一种EMTDC并行仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种EMTDC并行仿真方法及系统，将仿真模型中的控制保护模块进行分组成至少一个控制保护仿真工程，在其中一个控制保护仿真工程中加入一次系统模块；在各控制保护仿真工程中设置仿真步长开始模块、步长运行模块，仿真步长开始模块用于同步所有控制保护仿真工程，步长运行模块用于放置分组后的控制保护仿真工程；设置分组后的各控制保护仿真工程的仿真步长和仿真时间，开始仿真；仿真步长开始模块判断仿真工程是否仿真结束。本发明专利技术将控制保护模块和一次系统模块并行仿真，该方法不依赖于ENI接口划分子网的方式，可以任意将直流输电仿真模型中的控制保护模块分组，大大提高了直流输电仿真模型的仿真速度。

A EMTDC parallel simulation method and system

The invention provides an EMTDC parallel simulation method and system, which divides the control and protection modules in the simulation model into at least one control and protection simulation project and adds a system module to one of the control and protection simulation projects, and sets the simulation step-size start module and step-size run in each control and protection simulation project. The simulation step-size start module is used to synchronize all the control and protection simulation projects, and the step-size run module is used to place the grouped control and protection simulation projects; the simulation step-size and simulation time of the grouped control and protection simulation projects are set to start the simulation; the simulation step-size start module determines whether the simulation project is a simulation complex or not. Bundles. The control and protection module and primary system module are simulated in parallel. The method does not depend on the way of ENI interface dividing subnets. The control and protection modules in the HVDC simulation model can be grouped arbitrarily, and the simulation speed of the HVDC simulation model is greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种EMTDC并行仿真方法及系统
本专利技术属于电力系统离线仿真
，特别涉及一种EMTDC并行仿真方法及系统。
技术介绍
在高压直流输电工程中，为了研究系统特性，经常需要使用PSCAD/EMTDC软件建立详细的离线仿真模型。PSCAD/EMTDC(全称PowerSystemComputerAidedDesign)是世界上广泛使用的电磁暂态仿真软件，EMTDC是其仿真计算核心，PSCAD为EMTDC(ElectromagneticTransientsincludingDC)提供图形操作界面。其中，一次系统模型使用PSCAD自带模型库搭建，二次控制保护系统由用户使用自定义模块方式搭建。如公开号为“CN106208127A”，名称为“用于次同步振荡分析的高压直流输电系统仿真建模方法”的中国专利，该专利具体涉及到采用电磁暂态仿真工具PSCAD/EMTDC，尤其涉及一种用于次同步振荡分析的高压直流输电系统仿真建模方法，通过建立高压直流输电系统精细化的电磁暂态仿真模型，包括高压直流输电系统换流站一次系统建模和高压直流输电控制保护系统仿真建模。为了准确模拟实际控制保护系统特性，需要对每一个控制保护系统建模。以一个特高压双阀组直流输电工程为例，需要对多达46个控制保护系统建模。按照此方式搭建的直流输电系统仿真模型运行速度缓慢，运行1s通常需要20s的仿真时间。由于单个EMTDC工程模型通过一个可执行文件运行，且不支持多线程，只能分配到1个CPU核运行。对于单个工程模型来说使用多核CPU无法提高仿真速度。为了提高仿真速度，可以通过使用高主频的CPU来加速仿真，但CPU主频提升的空间有限，目前CPU的主频上限为4GHz。PSCAD软件从4.6版本开始支持并行计算。其采用的并行计算策略主要是基于长输电线路解耦法。其原理是：当仿真步长小于电磁波在该段线路上的传输时间时，可以将电气网络自然分割，并在此基础上分块并行计算。使用ENI模块可以通过传输线，将一个大的电力网络分解为子网络，每个子网络在单独的工程模型(可执行文件)中运行。每个可执行文件是一个进程，分别被分配到单独的CPU上执行，这样就可以充分利用多核CPU的性能，提高仿真速度。这种并行仿真的方式如图1所示。使用ENI模块划分子网的方式，仅仅针对于一次系统电气网络的分核并行仿真，且必须通过一段一定长度的传输线来分成多个仿真工程来分核执行。在特高压直流输电系统详细仿真模型中，计算负荷最大的倒不是一次系统模型。通常一次系统模型在2倍仿真时间内即可执行完毕，而二次控制保护系统模型需要20倍左右时间才能执行完毕。在这种情形下，使用ENI模块划分子网方式，无法提高整个直流输电系统模型的仿真速度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种EMTDC并行仿真方法及系统，用于解决现有技术中直流输电系统模型的仿真速度慢的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种EMTDC并行仿真方法，包括如下步骤：1)按照直流输电仿真模型中非一次系统元件的计算负荷将仿真模型中的控制保护模块分组成至少一个控制保护仿真工程，在其中一个控制保护仿真工程中加入一次系统模块，各控制保护仿真工程中包括至少一个控制保护模块；2)在各控制保护仿真工程中设置仿真步长开始模块、步长运行模块，所述仿真步长开始模块用于同步所有控制保护仿真工程，所述步长运行模块用于放置分组后的控制保护仿真工程；3)设置分组后的各控制保护仿真工程的仿真步长和仿真时间，开始仿真；4)仿真步长开始模块判断仿真工程是否仿真结束，若仿真已经结束，则由仿真步长开始模块更新当前仿真时间。进一步地，还设置了仿真步长结束模块，所述仿真步长结束模块用于通知所有工程当前步长仿真计算已经结束；在仿真结束后，仿真步长结束模块在所有工程及模块均执行完当前步长的仿真计算后，控制进行下一个步长的仿真计算。进一步地，仿真步长开始模块中需设置参数，所述参数包括与各控制保护仿真工程对应的序号，以及控制保护仿真工程的总个数。进一步地，各分组后的控制保护仿真工程中设置有至少一个通信模块，所述通信模块用于分组后的各控制保护仿真工程之间的通信以及各控制保护仿真工程中的各控制保护模块、各控制保护模块及一次系统模块之间的通信。本专利技术还提供了一种EMTDC并行仿真系统，包括分组模块、仿真步长开始模块、步长运行模块及仿真模块，所述分组模块用于按照直流输电仿真模型中非一次系统元件的计算负荷将仿真模型中的控制保护模块分组成至少一个控制保护仿真工程，在其中一个控制保护仿真工程中加入一次系统模块，各控制保护仿真工程中包括至少一个控制保护模块；所述仿真模块用于在各控制保护仿真工程中设置仿真步长开始模块、步长运行模块，所述仿真步长开始模块用于同步所有控制保护仿真工程，所述步长运行模块用于放置分组后的控制保护仿真工程，并设置分组后的各控制保护仿真工程的仿真步长和仿真时间，开始仿真；仿真步长开始模块判断仿真工程是否仿真结束，若仿真已经结束，则由仿真步长开始模块更新当前仿真时间。进一步地，还设置了仿真步长结束模块，所述仿真步长结束模块用于通知所有工程当前步长仿真计算已经结束；在仿真结束后，仿真步长结束模块在所有工程及模块均执行完当前步长的仿真计算后，控制进行下一个步长的仿真计算。进一步地，仿真步长开始模块中需设置参数，所述参数包括与各控制保护仿真工程对应的序号，以及控制保护仿真工程的总个数。进一步地，各分组后的控制保护仿真工程中设置有至少一个通信模块，所述通信模块用于分组后的各控制保护仿真工程之间的通信以及各控制保护仿真工程中的各控制保护模块、各控制保护模块及一次系统模块之间的通信。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种可以使直流输电仿真模型中的控制保护模块或一次系统模块并行执行的方法，该方法不依赖于ENI模块划分子网的方式，可以任意将直流输电仿真模型中的控制保护模块分组成至少两个控制保护仿真工程，其中一个控制保护仿真工程中放置有一次系统模块，在各控制保护仿真工程中中设置仿真步长及仿真时间，开始并行仿真，大大提高了直流输电仿真模型的仿真速度。各分组后的控制保护仿真工程中设置有至少一个通信模块，通信模块用于分组后的各控制保护仿真工程之间的通信以及各控制保护仿真工程中的各控制保护模块、各控制保护模块及一次系统模块之间的通信，各工程、各模块之间通过共享内存通信交换数据，大大增强了通信效率。附图说明图1为使用ENI模块实现并行仿真的原理示意图；图2为StepStart模块的主要实现流程图；图3为新建工程中加入StepStart、StepRun、StepEnd模块示意图；图4为在StepRun模块中加入控制保护仿真工程的示意图；图5为把所有仿真工程加入放置集的示意图；图6为设置仿真步长和仿真时间的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明：一种EMTDC并行仿真系统，包括分组模块、仿真步长开始模块、步长运行模块及仿真模块，分组模块用于按照直流输电仿真模型中非一次系统元件的计算负荷将仿真模型中的控制保护模块进行分组，分组后包括至少一个控制保护仿真工程，在其中一个控制保护仿真工程中加入一次系统模块，各控制保护仿真工程中包括至少一个控制保护模块；仿真模块用于在各控制保护仿真工程中设置仿真步长开始模块、步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种EMTDC并行仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：1)按照直流输电仿真模型中非一次系统元件的计算负荷将仿真模型中的控制保护模块分组成至少一个控制保护仿真工程，在其中一个控制保护仿真工程中加入一次系统模块，各控制保护仿真工程中包括至少一个控制保护模块；2)在各控制保护仿真工程中设置仿真步长开始模块、步长运行模块，所述仿真步长开始模块用于同步所有控制保护仿真工程，所述步长运行模块用于放置分组后的控制保护仿真工程；3)设置分组后的各控制保护仿真工程的仿真步长和仿真时间，开始仿真；4)仿真步长开始模块判断仿真工程是否仿真结束，若仿真已经结束，则由仿真步长开始模块更新当前仿真时间。

【技术特征摘要】
1.一种EMTDC并行仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：1)按照直流输电仿真模型中非一次系统元件的计算负荷将仿真模型中的控制保护模块分组成至少一个控制保护仿真工程，在其中一个控制保护仿真工程中加入一次系统模块，各控制保护仿真工程中包括至少一个控制保护模块；2)在各控制保护仿真工程中设置仿真步长开始模块、步长运行模块，所述仿真步长开始模块用于同步所有控制保护仿真工程，所述步长运行模块用于放置分组后的控制保护仿真工程；3)设置分组后的各控制保护仿真工程的仿真步长和仿真时间，开始仿真；4)仿真步长开始模块判断仿真工程是否仿真结束，若仿真已经结束，则由仿真步长开始模块更新当前仿真时间。2.根据权利要求1所述的EMTDC并行仿真方法，其特征在于，还设置了仿真步长结束模块，所述仿真步长结束模块用于通知所有工程当前步长仿真计算已经结束；在仿真结束后，仿真步长结束模块在所有工程及模块均执行完当前步长的仿真计算后，控制进行下一个步长的仿真计算。3.根据权利要求1所述的EMTDC并行仿真方法，其特征在于，仿真步长开始模块中需设置参数，所述参数包括与各控制保护仿真工程对应的序号，以及控制保护仿真工程的总个数。4.根据权利要求3所述的EMTDC并行仿真方法，其特征在于，各分组后的控制保护仿真工程中设置有至少一个通信模块，所述通信模块用于分组后的各控制保护仿真工程之间的通信以及各控制保护仿真工程中的各控制保护模块、各控制保护模块及一次系统模块之间的通信。5.一种EMTDC并行仿真系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泰，荆雪记，胡永昌，彭忠，李艳梅，苏进国，陈鹏，张艳浩，肖龙，杜少林，申帅华，吴战锋，鲁庆华，孙攀磊，霍城辉，周金萍，郑坤承，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司，许继集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41