基于网络计算的电力系统新计算模式研究

论文摘要

随着三峡工程的建成、西电东送工程的实施,我国电力系统的大区域电网互联正在形成。对这样的一个大规模电力系统的安全稳定分析、经济调度和实时控制是一个非常复杂的问题,这些问题的解决需要进行大规模的实时甚至超实时仿真计算以形成正确的控制策略。现有的串行、并行计算远远不能满足要求,本文将网络计算应用于电力系统中,试图解决上述问题,完成了以下研究。提出了电力网格的体系结构模型。结合电力系统的资源情况及计算需求,研究了电力网格的体系结构模型,对主要问题和关键技术进行了探讨。电力网格实现了电力系统硬件资源和软件资源的有效整合和全面共享,弥补了以往分布式监控的很多不足之处。研究了适合网络计算模式的电力系统计算的数学模型和计算方法。分析并建立了网络计算环境下的潮流计算和暂态稳定数学模型。提出了对同一计算问题采取不同划分方案进行冗余计算,再相互修正中间计算结果;提出了迭代计算过程中的动态划分、逐步优化方法,这些修正方法的使用可加快计算收敛性和提高计算准确性。研究了网络计算的多任务运行模式及评价方法。电力系统网络计算平台上有多个计算任务同时运行。为了充分利用网络资源来高效完成计算任务,研究了在电力系统网络计算平台上多任务运行模式特点及实现流程框架,并分析了多任务调度实现模式。研究了网络计算平台的评价参数:整体加速比、整体效率及计算完成时间。提出了电力潮流的对等式计算模式。这种计算模式实行对等式分布式管理调度、静态和动态调度相结合。根据网络环境和计算任务具体情况,潮流计算迭代过程中可动态调度资源,实现局部集中式、全局分布式调度管理,使计算负载平衡的实现更容易,从而提高计算效率。采取冗余计算和动态迁移策略使得对等式计算模式中的容错性实现更容易、可靠。提出了暂态稳定计算的虚拟化集群计算方案。本文将当前网络计算技术与集群技术结合起来,提出了基于网络计算环境下的虚拟化集群计算模式,可以充分发挥网络计算技术与现有的集群技术的各自优点。这种计算模式可根据问题的计算结构动态组建与之相对应的虚拟集群拓扑结构,将大大提高计算效率。采取静态、动态资源预留、动态调度技术,可很好的解决暂态稳定计算中故障情况下的计算量突增问题。网络计算模式将成为大规模电力系统分析计算最有效方法之一。对上述问题的研究,可望为有效解决当前电力系统的大规模、实时复杂计算问题奠定一些理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的研究背景
• 1.2 高性能计算技术在电力系统仿真计算中的应用
• 1.3 网络计算技术及在电力系统中的应用
• 1.4 全文章节结构安排
• 2 电力网格体系结构的研究
• 2.1 引言
• 2.2 网格体系结构及网格技术
• 2.3 电力网格体系结构分析
• 2.4 基于电力网格计算模式的主要问题及关键技术
• 2.5 小结
• 3 基于网络计算的电力系统数学模型
• 3.1 引言
• 3.2 网络计算环境下的数学模型分析
• 3.3 潮流计算数学模型
• 3.4 暂态稳定数学模型
• 3.5 小结
• 4 基于网络计算平台的多任务运行模式
• 4.1 引言
• 4.2 基于网络计算的计算流程
• 4.3 多任务的调度模式
• 4.4 网络计算平台
• 4.5 网络计算的性能评价
• 4.6 小结
• 5 潮流计算的对等式计算模式研究
• 5.1 引言
• 5.2 P2P 计算技术
• 5.3 潮流计算的对等式计算模式
• 5.4 调度算法
• 5.5 算例及仿真计算结果
• 5.6 小结
• 6 暂态稳定计算的虚拟化集群计算研究
• 6.1 引言
• 6.2 虚拟化集群计算技术
• 6.3 暂态稳定的虚拟化集群计算模式
• 6.4 调度算法
• 6.5 小结
• 7 总结与展望
• 7.1 全文总结及主要创新点
• 7.2 有待进一步开展的工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读博士学位期间发表与完成的论文和专著目录
• 附录2 攻读博士学位期间参加的科研工作
• 附录3 IEEE118 节点的算例系统参数