[发明专利]基于单机多核模式提速电网暂态稳定异步并行计算方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种异步并行计算方法，具体涉及基于单机多核模式提速电网暂态稳定异步并行计算方法。

背景技术：

电力系统仿真是电力系统科研、规划、设计、建设、投运、运行、维护工作中最基本的分析研究方法。电力系统仿真按不同的分类方法，存在多种不同表现类型，按仿真的实时性来分析表现为离线和在线仿真，按实现仿真的手段来分表现为动态模拟、全数字模拟、数模混合模拟仿真。按仿真模型描述的精细度和仿真步长的差异，可以表现为机电和电磁暂态仿真。本发明涉及的是通过计算机进行的机电仿真分析。

机电仿真一般分为稳态计算分析和暂态计算分析。稳态计算主要指针对研究电网所建立的数字模型电网进行的潮流计算，是为其它计算和分析构建一个电网运行的基态，表现为电网可能存在的一种运行状态。暂态稳定计算是通过对发电机、励磁系统、调试系统、电力系统稳定器、静动态负荷、线路变压器等设备进行数字建模，通过对处于某种运行状态的电网施加一定扰动进行计算，计算电网中所有发电机能否维持同步运行的过程。

暂态稳定计算在电力系统规划和运行分析中是必不可少的分析手段，具有举足轻重地位。它不仅为规划系统的电源布局及合理送出、通道布局及网络优化、无功补偿及电压控制、保护配置及稳控措施的合理性提供电力系统暂态稳定性的校核，为电力系统安全稳定可靠运行提供量化依据，而且可用于研究各种提高暂态稳定的措施，计算继电保护和自动装置参数整定定值提供依据。

在国内电力系统中，对于输电主网，采用的暂态稳定计算工具主要为中国电力科学研究院开发的PSD-BPA和PSASP。这两者计算模式主要是通过设置单一的故障配合暂态稳定数字模型进行单一的暂态稳定计算或建立简单的故障集实现单一方式的故障级联计算。对于海量故障和多个运行方式的组合故障运算，采用了计算机群的并行计算方式。

而电网的快速发展，新能源建设、新的电压等级出现、多种复杂交直流输电、微电网运行、各种电力电子器件应用，导致电网暂态稳定计算分析的故障集、方式量呈暴增趋势，而大量的计算分析往往并不只在固定的工作场所进行，大量的计算分析可能在建设现场、调试现场、会议现场等，在每个海量故障计算现场都建立并行计算机群，是不现实的也是不经济的，如何解决电网发展带来的海量故障快速计算问题，是一个现实的也是迫切需要解决的问题。

根据《PSD-BPA暂态稳定程序用户手册》所介绍的，典型的暂态稳定计算步骤如下：

1)对仿真的目标电网进行收资，建立基本的设备参数和网络拓扑模型数据，利用潮流程序建立目标电网基本的运行方式。

2)收资目标电网机组、励磁、调试、PSS(电力系统稳定器)、线路变压器零序参数等，建立基本的稳定模型参数，通过暂态稳定计算程序进行试算，保证暂态稳定模型数据的合理性和正确性。

3)根据潮流模型中的参数信息，按一定的格式要求建立一个故障数据，故障数据可以是母线故障、变压器故障、线路故障、直流故障，甚至是连锁故障。故障过程可以包括多个过程，包括故障开始、故障消失、开关跳开、开关重回、开关再跳等。

4)带故障进行暂态稳定计算，对计算结果进行稳定性判断分析，通过计算输出曲线及计算输出数据进行电网特性分析。

以上步骤适合于电网暂态稳定交互式计算，能实现单一故障形态的手工控制的暂态稳定详细计算。但不能适应海量故障多方式下快速自动计算分析，没有利用计算多核处理能力，对工程计算不同的应用方式缺少选择性支持。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明目的是利用计算机单机多核的强大处理能力，在不改变暂态稳定计算程序本身及授权判断方式条件下，实现海量故障多方式作业的并行批量计算，提高电网扰动计算分析速度，降低电网仿真分析劳动强度。通过预先建立好的多个电网基础运行方式，由潮流计算程序对其进行预计算形成多个基础运行方式。潮流计算迭代次数有限，计算速度非常快，且必须得到收敛的潮流运行方式后才能进行暂态稳定计算，因此不用事先实施多个方式的潮流批量或并行计算，这里并不排除潮流自动调整技术突破后，为得到基态运行方式所进行的大量潮流试算而采用并行计算方法。还必须依据建立的潮流模型数据，按不同分析需求，依据指定的格式准备好海量故障集。此外，还需要根据电网分析目的和分析详细程度，构建暂态稳定数字模型，且需要保证暂态稳定数字模型在无故障扰动数据下计算正确合理。

数据准备就绪后，依据本发明在单机上实现多运行方式下的海量故障集暂态稳定提速异步并行计算。