[发明专利]一种基于多核计算机的配电网拓扑分析方法

说明书

技术领域

本发明属于配电网技术领域，具体涉及一种基于多核计算机的配电网拓扑分析方法。

背景技术

配电网网络结构复杂、随意，使得拓扑分析难度增加；其网络结构和运行方式较常发生变化，需要拓扑分析的频率升高。配电网网络规模越大，其复杂性、随意性和多变性越突出，使得拓扑分析的时间开销快速增加。配电网是从一种运行状态到另一种运行状态的过渡极为迅速，需要实时性很强的分析控制系统与之适应；拓扑分析是各种功能实现的基础，若其拓扑速度缓慢，将对其它应用功能的实现产生严重的不良影响。由此可见，大型复杂配电网的拓扑分析面临着巨大挑战。

拓扑分析速度依赖于计算机系统性能。经典串行的拓扑分析方法由单一处理器承担，提高单核处理器速度、加快存储器访问速度能够减少拓扑时间，但必须付出较大的成本代价；同时，主频升高带来的高发热问题，已经成为单核处理器速度提升的技术瓶颈。配电网拓扑分析并行计算由多个处理器实现，算法并行性越强、处理器数量越多，拓扑分析速度越快，可以在较低的成本下满足实际应用需求。当前，随着并行计算机和并行计算技术的不断发展和日趋成熟，并行计算成为实现大型复杂配电网快速拓扑分析的一种有效方法；但至今仍鲜有对大型复杂配电网并行拓扑方法的研究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于多核计算机的配电网拓扑分析方法，它针对大型复杂配电网络，将其分解为多个小型网络，多个处理器并行协同地完成所有小型网络的拓扑分析，最后合并结果得到最终解；能够以较快速度获得配电网络的拓扑结构。

本发明提供的一种基于多核计算机的配电网拓扑分析方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤：

（1）读取拓扑文件，提取设备ID、首节点、末节点和设备类型数据，以设定的数据存储结构的格式生成输入数组链表；

（2）将输入数组链表以最接近等分的方式将其分解成为c个子数组链表，建立子哈希表，并设子哈希表初始化状态为空，子数组链表与子哈希表为一一对应；

（3）启动t个子网络拓扑分析线程；

（4）依次遍历各子数组链表，并依次分配给子网络拓扑分析线程；

（5）子网络拓扑分析线程进行子网络拓扑分析，将结果存入子哈希表中；

（6）判断c个子数组链表是否都完成子网络拓扑分析，是则进入步骤（7），否则转步骤（4）对未遍历的子数组链表遍历；

（7）合并所有子哈希表，生成输出哈希表，得到全网的拓扑分析结果，并输出。

其中，步骤（1）设定的数据存储结构为：

用四元数组表示为(设备ID，首节点，末节点，设备类型)；

设备ID、首节点、末节点在存储中均对应于实际配电网设备，相同的值对应于相同的设备，设备类型包括线路和开关两种类型；

一个四元数组代表一条支路，首节点和末节点表示连接关系；若不同支路存在着相同的节点，则表明支路之间存在直接连接关系。支路、节点仅表明连接关系，不表示运行状态，因此其连接关系为无向图。

其中，步骤（2）哈希表的结构为：

数据类型为字符串，表示一个节点；

值的元素是一个链表，它在拓扑完成后包含所有和该节点之间存在支路连接的所有节点，链表元素即为连接节点的节点号，数据类型为字符串；

若节点i的链表中存在元素j，那么节点j的链表中必存在元素i。

其中，步骤（3）子网络拓扑分析线程的个数t的取值为：

子数组链表数c能够被线程数量t整除，t小于等于且接近于所述多核计算机的核数量p。

其中，步骤（5）子网络拓扑分析线程进行子网络拓扑分析的步骤为：

1）载入子数组链表和子哈希表；

2）对子数组链表设置迭代器，遍历所述子数组链表中的支路；

3）分析支路时，提取其首、末节点形成字符串对；

4）以首节点为匹配条件搜索子哈希表，若返回结果为空，则将末节点添加到空链表，然后添加<首节点，新链表>键值对到哈希表；若返回结果不为空，则获取已有链表，将末节点添加到已有链表末端；

5）以末节点为匹配条件搜索子哈希表，若返回结果为空，则将首节点添加到空链表，然后添加<末节点，新链表>键值对到哈希表；若返回结果不为空，则获取已有链表，将首节点添加到已有链表末端；

6）判断遍历是否完成，是则结束过程，否则返回步骤2）进行下一个支路的遍历。

其中，步骤（7）合并所有子哈希表的步骤为：