[發(fā)明專利]基于單機(jī)多核模式提速電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定異步并行計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110004612.4
• 申請日: 2011-01-11
• 公開（公告）號: CN102073766A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋墩文;馬世英;李柏青;趙曉彤;侯俊賢;李慶華;王英濤;陳勇;熊選文;杜三恩;董毅峰;馮靜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F9/38
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種異步并行計算方法，具體涉及基于單機(jī)多核模式提速電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定異步并行計算方法。

背景技術(shù)：

電力系統(tǒng)仿真是電力系統(tǒng)科研、規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、投運、運行、維護(hù)工作中最基本的分析研究方法。電力系統(tǒng)仿真按不同的分類方法，存在多種不同表現(xiàn)類型，按仿真的實時性來分析表現(xiàn)為離線和在線仿真，按實現(xiàn)仿真的手段來分表現(xiàn)為動態(tài)模擬、全數(shù)字模擬、數(shù)模混合模擬仿真。按仿真模型描述的精細(xì)度和仿真步長的差異，可以表現(xiàn)為機(jī)電和電磁暫態(tài)仿真。本發(fā)明涉及的是通過計算機(jī)進(jìn)行的機(jī)電仿真分析。

機(jī)電仿真一般分為穩(wěn)態(tài)計算分析和暫態(tài)計算分析。穩(wěn)態(tài)計算主要指針對研究電網(wǎng)所建立的數(shù)字模型電網(wǎng)進(jìn)行的潮流計算，是為其它計算和分析構(gòu)建一個電網(wǎng)運行的基態(tài)，表現(xiàn)為電網(wǎng)可能存在的一種運行狀態(tài)。暫態(tài)穩(wěn)定計算是通過對發(fā)電機(jī)、勵磁系統(tǒng)、調(diào)試系統(tǒng)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器、靜動態(tài)負(fù)荷、線路變壓器等設(shè)備進(jìn)行數(shù)字建模，通過對處于某種運行狀態(tài)的電網(wǎng)施加一定擾動進(jìn)行計算，計算電網(wǎng)中所有發(fā)電機(jī)能否維持同步運行的過程。

暫態(tài)穩(wěn)定計算在電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行分析中是必不可少的分析手段，具有舉足輕重地位。它不僅為規(guī)劃系統(tǒng)的電源布局及合理送出、通道布局及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、無功補償及電壓控制、保護(hù)配置及穩(wěn)控措施的合理性提供電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的校核，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠運行提供量化依據(jù)，而且可用于研究各種提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施，計算繼電保護(hù)和自動裝置參數(shù)整定定值提供依據(jù)。

在國內(nèi)電力系統(tǒng)中，對于輸電主網(wǎng)，采用的暫態(tài)穩(wěn)定計算工具主要為中國電力科學(xué)研究院開發(fā)的PSD-BPA和PSASP。這兩者計算模式主要是通過設(shè)置單一的故障配合暫態(tài)穩(wěn)定數(shù)字模型進(jìn)行單一的暫態(tài)穩(wěn)定計算或建立簡單的故障集實現(xiàn)單一方式的故障級聯(lián)計算。對于海量故障和多個運行方式的組合故障運算，采用了計算機(jī)群的并行計算方式。

而電網(wǎng)的快速發(fā)展，新能源建設(shè)、新的電壓等級出現(xiàn)、多種復(fù)雜交直流輸電、微電網(wǎng)運行、各種電力電子器件應(yīng)用，導(dǎo)致電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定計算分析的故障集、方式量呈暴增趨勢，而大量的計算分析往往并不只在固定的工作場所進(jìn)行，大量的計算分析可能在建設(shè)現(xiàn)場、調(diào)試現(xiàn)場、會議現(xiàn)場等，在每個海量故障計算現(xiàn)場都建立并行計算機(jī)群，是不現(xiàn)實的也是不經(jīng)濟(jì)的，如何解決電網(wǎng)發(fā)展帶來的海量故障快速計算問題，是一個現(xiàn)實的也是迫切需要解決的問題。

根據(jù)《PSD-BPA暫態(tài)穩(wěn)定程序用戶手冊》所介紹的，典型的暫態(tài)穩(wěn)定計算步驟如下：

1)對仿真的目標(biāo)電網(wǎng)進(jìn)行收資，建立基本的設(shè)備參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ蛿?shù)據(jù)，利用潮流程序建立目標(biāo)電網(wǎng)基本的運行方式。

2)收資目標(biāo)電網(wǎng)機(jī)組、勵磁、調(diào)試、PSS(電力系統(tǒng)穩(wěn)定器)、線路變壓器零序參數(shù)等，建立基本的穩(wěn)定模型參數(shù)，通過暫態(tài)穩(wěn)定計算程序進(jìn)行試算，保證暫態(tài)穩(wěn)定模型數(shù)據(jù)的合理性和正確性。

3)根據(jù)潮流模型中的參數(shù)信息，按一定的格式要求建立一個故障數(shù)據(jù)，故障數(shù)據(jù)可以是母線故障、變壓器故障、線路故障、直流故障，甚至是連鎖故障。故障過程可以包括多個過程，包括故障開始、故障消失、開關(guān)跳開、開關(guān)重回、開關(guān)再跳等。

4)帶故障進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定計算，對計算結(jié)果進(jìn)行穩(wěn)定性判斷分析，通過計算輸出曲線及計算輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行電網(wǎng)特性分析。

以上步驟適合于電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定交互式計算，能實現(xiàn)單一故障形態(tài)的手工控制的暫態(tài)穩(wěn)定詳細(xì)計算。但不能適應(yīng)海量故障多方式下快速自動計算分析，沒有利用計算多核處理能力，對工程計算不同的應(yīng)用方式缺少選擇性支持。

發(fā)明內(nèi)容：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的是利用計算機(jī)單機(jī)多核的強大處理能力，在不改變暫態(tài)穩(wěn)定計算程序本身及授權(quán)判斷方式條件下，實現(xiàn)海量故障多方式作業(yè)的并行批量計算，提高電網(wǎng)擾動計算分析速度，降低電網(wǎng)仿真分析勞動強度。通過預(yù)先建立好的多個電網(wǎng)基礎(chǔ)運行方式，由潮流計算程序?qū)ζ溥M(jìn)行預(yù)計算形成多個基礎(chǔ)運行方式。潮流計算迭代次數(shù)有限，計算速度非常快，且必須得到收斂的潮流運行方式后才能進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定計算，因此不用事先實施多個方式的潮流批量或并行計算，這里并不排除潮流自動調(diào)整技術(shù)突破后，為得到基態(tài)運行方式所進(jìn)行的大量潮流試算而采用并行計算方法。還必須依據(jù)建立的潮流模型數(shù)據(jù)，按不同分析需求，依據(jù)指定的格式準(zhǔn)備好海量故障集。此外，還需要根據(jù)電網(wǎng)分析目的和分析詳細(xì)程度，構(gòu)建暫態(tài)穩(wěn)定數(shù)字模型，且需要保證暫態(tài)穩(wěn)定數(shù)字模型在無故障擾動數(shù)據(jù)下計算正確合理。

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒后，依據(jù)本發(fā)明在單機(jī)上實現(xiàn)多運行方式下的海量故障集暫態(tài)穩(wěn)定提速異步并行計算。