專利名稱：一種用于潮流計(jì)算稀疏方程組的鏈表處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算方法，特別是一種用于潮流計(jì)算稀疏方程組的鏈表處理方法。
背景技術(shù)：
潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)最基本的一種計(jì)算。由于潮流計(jì)算涉及的網(wǎng)絡(luò)方程系數(shù)矩陣是非常稀疏的矩陣，因此實(shí)用算法采用稀疏矩陣技術(shù)和節(jié)點(diǎn)優(yōu)化編號(hào)等高級(jí)技術(shù)，這些技術(shù)可以大幅度提高潮流計(jì)算速度、降低內(nèi)存占用量。潮流計(jì)算的基本方程為非線性方程，牛頓法通過對(duì)此非線性方程逐次線性化，得到線性化潮流計(jì)算的修正方程，反復(fù)迭代求解。 潮流計(jì)算的修正方程的系數(shù)矩陣非常稀疏，即矩陣的大部分元素的值為零，采用稀疏矩陣技術(shù)和節(jié)點(diǎn)優(yōu)化編號(hào)等高級(jí)技術(shù)，這些技術(shù)可以大幅度提高潮流計(jì)算速度、降低內(nèi)存占用量。稀疏矩陣主要的存儲(chǔ)特點(diǎn)就是“排零存儲(chǔ)”，即只存儲(chǔ)矩陣中的非零元素以及有關(guān)的檢索信息。這樣存儲(chǔ)不僅有效節(jié)省存儲(chǔ)的空間，而且在計(jì)算中能夠方便迅速地訪問和引用有用數(shù)據(jù)，大大提高計(jì)算速度，這些都對(duì)存儲(chǔ)的格式有一定的要求。對(duì)稀疏矩陣的存儲(chǔ)，除了要考慮矩陣的稀疏結(jié)構(gòu)外，還要考慮采用的有關(guān)算法，因?yàn)椴煌乃惴▽?duì)非零元素的檢索方式有不同的要求。以下是幾種對(duì)稀疏矩陣不同的存儲(chǔ)方法，應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際狀況選擇合適的方式。I、散居格式對(duì)于一個(gè)nXm階的稀疏矩陣A，假設(shè)其非零元素共有Y個(gè)，令au為稀疏矩陣中的第i行第j列非零元素。對(duì)稀疏矩陣A的存儲(chǔ)，可以使用下面三個(gè)數(shù)組AE :用來記錄非零元素au的值，共Y個(gè)；AR :用來記錄非零元素au的行號(hào)i，共Y個(gè)；AC :用來記錄非零元素au的列號(hào)j，共Y個(gè)。2、按行或列存儲(chǔ)格式這是一種按行或列順序來依次存儲(chǔ)矩陣A中的非零元素的存儲(chǔ)方式，依次將同一行或列的元素排在一起，下面以按行存儲(chǔ)為例說明AE :按行存儲(chǔ)稀疏矩陣A中的非零元素au，共、個(gè)；AC :按行存儲(chǔ)稀疏矩陣A中的非零元素au的列號(hào)，共Y個(gè)；AS :用來記錄矩陣A中每行的第一個(gè)非零元素在數(shù)組AE中的位置，共n+1個(gè)，其中ASn+1用來確定第n行元素的結(jié)束位置。3、鏈表存儲(chǔ)格式這里以按行存儲(chǔ)為例來進(jìn)行說明。此種存儲(chǔ)格式中矩陣每行需要一個(gè)鏈表，每個(gè)鏈表需要一個(gè)鏈表頭，通過這個(gè)鏈表頭可找到本行的所有非零元素。鏈表的每個(gè)元素又包括3個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)
Alist :作為矩陣A中每行鏈表的鏈表頭，同時(shí)存儲(chǔ)每行的第I個(gè)非零元素，共n個(gè)，分別為各行鏈表的鏈表頭；AE :存儲(chǔ)稀疏矩陣A中本行的非零元素au ；AC :存儲(chǔ)稀疏矩陣A中本行的非零元素au的列號(hào)；Next :指向本行下一個(gè)非零元素的存儲(chǔ)位置，對(duì)于本行的末尾非零元素，該值置空指針(NULL)。潮流計(jì)算的修正方程的系數(shù)矩陣A是非常稀疏的矩陣，即矩陣A的大部分元素的值為零；在對(duì)系數(shù)矩陣A進(jìn)行消去時(shí)，即使au原來為0，但如果aik、akJ, akk不等于0，新的Bij就不等于0 了，這種現(xiàn)象稱為非零元素注入。稀疏矩陣采用數(shù)組存儲(chǔ)時(shí)，由于存在非零元素注入，數(shù)組的大小不好確定，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置一個(gè)較大的數(shù)組，采用鏈表存儲(chǔ)時(shí)，鏈表內(nèi)存是用多少申請(qǐng)多少，可以有效解決這個(gè)問題。但由于采用鏈表存儲(chǔ)方式時(shí)，計(jì)算過程中還要涉及頻繁內(nèi)存申請(qǐng)、內(nèi)存釋放和數(shù)據(jù)檢索等操作，內(nèi)存申請(qǐng)和釋放操作時(shí)間較長，因而計(jì)算速度較慢。設(shè)線性方程的一般形式如下AX=B(I)對(duì)于線性方程，采用高斯消去法求解，包括以下步驟A、對(duì)系數(shù)矩陣A的消去，公式如下
權(quán)利要求
1.一種用于潮流計(jì)算稀疏方程組的鏈表處理方法，所述的潮流計(jì)算修正方程的系數(shù)矩陣A采用鏈表存儲(chǔ)格式，其特征在于所述的系數(shù)矩陣A的消去方法包括以下步驟 步驟I :設(shè)置當(dāng)前行號(hào)i = I ; 步驟2 :工作數(shù)組w清零； 步驟3 :把鏈表Alist[i]中存儲(chǔ)的系數(shù)矩陣A的第i行非零元素按對(duì)應(yīng)列號(hào)存入數(shù)組w中； 步驟4 :令k=l ； 步驟5 :判斷k是否小于i，如果k不小于i，則轉(zhuǎn)至步驟14 ； 步驟6 :判斷數(shù)組元素Wk是否為O，如果Wk為O，則轉(zhuǎn)至步驟13 ； 步驟7 :取鏈表Alist [k]的第I個(gè)元素值賦給變量e ； 步驟8 :令p指向鏈表Alist [k]的第2個(gè)元素； 步驟9 :把p指向的元素值賦給變量d，元素列號(hào)賦給j ； 步驟10 :按式Wj=Wj-WkX d/e對(duì)系數(shù)矩陣A的元素進(jìn)行消去運(yùn)算； 步驟11:令P指向鏈表Alist[k]的下一個(gè)元素； 步驟12 :判斷p所指向地址是否為空，如果不為空，則轉(zhuǎn)至步驟9 ; 步驟13 :令k = k+1,返回到步驟5 ； 步驟14 :把數(shù)組w中的元素Wi及以后的所有非零元素存入或追加到鏈表Alist[i]中，并刪除多余鏈表元素； 步驟15 :設(shè)置當(dāng)前行號(hào)i = i+1 ; 步驟16 :判斷i是否大于方程個(gè)數(shù)n，如果i不大于n，則轉(zhuǎn)至步驟2 ;否則結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于潮流計(jì)算稀疏方程組的鏈表處理方法，所述的潮流計(jì)算修正方程的系數(shù)矩陣A采用鏈表存儲(chǔ)格式，本發(fā)明的修正方程系數(shù)矩陣A采用鏈表技術(shù)存儲(chǔ)和運(yùn)算時(shí)，在系數(shù)矩陣A消去過程中，使用一個(gè)工作數(shù)組，待一行消去過程完成后再把本行的非零元素存儲(chǔ)到鏈表中，這樣帶來的有益效果是有效減少了內(nèi)存申請(qǐng)、內(nèi)存釋放、數(shù)據(jù)檢索等操作，提高了潮流計(jì)算的計(jì)算速度；簡(jiǎn)化了方程求解的流程。
文檔編號(hào)G06F17/16GK102831103SQ201210269018
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者姚玉斌, 李明武, 周國順, 劉莉 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)