电磁暂态仿真中列降阶模型的执行时间计算方法和装置制造方法及图纸

本申请公开了电磁暂态仿真中列降阶模型的执行时间计算方法和装置，通过对电磁暂态实时仿真的等值电导矩阵进行列降阶处理，生成对应的列降阶模型。根据等值电导矩阵或列降阶模型，确定所述等值电导矩阵中含有非零电导的总行数、所述等值电导矩阵的行非零电导最大数和所述等值电导矩阵包含的非零电导总数。结合电磁暂态实时仿真的相关参数，依次确定列降阶模型的数据传输时间，列降阶模型的存储访问时间以及列降阶模型的数据运算时间，最终确定列降阶模型的执行时间。本申请可对列降阶后等值电导矩阵的执行时间进行计算，量化列降阶后模型的计算性能，对电力系统的电磁暂态实时仿真提供支撑。供支撑。供支撑。

【技术实现步骤摘要】
电磁暂态仿真中列降阶模型的执行时间计算方法和装置


[0001]本申请涉及电力传输领域，更具体地说，涉及电磁暂态仿真中列降阶模型的执行时间计算方法和装置。

技术介绍

[0002]电力系统实时仿真是认识电力系统特性，支撑电力系统研究、规划、运行、生产、装备制造，以及保障电力系统安全可靠运行的有效手段。随着电网发展进入了特高压交直流混联时代，在此背景下，大电网稳定特性正在发生深刻变化，交直流之间、多回直流之间相互耦合、直流送受端间相互影响等新特性逐渐显现，并且随着直流工程规模提升日趋复杂，已成为影响大电网安全稳定的关键因素。为了摸清交直流混联大电网的行为模式和运行特性，仿真模型的精确度和规模需要大幅提高，仿真的高需求使得研究者们转向了电力系统电磁暂态仿真技术。
[0003]而电磁暂态实时仿真对仿真各环节的用时要求苛刻，仿真计算是以步长为单位进行的，每一时间步长内都必须完成所有流程，包括计算时间、核间通信时间、多节点间通信时间、抖动时间等等，如果时间过长，就会导致步长溢出，即在给定步长内无法完成对应的任务。其中，等值电导矩阵的求解是电磁暂态实时仿真技术中的重要环节，列降阶作为一种应用于电磁暂态实时仿真的等值电导矩阵的降阶方式，目前的现有技术暂未针对列降阶等值电导矩阵的执行时间的计算方法，也无法量化电磁暂态实时仿真中等值电导矩阵的列降阶后形成的列降阶模型的计算量对仿真执行时间的影响。
[0004]本申请的方案，即是针对上述问题，提出一种电磁暂态实时仿真中针对列降阶后等值电导矩阵的执行时间的计算方案，以支撑电力系统的电磁暂态实时仿真。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供了电磁暂态仿真中列降阶模型的执行时间计算方法和装置，对列降阶等值电导矩阵后生成的列降阶模型的执行时间进行计算和量化，以支撑电力系统的电磁暂态实时仿真。
[0006]为了实现上述目的，现提出的方案如下：
[0007]一种电磁暂态仿真中列降阶模型的执行时间计算方法，包括：
[0008]对电磁暂态实时仿真的等值电导矩阵进行列降阶处理，生成对应的列降阶模型，所述等值电导矩阵为n阶方阵且n为整数；
[0009]根据所述等值电导矩阵或所述列降阶模型，确定所述等值电导矩阵中含有非零电导的总行数、所述等值电导矩阵的行非零电导最大数和所述等值电导矩阵包含的非零电导总数，所述行非零电导最大数为所述等值电导矩阵各行包含的非零电导数量中的最大数；
[0010]根据所述等值电导矩阵中含有非零电导的总行数、所述等值电导矩阵的行非零电导最大数和所述等值电导矩阵的阶数，结合获取得到的所述电磁暂态实时仿真的浮点数单位存储空间、整数单位存储空间、PCIe传输带宽和基于PCIe传输数据的固有延时，确定所述
列降阶模型的数据传输时间；
[0011]根据所述等值电导矩阵中含有非零电导的总行数和所述等值电导矩阵的行非零电导最大数，结合获取得到的所述电磁暂态实时仿真的浮点数单位存储空间、整数单位存储空间、线程数、全局存储器总带宽和全局存储器时钟周期，确定所述列降阶模型的存储访问时间；
[0012]根据所述等值电导矩阵包含的非零电导总数，结合获取得到所述电磁暂态实时仿真中CPU单核执行一次单精度浮点数四则运算的浮点运算单位时间，确定所述列降阶模型的数据运算时间；
[0013]基于所述数据传输时间、所述存储访问时间和所述数据运算时间，确定所述等值电导矩阵列降阶处理后对应生成的列降阶模型的执行时间。
[0014]优选的，根据所述等值电导矩阵中含有非零电导的总行数、所述等值电导矩阵的行非零电导最大数和所述等值电导矩阵的阶数，结合获取得到的所述电磁暂态实时仿真的浮点数单位存储空间、整数单位存储空间、PCIe传输带宽和基于PCIe传输数据的固有延时，确定所述列降阶模型的数据传输时间的计算公式为：
[0015][0016]其中，t
DT
为列降阶模型的数据传输时间；p为等值电导矩阵中含有非零电导的总行数；q为等值电导矩阵的行非零电导最大数；n为等值电导矩阵的阶数；S
f
为电磁暂态实时仿真的浮点数单位存储空间；S
z
为电磁暂态实时仿真的整数单位存储空间；W为电磁暂态实时仿真中PCIe传输带宽；t
PCIe
为电磁暂态实时仿真中基于PCIe传输数据的固有延时。
[0017]优选的，根据所述等值电导矩阵，确定所述等值电导矩阵中含有非零电导的总行数，包括：
[0018]对所述等值电导矩阵的各行进行非零电导检测，将检测到存在非零电导的行的判断因子确定为1，将未检测到非零电导的行的判断因子确定为0；
[0019]对所述等值电导矩阵中各行对应的判断因子求和，并将求和结果确定为所述等值电导矩阵中含有非零电导的总行数。
[0020]优选的，根据所述等值电导矩阵，确定所述等值电导矩阵包含的非零电导总数的计算公式为：
[0021][0022]其中，m为等值电导矩阵包含的非零电导总数；a
i
为等值电导矩阵中非零电导数量为i的行数；n为等值电导矩阵的阶数。
[0023]优选的，对电磁暂态实时仿真的等值电导矩阵进行列降阶处理，生成对应的列降阶模型的通式为：
[0024][0025]其中，E为列降阶模型的非零电导矩阵；e
11
为等值电导矩阵第一个含有非零电导的行中的第一个非零电导；e
12
为等值电导矩阵中第一个含有非零电导的行中的第二个非零电导；e
1q
为等值电导矩阵中第一个含有非零电导的行中的第q个非零电导；p为等值电导矩阵中含有非零电导的总行数；q为等值电导矩阵的行非零电导最大数；对于E中含有的非零电导数量小于q个的行，行中不足的元素设置为0，E的p行中至少有一行含有q个非零元素，至多有p行含有q个非零元素；
[0026]O为列降阶模型的列坐标矩阵；o
11
为e
11
在等值电导矩阵中的对应的列坐标；o
pq
为e
pq
在等值电导矩阵中的对应的列坐标；当E中的元素为0时，O中与之对应的列坐标也设置为0；
[0027]N为列降阶模型的行坐标矩阵；n1为E中第一行元素在等值电导矩阵中对应的行坐标；n
p
为E中第p行元素在等值电导矩阵中对应的行坐标。
[0028]优选的，根据所述列降阶模型，确定所述等值电导矩阵包含的非零电导总数，包括：
[0029]将所述列降阶模型的E中各行所包含的非零电导数量之和，确定为所述等值电导矩阵包含的非零电导总数。
[0030]优选的，根据所述等值电导矩阵中含有非零电导的总行数和所述等值电导矩阵的行非零电导最大数，结合获取得到的所述电磁暂态实时仿真的浮点数单位存储空间、整数单位存储空间、线程数、全局存储器总带宽和全局存储器时钟周期，确定所述列降阶模型的存储访问时间的计算公式为：
[0031][0032]其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁暂态仿真中列降阶模型的执行时间计算方法，其特征在于，包括：对电磁暂态实时仿真的等值电导矩阵进行列降阶处理，生成对应的列降阶模型，所述等值电导矩阵为n阶方阵且n为整数；根据所述等值电导矩阵或所述列降阶模型，确定所述等值电导矩阵中含有非零电导的总行数、所述等值电导矩阵的行非零电导最大数和所述等值电导矩阵包含的非零电导总数，所述行非零电导最大数为所述等值电导矩阵各行包含的非零电导数量中的最大数；根据所述等值电导矩阵中含有非零电导的总行数、所述等值电导矩阵的行非零电导最大数和所述等值电导矩阵的阶数，结合获取得到的所述电磁暂态实时仿真的浮点数单位存储空间、整数单位存储空间、PCIe传输带宽和基于PCIe传输数据的固有延时，确定所述列降阶模型的数据传输时间；根据所述等值电导矩阵中含有非零电导的总行数和所述等值电导矩阵的行非零电导最大数，结合获取得到的所述电磁暂态实时仿真的浮点数单位存储空间、整数单位存储空间、线程数、全局存储器总带宽和全局存储器时钟周期，确定所述列降阶模型的存储访问时间；根据所述等值电导矩阵包含的非零电导总数，结合获取得到所述电磁暂态实时仿真中CPU单核执行一次单精度浮点数四则运算的浮点运算单位时间，确定所述列降阶模型的数据运算时间；基于所述数据传输时间、所述存储访问时间和所述数据运算时间，确定所述等值电导矩阵列降阶处理后对应生成的列降阶模型的执行时间。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述等值电导矩阵中含有非零电导的总行数、所述等值电导矩阵的行非零电导最大数和所述等值电导矩阵的阶数，结合获取得到的所述电磁暂态实时仿真的浮点数单位存储空间、整数单位存储空间、PCIe传输带宽和基于PCIe传输数据的固有延时，确定所述列降阶模型的数据传输时间的计算公式为：其中，t
DT
为列降阶模型的数据传输时间；p为等值电导矩阵中含有非零电导的总行数；q为等值电导矩阵的行非零电导最大数；n为等值电导矩阵的阶数；S
f
为电磁暂态实时仿真的浮点数单位存储空间；S
z
为电磁暂态实时仿真的整数单位存储空间；W为电磁暂态实时仿真中PCIe传输带宽；t
PCIe
为电磁暂态实时仿真中基于PCIe传输数据的固有延时。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述等值电导矩阵，确定所述等值电导矩阵中含有非零电导的总行数，包括：对所述等值电导矩阵的各行进行非零电导检测，将检测到存在非零电导的行的判断因子确定为1，将未检测到非零电导的行的判断因子确定为0；对所述等值电导矩阵中各行对应的判断因子求和，并将求和结果确定为所述等值电导矩阵中含有非零电导的总行数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述等值电导矩阵，确定所述等值电导矩阵包含的非零电导总数的计算公式为：
其中，m为等值电导矩阵包含的非零电导总数；a
i
为等值电导矩阵中非零电导数量为i的行数；n为等值电导矩阵的阶数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对电磁暂态实时仿真的等值电导矩阵进行列降阶处理，生成对应的列降阶模型的通式为：其中，E为列降阶模型的非零电导矩阵；e
11
为等值电导矩阵第一个含有非零电导的行中的第一个非零电导；e
12
为等值电导矩阵中第一个含有非零电导的行中的第二个非零电导；e
1q
为等值电导矩阵中第一个含有非零电导的行中的第q个非零电导；p为等值电导矩阵中含有非零电导的总行数；q为等值电导矩阵的行非零电导最大数；对于E中含有的非零电导数量小于q个的行，行中不足的元素设置为0，E的p行中至少有一行含有q个非零元素，至多有p行含有q个非零元素；O为列降阶模型的列坐标矩阵；o
11
为e
11
在等值电导矩阵中的对应的列坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭天宇，郭琦，黄立滨，郭海平，卢远宏，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：