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基于辛Gauss方法的暂态稳定性并行计算方法研究

作　者: 胡佳怡
导　师: 汪芳宗
学　校: 三峡大学
专　业: 电气工程
关键词: 辛Gauss算法并行计算 GMRES方法 W-变换预处理GPU
分类号: TM712
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着电网规模的加大，电力系统暂态稳定分析的难度也越来越大，传统的计算方法和单一计算机的串行仿真已经很难实现对其进行快速准确的计算和分析，为此，我们把这个任务寄希望于新的计算方法和并行计算架构。本文依托国家自然科学基金项目(50977052)和广东电网公司科技项目(DK0010DT0002)对大规模电网暂态稳定性的实时分析计算进行了深入的研究。将s级2s阶的辛Gauss方法用于电力系统暂态稳定性计算，提出了两种有效可行的并行计算方法。算法首先用辛Gauss方法将微分-代数方程多级差分后转化为非线性方程组，然后用牛顿法对非线性方程组进行求解。在此基础上，利用矩阵分解法，将整体计算任务分解为2部分：一部分计算任务可按相应的级数或在不同时间点上进行“解耦”，具有完全的时间并行性；对于另一部分任务，采用预处理GMRES(GeneralizedMinimal Residual method)方法对其进行空间并行求解，为此本文提出了两种不同的预处理方法。第一种是基于近似逆预处理方法，将多波前方法(multifrontal method)与GMRES(Generalized Minimal Residual method)方法相结合对另一部分任务进行求解；第二种是基于辛几何中W-变换及矩阵分裂方法的预处理方法。这两种算法都具有很好的收敛性和较高的计算精度。另外，本文采用GPU编程技术对所提算法进行实现，并在CPU-GPU异构并行运行模式下，选择了IEEE145，IEEE300和case2383wp三个算例系统对所提的两种并行计算方法进行了具体的实际测试，进一步证明所提算法是有效可行的，同时测试结果也表明大规模电网暂态稳定性的实时分析计算在GPU-CPU协作环境下运行要比在纯粹的CPU环境下运行的加速比要快很多倍，因而所提算法更适合于GPU-CPU计算模式的并行算法。

基于辛Gauss方法的暂态稳定性并行计算方法研究

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