[發(fā)明專(zhuān)利]一種PMU在線(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的并行計(jì)算系統(tǒng)及其方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310247298.1
• 申請(qǐng)日: 2013-06-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103425523A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王英濤;張傳凱;李旻;丁理杰;湯凡;古衡;陳真;黃遠(yuǎn)超;杜向楠
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;南京南瑞集團(tuán)公司;四川電力科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G06F9/46
• 分類(lèi)號(hào): G06F9/46;H04L29/06
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種PMU在線(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的并行計(jì)算系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，基于PMU（Phasor?Measurement?Unit，相量測(cè)量單元）的在線(xiàn)應(yīng)用技術(shù)成為電力系統(tǒng)重要的研發(fā)方向。PMU基于衛(wèi)星同步時(shí)鐘信號(hào)量測(cè)電力系統(tǒng)各個(gè)廠(chǎng)站的狀態(tài)量，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到調(diào)度中心主站，這使得電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析、控制成為可能。目前，PMU應(yīng)用功能主要是電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)、報(bào)警，計(jì)算周期、工作延時(shí)為秒級(jí)，應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)一般采用普通服務(wù)器。

隨著電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大和運(yùn)行方式的日益復(fù)雜，基于PMU的電網(wǎng)在線(xiàn)分析應(yīng)用逐步發(fā)展起來(lái)，例如電網(wǎng)功角穩(wěn)定性的廣域控制。這樣的系統(tǒng)要求接入大量PMU，以一個(gè)典型區(qū)域電網(wǎng)為例，接入的PMU達(dá)到上百臺(tái)；計(jì)算分析周期達(dá)到40ms，整體延時(shí)不大于100ms。這對(duì)軟件實(shí)時(shí)性、硬件配置冗余性、通信技術(shù)提出了很高要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種PMU在線(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的并行計(jì)算系統(tǒng)及其方法，包括基于MPI（Massage?Passing?Interface，消息傳遞接口）和基于GPU（Graphic?Processing?Unit，圖形處理器）的并行計(jì)算架構(gòu)、PMU數(shù)據(jù)傳輸方式、計(jì)算任務(wù)分配及收集流程等。

本發(fā)明設(shè)計(jì)應(yīng)用于PMU在線(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)后，可以在調(diào)度中心，更快傳輸大量PMU測(cè)量數(shù)據(jù)、對(duì)多種安全穩(wěn)定在線(xiàn)應(yīng)用進(jìn)行并行計(jì)算分析，這極大提高在線(xiàn)分析、控制的實(shí)時(shí)性。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種PMU在線(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的并行計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：通信服務(wù)器、計(jì)算服務(wù)器和監(jiān)控服務(wù)器；

各個(gè)服務(wù)器通過(guò)以太網(wǎng)和高性能通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；

通信服務(wù)器接受PMU數(shù)據(jù)，通過(guò)高速通信網(wǎng)絡(luò)傳送到計(jì)算服務(wù)器；

計(jì)算服務(wù)器從通信服務(wù)器中取得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，執(zhí)行計(jì)算任務(wù)，將計(jì)算結(jié)果發(fā)送到通信服務(wù)器；

通信服務(wù)器將PMU監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果發(fā)送到監(jiān)控服務(wù)器，控制信息發(fā)送到廠(chǎng)站。

優(yōu)選的，所述通信服務(wù)器從調(diào)度中心的PMU主站或者直接從PMU接受PMU數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述計(jì)算服務(wù)器采取分任務(wù)、分維度的并行計(jì)算方法。

本發(fā)明基于另一目的提供的一種PMU在線(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的并行計(jì)算方法，其特征在于，所述方法包括：

（1）通信服務(wù)器接收電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

（2）通信服務(wù)器通過(guò)高速通信網(wǎng)絡(luò)傳送到計(jì)算服務(wù)器；

（3）計(jì)算服務(wù)器中計(jì)算節(jié)點(diǎn)間使用MPI進(jìn)行通信，分配并存儲(chǔ)PMU數(shù)據(jù)；

（4）計(jì)算節(jié)點(diǎn)按照任務(wù)進(jìn)行并行計(jì)算；

（5）將計(jì)算結(jié)果匯總到通信服務(wù)器；

（6）將PMU量測(cè)數(shù)據(jù)、控制命令發(fā)送給監(jiān)控服務(wù)器。

優(yōu)選的，所述步驟（1）包括通信服務(wù)器按照PMU通信規(guī)約從PMU裝置或PMU主站接收電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；接收數(shù)據(jù)頻率最高到100次/秒。

優(yōu)選的，所述步驟（2）包括通信服務(wù)器通過(guò)高性能通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給計(jì)算服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)安全穩(wěn)定分析。

優(yōu)選的，所述步驟（3）包括計(jì)算節(jié)點(diǎn)間使用MPI進(jìn)行通信，PMU數(shù)據(jù)從主節(jié)點(diǎn)上載入，平均分配到從節(jié)點(diǎn)上，存儲(chǔ)到相應(yīng)的內(nèi)存空間內(nèi)。

優(yōu)選的，所述步驟（4）包括主節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)和PMU、監(jiān)控服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通信，其它節(jié)點(diǎn)用來(lái)計(jì)算不同配置的計(jì)算任務(wù)。

優(yōu)選的，所述步驟（4）包括從節(jié)點(diǎn)采取GPU并行計(jì)算方式。

優(yōu)選的，所述步驟（4）包括各節(jié)點(diǎn)根據(jù)計(jì)算任務(wù)的特點(diǎn)，分維度并行計(jì)算。

優(yōu)選的，所述步驟（5）通過(guò)MPI將計(jì)算結(jié)果匯總到通信服務(wù)器，收集各個(gè)從節(jié)點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果，綜合形成電網(wǎng)在線(xiàn)應(yīng)用的結(jié)論。

優(yōu)選的，所述步驟（6）包括分析出電網(wǎng)失穩(wěn)，通信服務(wù)器將控制命令下發(fā)給監(jiān)控子站，由子站對(duì)相應(yīng)電網(wǎng)進(jìn)行控制。

與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明提供了PMU在線(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的并行計(jì)算結(jié)構(gòu)，能夠計(jì)算不同復(fù)雜程度的多種計(jì)算任務(wù)。

2、PMU在線(xiàn)應(yīng)用任務(wù)采取粗細(xì)粒度調(diào)度，計(jì)算任務(wù)調(diào)度更加靈活。

3、基于MPI方式進(jìn)行PMU實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并發(fā)，通信實(shí)時(shí)性更高，而且獲得更好的數(shù)據(jù)同步性；

4、對(duì)于計(jì)算節(jié)點(diǎn)上的局部計(jì)算任務(wù)，采取GPU并行計(jì)算方式，計(jì)算速度更快。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的一種PMU在線(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的并行計(jì)算方法流程圖。

圖2為本發(fā)明提供的一種PMU在線(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的并行計(jì)算的分任務(wù)、分維度并行計(jì)算結(jié)構(gòu)圖。