着它依然能保持良好的收敛性能和计算精度。同时，由于每个叶节点子系统可以独立计算，因此可以在多核计算机上并行执行，大大提升了计算效率。 最后，论文通过实际案例——南方电网的运行数据，验证了该算法的正确性和有效性。计算结果与商业软件BPA的计算结果对比，显示出高度的一致性，证明了该算法在实际应用中的可靠性。 总结起来，这篇2011年的研究为大规模交直流互联电力系统的潮流计算提供了一个高效并行的解决方案，通过创新的分区策略和计算树模型，实现了计算的并行化，提高了计算速度，同时保持了高精度，对于电力系统分析和控制领域具有重要的理论和实践价值。