基于圖形處理器加速的電網全網拓撲分析算法

鄭逸凡，周 贛，傅 萌，王子恒，馮燕鈞

（1. 東南大學 電氣工程學院，江蘇 南京 210096；2. 中國電力科學研究院有限公司，江蘇 南京 210003）

0 引言

電網拓撲分析是根據開關元件的狀態，歸并電網中用于分析計算的拓撲節點（計算節點），并識別相互孤立的電氣島的分析計算方法，是開展穩態分析、狀態估計、安全分析等電網分析計算的基礎［1-2］，可抽象為一張給定圖G=(V，E)（V為節點集，E為支路集）的多次連通性分析問題。目前，隨著電網規模的擴大以及電力系統互聯水平的提高，電網拓撲分析的計算量顯著上升，對國調某時刻斷面采用傳統的串行算法進行電網拓撲分析，耗時已經達到1.27 s［2］。此外，后續電網分析計算整體計算量的增加，也對拓撲分析的實時性提出了更高的要求。

近年來，有關電網拓撲分析加速的研究主要集中在局部拓撲修正［3］方面，但局部修正在長期運行中，尤其是多次執行之后，會導致置信度低和優化排序被破壞等問題［4］。此外，在實際的運行過程中，電網分析計算軟件需要定期重新進行全網拓撲分析，以排除局部拓撲修正失效的可能。因此，只有改進全網拓撲分析，才能從根本上加快電網拓撲分析的速度。然而，對全網拓撲分析的加速技術（如擴充鄰接節點［5］、追蹤技術［6］、面向對象技術［7］）的研究受制于直接搜索法的時間復雜度O(n+m)（n為節點數量，m為支路數量）瓶頸，只能通過減少相對不關心的環節來進行加速。引入分布式計算和并行計算有助于繞過瓶頸，提高電網拓撲分析計算過程的效率［5］?！?br>