一种机电-电磁暂态混合仿真计算方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种机电

【技术实现步骤摘要】
一种机电
‑
电磁暂态混合仿真计算方法和系统


[0001]本专利技术涉及电力系统仿真
，尤其涉及一种机电
‑
电磁暂态混合仿真计算方法和系统。

技术介绍

[0002]新型电力系统的建设，会引入大规模的风、光、储等电力电子设备，电力系统的电力电子化特征将愈加明显。在当前的电力系统分析体系中，对于系统安全稳定性的校核仍以机电暂态仿真为主，进行大规模故障的扫描计算，电磁暂态及机电
‑
电磁暂态为混合仿真为辅，进行重点故障的校核。前者速度优势明显，但随着电网的发展，劣势也愈发突出。机电暂态仿真难以准确反应主流、STATCOM、风光储等电力电子设备的快速变化特征，对于高度电力电子化的新型电力系统，其准确性难以保证。而电磁暂态仿真虽能解决准确性问题，但现阶段其效率仍未取得突破性进展，无法进行大规模电网的仿真。
[0003]机电
‑
电磁暂态混合仿真需要将大电网分割为一个机电暂态仿真系统及若干个电磁暂态仿真系统，其中，机电暂态仿真系统由机电暂态仿真程序进行计算，N个电磁暂态仿真系统可由N个电磁暂态仿真程序进行并行计算，在每个交换步长N个电磁暂态程序将与机电暂态程序进行数据交换。现有的单人单机版本的仿真系统，单一故障仿真耗时普遍在20分钟以上，进行600个故障耗时将近9天，效率低下。目前的并行化研究集中在如何提升单个计算案例的仿真效率，即将这1+N个程序分布于多个计算核心。然而，未来的趋势是一次计算任务包含了多个计算案例，例如600
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700个计算案例。从效率提升的角度，不仅要考虑如何加速单个计算案例的计算速度，更重要的是如何减少整个任务的计算耗时。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种机电
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电磁暂态混合仿真计算方法和系统，用于从整体上减少机电
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电磁暂态混合仿真耗时，提升多计算案例的机电
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电磁暂态混合仿真效率。
[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种机电
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电磁暂态混合仿真计算方法，包括：
[0006]接收客户端上传的原始计算数据和机电电磁暂态混合仿真的计算请求，将原始计算数据存储在OSS存储区中；
[0007]根据原始计算数据和计算请求，分析计算请求中的任务列表和计算任务中包含的案例个数m，将数值[1,2，...，m]以队列的形式插入到Redis数据库中对应的任务列表；
[0008]计算每个案例所需要的计算资源；
[0009]查询所处Kubernetes集群各工作节点目前的剩余CPU算力，计算所有工作节点可同时进行的案例个数以及计算案例所占用的CPU算力；
[0010]基于Kubernetes集群创建一个工作任务，工作任务包含m个应用Pod，并在各个工作节点中创建Pod，单个Pod需求占用所有工作节点所占用的CPU算力的最小CPU算力；
[0011]对于每个工作节点中的每个Pod，从OSS存储区下载原始计算数据，从Redis的任务队列中弹出一个计算案例进行计算；
[0012]每个计算案例完成后，将计算结果数据存入OSS存储区，并继续从Redis的任务队列中弹出一个计算案例进行计算，直至任务队列为空。
[0013]可选地，计算每个案例所需要的计算资源，包括：
[0014]从配置文件中读取每个案例需要形成的电磁子系统个数，计算每个案例所需要的计算资源，计算公式为：
[0015]z＝αN+0.2
[0016]其中，z为每个案例所需要的计算资源，α为权重系数，N为每个案例需要形成的电磁子系统个数。
[0017]可选地，查询所处Kubernetes集群各工作节点目前的剩余CPU算力，计算每个工作节点可同时进行的案例个数以及计算案例所占用的CPU算力，包括：
[0018]查询所处Kubernetes集群各工作节点目前的剩余CPU算力；
[0019]计算每个工作节点可同时进行的案例个数，计算公式为：
[0020]mx＝Floor(z
mx
/z)
[0021]其中，mx为第x个工作节点可同时进行的案例个数，x＝1,2,...,k，k为工作节点数量，Floor()为取整函数，z
mx
为第x个工作节点的剩余CPU算力；
[0022]计算所有工作节点可同时进行的案例个数总和，计算公式为：
[0023]m＝m1+m2+
…
+mk
[0024]其中，m为所有工作节点可同时进行的案例个数总和，mk为第k个工作节点可同时进行的案例个数；
[0025]计算每个工作节点计算案例所占用的CPU算力，计算公式为：
[0026]zx＝z
mx
/mx
[0027]其中，zx为第x个工作节点计算案例所占用的CPU算力。
[0028]可选地，每个计算案例完成后，将数据存入OSS存储区，并继续从Redis的任务队列中弹出一个计算案例进行计算，直至任务队列为空，之后还包括：
[0029]在所有计算案例完成后，通过客户端Tomcat服务为用户提供机电电磁暂态混合仿真计算结果。
[0030]本专利技术第二方面提供了一种机电
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电磁暂态混合仿真计算系统，包括：
[0031]请求服务模块，用于接收客户端上传的原始计算数据和机电电磁暂态混合仿真的计算请求，将原始计算数据存储在OSS存储区中；
[0032]案例个数分析模块，用于根据原始计算数据和计算请求，分析计算请求中的任务列表和计算任务中包含的案例个数m，将数值[1,2，...，m]以队列的形式插入到Redis数据库中对应的任务列表；
[0033]资源计算模块，用于计算每个案例所需要的计算资源；
[0034]节点案例数计算模块，用于查询所处Kubernetes集群各工作节点目前的剩余CPU算力，计算所有工作节点可同时进行的案例个数以及计算案例所占用的CPU算力；
[0035]Pod创建模块，用于基于Kubernetes集群创建一个工作任务，工作任务包含m个应用Pod，并在各个工作节点中创建Pod，单个Pod需求占用所有工作节点所占用的CPU算力的最小CPU算力；
[0036]案例计算模块，用于对于每个工作节点中的每个Pod，从OSS存储区下载原始计算
数据，从Redis的任务队列中弹出一个计算案例进行计算；
[0037]数据存储模块，用于每个计算案例完成后，将计算结果数据存入OSS存储区，并继续从Redis的任务队列中弹出一个计算案例进行计算，直至任务队列为空。
[0038]可选地，资源计算模块具体用于：
[0039]从配置文件中读取每个案例需要形成的电磁子系统个数，计算每个案例所需要的计算资源，计算公式为：
[0040]z＝αN+0.2
[0041]其中，z为每个案例所需要的计算资源，α为权重系数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机电
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电磁暂态混合仿真计算方法，其特征在于，包括：接收客户端上传的原始计算数据和机电电磁暂态混合仿真的计算请求，将原始计算数据存储在OSS存储区中；根据原始计算数据和计算请求，分析计算请求中的任务列表和计算任务中包含的案例个数m，将数值[1,2，...，m]以队列的形式插入到Redis数据库中对应的任务列表；计算每个案例所需要的计算资源；查询所处Kubernetes集群各工作节点目前的剩余CPU算力，计算所有工作节点可同时进行的案例个数以及计算案例所占用的CPU算力；基于Kubernetes集群创建一个工作任务，工作任务包含m个应用Pod，并在各个工作节点中创建Pod，单个Pod需求占用所有工作节点所占用的CPU算力的最小CPU算力；对于每个工作节点中的每个Pod，从OSS存储区下载原始计算数据，从Redis的任务队列中弹出一个计算案例进行计算；每个计算案例完成后，将计算结果数据存入OSS存储区，并继续从Redis的任务队列中弹出一个计算案例进行计算，直至任务队列为空。2.根据权利要求1所述的机电
‑
电磁暂态混合仿真计算方法，其特征在于，计算每个案例所需要的计算资源，包括：从配置文件中读取每个案例需要形成的电磁子系统个数，计算每个案例所需要的计算资源，计算公式为：z＝αN+0.2其中，z为每个案例所需要的计算资源，α为权重系数，N为每个案例需要形成的电磁子系统个数。3.根据权利要求2所述的机电
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电磁暂态混合仿真计算方法，其特征在于，查询所处Kubernetes集群各工作节点目前的剩余CPU算力，计算每个工作节点可同时进行的案例个数以及计算案例所占用的CPU算力，包括：查询所处Kubernetes集群各工作节点目前的剩余CPU算力；计算每个工作节点可同时进行的案例个数，计算公式为：mx＝Floor(z
mx
/z)其中，mx为第x个工作节点可同时进行的案例个数，x＝1,2,...,k，Floor()为取整函数，k为工作节点数量，z
mx
为第x个工作节点的剩余CPU算力；计算所有工作节点可同时进行的案例个数总和，计算公式为：m＝m1+m2+
…
+mk其中，m为所有工作节点可同时进行的案例个数总和，mk为第k个工作节点可同时进行的案例个数；计算每个工作节点计算案例所占用的CPU算力，计算公式为：zx＝z
mx
/mx其中，zx为第x个工作节点计算案例所占用的CPU算力。4.根据权利要求1所述的机电
‑
电磁暂态混合仿真计算方法，其特征在于，每个计算案例完成后，将数据存入OSS存储区，并继续从Redis的任务队列中弹出一个计算案例进行计算，直至任务队列为空，之后还包括：
在所有计算案例完成后，通过客户端Tomcat服务为用户提...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏寅生，周挺辉，周保荣，甄鸿越，黄冠标，赵利刚，王长香，吴小珊，徐原，涂思嘉，毛振宇，
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：