基于PC机群的电力系统小干扰稳定分布式并行算法

大区电网互联后,系统弱阻尼动态稳定问题突出使区域间的低频振荡现象时有发生。对大规模电网进行小干扰稳定分析时,电网数据按地理位置分布,各电网仅拥有本网的数据,全网数据收集困难;超大规模电网对应的高阶代数/微分方程组模型在线性化之后的矩阵规模庞大,特征值求解速度慢,这些都要求从分布式及并行计算的角度去研究小干扰稳定问题。该文基于中国电力科学研究院提出的"端口逆矩阵并行解法",提出并实现了小干扰稳定特征值求解的"逆迭代转Rayleigh商迭代法分布式并行算法"和"同时迭代法分布式并行算法"。所提出的小干扰稳定特征值分布式并行解法,通讯次数少,每次的通讯量小,具备分布式计算的实际应用前景。应用所开发的小干扰稳定并行计算程序,在实际大规模系统上进行了测试和分析,验证了所提出算法的正确性和有效性。

基于CUDA的高速并行小波算法及其在电力系统谐波分析中的应用

针对小波分解计算速度慢、实际工程应用少的问题,采用图形处理器(GPU)作为计算平台,提出一种基于计算统一设备架构(CUDA)的细粒度高速并行小波分解算法。通过分析小波Mallat算法的并行性,并考虑GPU单个处理单元计算能力相对较弱的特点及CUDA的多层式存储器结构、多层式线程组织结构和单指令流多线程流(SIMT)体系结构,采用数据分组及轻量级线程任务分解的方式,提出了适合CUDA程序设计模型的高速并行小波分解算法,并将其用于电力系统谐波分析。实验证明,该算法相对于CPU串行小波分解和Matlab engine小波分解的计算耗时,最高可分别达到26倍和65倍的速度提升,且算法具有线性加速能力。

含风电机组的配网无功优化

研究了分布式电源中发展较为成熟的风力发电机组并网后配电网的无功优化问题,提出一种基于场景发生概率的无功优化综合指标,该指标由网损和静态电压稳定裕度两部分构成。基于该指标,提出一种新的无功优化模型。在该模型中,提出风电机组输出功率典型场景的选取策略,无功优化潮流计算中考虑了风电机组的特点,将其作为电压静特性节点处理。在求解方法上,采用基于自适应权重的遗传算法求解。算例表明,提出的模型和算法是可行的,对风电系统的运行具有一定的参考价值。

特高压交直流电网的小干扰稳定性分析

分析了我国小干扰稳定仿真技术存在的主要问题,提出了解决问题的思路,包括:结合广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)的小干扰稳定性分析、中长期过程中的小干扰稳定性分析、特征值的区域自动搜索算法、特征值灵敏度研究与应用、小干扰稳定在线预决策技术等。探讨了小干扰稳定性分析软件与在线动态安全分析预警系统的接口技术,以及并行计算技术的重要性,并指出小干扰稳定性分析技术是研究和分析特高压交直流电网低频振荡问题及其稳定措施的重要手段。

改进的暂态稳定分布式并行仿真算法

针对基于支路分割和区域迭代的暂态稳定分布式并行算法的计算效率问题 ,根据电力系统机电暂态过程电气变量的响应特点和分布式协同计算实现过程中子系统间的信息交接特点 ,提出了改善暂态稳定仿真分布式计算效率的积分步初值估计法和积分步内交接变量修正调节法。应用10 0 0母线 2 0 0机系统算例 ,在暂态稳定虚拟并行计算平台VAPP TSSP上对改进算法进行了验证。改进算法降低了系统计算收敛交接变量的必要通信频度 ,改善了数值仿真系统的迭代收敛特性 。

一种基于模型的配电网故障诊断搜索算法

提出用二进制编码逻辑运算求解最小碰集的算法,该算法将求解最小碰集问题映射到0/1整数规划问题,即首先对系统进行建模仿真,得到最小冲突集簇,然后求出系统的所有候选碰集,对系统中每个元件进行二进制编码,最后采用自底向上的搜索方法,进行搜索确认,在确认的过程中,使用二进制代码的逻辑"或"运算。将该算法分别从最小冲突集数和最小冲突集簇中所含的总元件数这两方面与其他的最小碰集算法进行比较。实验结果表明,这2种因素对二进制编码算法的时间效率影响较小。最后,以一个实际配电网诊断为例,将所得的最小冲突集簇分别用该算法和其他的最小碰集算法计算,计算结果更加充分地说明了该算法的优越性。

An Approach of Distributed Joint Optimization for Cluster-based Wireless Sensor Networks

Wireless sensor networks (WSNs) are energyconstrained, so energy saving is one of the most important issues in typical applications. The clustered WSN topology is considered in this paper. To achieve the balance of energy consumption and utility of network resources, we explicitly model and factor the effect of power and rate. A novel joint optimization model is proposed with the protection for cluster head. By the mean of a choice of two appropriate sub-utility functions, the distributed iterative algorithm is obtained. The convergence of the proposed iterative algorithm is proved analytically. We consider general dual decomposition method to realize variable separation and distributed computation, which is practical in large-scale sensor networks. Numerical results show that the proposed joint optimal algorithm converges to the optimal power allocation and rate transmission, and validate the performance in terms of prolonging of network lifetime and improvement of throughput. © 2014 Chinese Association of Automation.

基于重要用户的应急电源优化配置

从各分区供电所应急电源的容量配置现状和重要用户的应急电源需求情况出发,充分考虑供电可靠性和企业经济性的关系,在一定的约束条件(时间约束、容量约束等)下,提出了以总费用最小化为目标的应急电源优化配置模型,建立了基于遗传算法的应急电源优化配置算法。通过算例分析和基于地理信息系统(GIS)的软件实现,验证了所提出的模型和算法的有效性。该研究有助于减少停电损失,提高城市电网的供电可靠性和应急能力。

暂态稳定分布式仿真计算的改进算法

电网互联和电力系统市场化发展趋势对暂态稳定分布式计算提出了要求。文中研究了电力非线性网络暂态稳定分布式仿真算法的计算效率问题,指出算法的瓶颈主要是子系统边界值的迭代求解计算,提出了改善非线性网络分布式求解效率的交接变量估计法,进行了数值验证,并与适于线性网络求解的并行处理方法、已有的电力网络暂态稳定初值估计法和交接变量调节法进行了比较。数值实验表明,文中提出的方法可在较大程度上稳定地改善暂态稳定分布式仿真分析的计算效率,与电力市场条件有一定的适应性。

电力系统暂态稳定计算的一种空间并行算法

结合数据传输型并行计算机的性能和特点 ,对电力系统暂态稳定分析的空间并行算法进行了研究。在引入基于因子表路径树的网络分割方法并将电力网络系数矩阵写成对角加边 (BBDF)形式的基础上 ,发展了并行求解电力网络方程的算法 ,并在数据传输型并行计算机上实现了暂态稳定的并行计算。对大型互联电力系统进行的试算表明 。

基于双拓扑分析的地区电网静态安全分析

对地区电网的安全分析进行了研究,考虑到地区电网与输电网在结构上的差异,地区电网的安全分析不能照搬输电网的N-1准则,必须考虑电网中大量存在的备自投装置,即N-1+M准则。但由于电网的运行方式多种多样,不同的运行方式下,备自投设备动作规律是不同的。在现有地区电网静态安全分析研究的基础上,提出了采用双拓扑分析的方法来识别不同运行方式下备自投设备的投切,该方法可以方便、准确地模拟各类备自投设备的动作。在兰州电网的实际运行表明,用该算法得出的静态安全分析结果,可以较好地符合地区电网运行的实际情况,表明了该算法的有效性和实用性。

基于遗传算法的牵引供电系统可靠性建模

采用威布尔分布作为可靠性模型,提出一种基于遗传算法的牵引供电系统及其各设备的可靠性模型拟合方法。以京广铁路郑州南牵引供电系统为例,根据其统计的14年设备失效率信息,通过拟合得到该供电系统各设备的可靠性模型。拟合优度的K-S和W2检验结果表明,威布尔分布模型是一种适合用于牵引供电设备特别是接触网设备的可靠性模型。将牵引供电系统分为牵引变电所和接触网两个子系统,在供电设备可靠性研究的基础上,基于故障树分析法建立了牵引变电所和接触网可靠性模型,综合分析得到整个牵引供电系统的可靠性模型,提出并计算系统的有效寿命,为今后维修计划的制定提供科学依据。数据还表明,牵引供电系统的可靠性在很大程度上取决于牵引接触网的可靠性。

地区电力系统供电能力评估

随着电力系统规模不断增大、运行特性趋于复杂及用电负荷逐步增长,电力系统供电能力评估研究逐步由较大的省级电力系统延伸到相对较小的地区电力系统。地区电力系统供电能力能够反映该系统的可靠性、供电薄弱环节和与其它地区电力系统间的互联强度,可以在相当程度上据此来判断电力系统结构的优劣。传统的地区电力系统供电能力评估方法在计算时有可能遗漏一些重要的风险状态,如此得到的计算结果可能会有较大的误差。在此背景下,将地区电力系统供电能力计算描述为非线性有约束优化问题。之后,引入了基于支路开断分布因子的N-1预想事故分析方法,并采用差异进化算法来求取地区电力系统最大供电能力。最后,采用广东电力系统的两个实际算例来说明所提出的模型和方法的可行性与有效性。

基于ECC算法的配电网自动化系统安全机制

针对10k V以下配电网自动化系统采用公网传输控制指令时存在的安全问题及安全需求,提出了一种基于ECC算法的配电网自动化系统安全机制。采用ECC签名算法和加密算法实现了主站和子站终端的身份认证,采用哈希函数实现了传输信令的完整性认证,ECC加密算法实现了信令数据传输的保密性,并用Java语言搭建了系统仿真平台,并对相关性能进行了测试分析。

基于云计算的电力数据在线安全分析并行化

提出了一种云计算环境下的电力数据在线安全分析并行化新方法,提出了该方法的电力数据分析的数学模型、子任务划分的方式;算法采用MapReduce编程平台,利用Hadoop的HDFS(Hadoop Distributed File System)来存储大容量的电网数据;描述了MapReduce的电力数据并行处理的工作机制与流程;通过Map和Reduce这种主-从编程模式很方便使电力在线安全分析的子任务在Hadoop的PC集群上运行。IEEE118节点的电网作为电力数据在线安全分析的电网数据,测试结果表明:针对大规模电力系统在线安全分析快速计算需求,该方法具有较好的执行时间与加速比。

交直流并联系统可靠性与概率动态安全分析(Ⅱ)——模拟的时序结构及并行分解算法

描述了用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟法评估交直流并联输电系统可靠性和概率动态安全性指标时的模拟时序结构。提出并证明了随机模拟的并行分解定理，建立了并行分解算法。最后通过算例说明了本文方法应用的可行性。

在IBM-SP2上实现电力系统暂态稳定计算的一种并行算法

本文提出了一种在 IBM-SP2并行计算机上实现电力系统暂态稳定计算的并行算法 ,该算法的核心是对电力系统网络方程实现有效的并行求解。通过对大型互联电力系统算例进行试算 ,对所提出的算法的有效性进行了分析和评估。

针对特征选择问题的改进蚁群算法及其在电力系统安全评估中的应用

提出基于改进蚁群优化算法和k近邻算法相结合的特征选择算法。利用k近邻分类器的分类精度和特征子集维数加权构造了综合适应度指标,利用改进蚁群算法的全局寻优和多次优解搜索能力实现特征子集搜索。针对传统蚁群算法在特征选择中可能含有冗余特征的问题,设计了局部细化搜索方式,使得特征选择结果不含冗余特征的同时提高了算法的收敛性。通过测试数据验证了算法的有效性和快速性后,将所提算法应用于10机39节点电力系统的安全评估问题,获得了良好的特征选择和稳定预测性能。

数据分块并行优化的分布式AES加密算法

随着海量的数据被放入云计算系统当中,基于云计算的数据安全研究就有很大的意义,本文针对云计算网络的特点,提出了一种数据分块并行优化的分布式AES加密算法。该模型通过使用切片算法对大数据文件进行分割,得到能够独立执行AES加密算法的数据分片。在加密过程中,利用集群的并行特性,使用并行计算程序设计中的基于数据分块的并行设计与AES加密算法中的分组加密ECB模式相结合的办法对大数据文件进行加密。仿真实验结果表明,本文提出的改进算法提高了加密的效率,Map加速比在16核集群中达到接近于处理器核数的结果。

电网在线安全分析的并行处理方法

对电网安全分析的原理进行了研究分析，提出了根据不同类型事故的电网特性按任务分解的安全分析并行处理方法，由此大大减少了并行处理机之间的通信任务，提高了系统的整体工作效率．文中还讨论了与此算法相关的数学模型，以及系统构成、数据库结构和数据传送方式．