电力系统潮流计算：并行算法与发展趋势

"电力系统潮流并行算法的研究进展 (2002年) - 清华大学学报(自然科学版), ISSN1000-0054, CN11-2223/N, 作者:薛巍, 舒继武, 王心丰, 郑纬民" 电力系统潮流计算是电力工程中的核心问题之一，用于分析电网在给定运行条件下的电压、电流分布以及功率流动情况。随着电力系统的规模不断扩大，传统的单机计算方法已难以应对大规模电网的计算需求。因此，研究并行算法来优化潮流计算成为了近年来的重要研究方向。 文章首先介绍了电力系统潮流计算的基础，包括牛顿-拉夫森迭代法和高斯-塞德尔迭代法等经典算法。这些算法通常处理的是大型稀疏线性方程组，因为电力网络中的大多数节点之间并无直接连接，导致方程组具有稀疏性。然而，这些算法在解决大规模问题时面临计算量大、收敛速度慢等问题。 接着，文章详细探讨了四种主要的电力系统潮流并行算法： 1. 分块法：这种方法将整个电网分成多个子区域，每个子区域内的潮流计算独立进行，然后通过边界节点交换信息来迭代更新。分块法降低了通信开销，但可能导致收敛性能下降。 2. 多重因子化法：该方法利用预处理步骤生成高效的求解器，减少迭代次数。然而，预处理阶段的计算成本高，且不易适应电网动态变化。 3. 稀疏矢量法：通过优化存储和操作稀疏矩阵，提高计算效率。然而，这种算法对于大规模并行环境中的数据分布和负载平衡有较高要求。 4. 逆矩阵法：通过预先计算或近似计算网络的逆矩阵，可以快速求解潮流问题。但逆矩阵的存储和计算成本往往较高，且对电网结构变化敏感。 文章对比了这些算法的优缺点，并指出基于集群系统的粗粒度区域分解潮流并行算法具有较大的发展潜力。这种算法利用集群系统的并行能力，结合粗粒度的区域划分，有效平衡计算与通信，适合大规模电网的计算需求。 电力系统潮流并行算法的研究旨在提高计算效率，减少计算时间，增强电网分析和控制的能力。随着计算机技术的发展，未来并行计算将在电力系统分析中发挥更加关键的作用，为电网的稳定运行和优化提供强有力的支持。