適用于CPU+GPU協同架構的大規模病態潮流求解方法

王明軒， 陳 穎， 黃少偉， 魏 巍， 常曉青

(1. 清華大學電機工程與應用電子技術系， 北京市 100084； 2. 國網四川省電力公司電力科學研究院， 四川省成都市 610072)

0 引言

隨著電網規模的不斷擴大和智能電網的進一步發展，其遠距離、重負荷、大區域聯網的特點日益凸顯[1-2]。對于某些重負荷系統、梳狀放射性系統或具有鄰近多解的系統，潮流方程常常呈現病態。此時，普通潮流算法無法收斂，需要采用病態潮流算法。

病態潮流算法的相關研究由來已久。文獻[3-5]提出并發展了最優乘子法，即在牛頓—拉夫遜法的基礎上進行了魯棒性變換，添加乘子并優選其數值，從而搜索病態潮流解。文獻[6]采用隱式Cholesky分解方法進行大規模病態潮流計算。文獻[7]則利用狀態空間搜索的方法研究了病態系統的求解問題。文獻[8]構造了基于同倫法的病態潮流算法，該方法發揮同倫方法的大范圍收斂性，使得病態潮流易于收斂。

由于含有特殊處理邏輯，計算效率較低，前述病態潮流算法一般并不適合求解普通潮流。文獻[9]則提出了基于連續牛頓法(continuous Newton’s method，CNM)的潮流求解方法，同時適用于普通和病態潮流求解。該方法將潮流方程組等效為常微分方程組，進而可采用不同的數值積分方法求取其穩態，對應獲得原始潮流方程的解。上述方法雖然通用性較強，但由于算法復雜度較高，求解大規模(病態)潮流時效率較低。因此，有必要研究相關加速方法，提升大規模電網基于CNM的病態潮流算法在線應用能力。……