【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力自动化，特别是基于gpu的大规模电力系统安全分析计算方法及系统。
技术介绍
1、近年来，随着国家电网的不断扩大和发展，以及智能营销体系的构建，电网公司需要对计量装置运行状态和用户用电负荷、电量、电压等信息进行实时采集，电力数据中心的数据量不断增加，并且随着新能源比例的不断提高，电网安全分析计算的复杂度也进一步提高，在线安全分析是保证电网稳定运行的一项关键技术，由于包含非常庞大的计算量，所以通常需要借助高性能计算来帮助计算。通过这种特殊的电力数据处理，电网管理员可以了解与控制电网的运行状态，在线安全分析的结果可以还起到监控与分析电网安全性及电网设备的故障。现状对大规模电力系统安全分析计算提出了较高的要求，即对其实时性和覆盖面提出了更高的要求，元件数量的增多意味着故障类型和故障数目的增多，电网的安全稳定要求又要求大规模安全分析计算具备较好的实时性。电网独有的安全网络运行体系，对于数据的传输和隔离有着特殊和严格的要求，使得电力系统使用民用云计算有着一定的瓶颈，因此借助发达的计算机运行技术，充分挖掘已有的本地计算机处理能力，是解决大规模电力系统安全分析所需资源矛盾的一个有效途径。
2、计算量与计算复杂度急剧增加的同时，对计算实时性和频繁度的要求也越来越高，传统的串行计算方法在计算速度上已经无法满足大电网模拟和实时控制的仿真要求，人们逐渐开始了电力系统并行处理的研究，其目的是为了加快电力系统分析计算的速度，提高实时计算性能。图形处理单元(graphics processingunit，gpu)得到飞速发展，特
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术所要解决的问题在于，解决传统方法的串行计算方法在计算速度上已经无法满足大电网模拟和实时控制的仿真要求。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：基于gpu的大规模电力系统安全分析计算方法，其包括，将所有gpu处理单元分为4个不同的模块区域，对不同的模块区域载入相应的gpu核函数；录入数据，将不同的数据类型分配到与之相匹配的模块区域，进行潮流计算，若数据量大于模块区域内的总数据处理量时，自动将多出的数据调度至空闲的gpu处理单元；采集潮流计算结果，将不同模块区域内的计算结果按时间顺序形成4条数据线，对数据线进行重叠安全分析，形成不同的报警类型区域，对不同的报警类型进行相应的措施。
4、作为本专利技术所述基于gpu的大规模电力系统安全分析计算方法的一种优选方案，其中：所述模块区域包括水电处理区域、风电处理区域、燃点处理区域和光电处理区域；所述载入相应的gpu核函数包括，将处理区域内的gpu处理单元等分为两大部分，一部分仅载入相对应类型的核函数，记为单一类型gpu处理单元，另一部分则载入所有类型的核函数，记为全类型gpu处理单元，全类型gpu处理单元在收到调度指令前除本区域类型的核函数正常运行，其余类型核函数处于休眠状态；所述核函数包括对应类型的网络模型和元件模型。
5、作为本专利技术所述基于gpu的大规模电力系统安全分析计算方法的一种优选方案，其中：所述录入数据包括，电力系统安全分析调度系统从人机界面获取安全分析计算任务列表，并根据相关计算任务配置对应的电力系统数据，建立电力数据索引，提供给gpu以获取相对应的电力系统安全分析计算数据、故障设置与所需数据形成新的任务列表元素；任务信息还包括任务编号、启动者标识、启动时间标签、完成时间标签和任务结果是否返回标签信息，进而将各个分析计算任务分配给gpu各处理单元；gpu核函数的发布和维护在调度系统中进行，所述安全分析计算采用多种类型的潮流计算算法，每一种类型的潮流计算方法对应一种gpu核函数，所采用潮流计算的类型在任务列表元素中体现；任务的分配按照任务触发的启动时间标签依次分配至gpu处理单元；针对各个计算任务，在调度系统中对应形成各个任务的参数文件并与任务列表一起传输给gpu处理单元，所述参数文件包括有功功率收敛判据、无功功率收敛判据、最大迭代次数和平衡节点及其对应的发电机。
6、作为本专利技术所述基于gpu的大规模电力系统安全分析计算方法的一种优选方案，其中：所述调度至空闲的gpu处理单元包括，当接收到分析计算任务后，优先将任务分配给仅载入相对应类型核函数的gpu处理器，待分配满后再分配给载入所有类型核函数的gpu处理器；当任务数大于本模块区域内的gpu处理单元时，启动调度指令，将多出的任务信息分配至空闲的且为全类型的gpu处理单元，全类型gpu处理单元接收到调度指令后，关闭本区域类型的核函数服务，对所接收到的任务信息进行类型分析，调出与之类型相匹配的核函数进行运行。
7、作为本专利技术所述基于gpu的大规模电力系统安全分析计算方法的一种优选方案，其中：所述形成新的任务列表元素包括，gpu接收到电力数据索引后，向电力数据库发出信号，数据库根据索引提取安全分析计算数据、故障设置与所需数据发送至gpu并形成新的任务列表元素。
8、作为本专利技术所述基于gpu的大规模电力系统安全分析计算方法的一种优选方案，其中：所述重叠安全分析包括，gpu单元将计算出的结果与预设范围进行对比，若超过预设范围则将计算结果标红输出，若在预设范围内则将计算结果标蓝输出，安全分析调度系统按时间顺序实时采集计算出的结果并形成一条红蓝相间的数据线，将从4个不同的模块区域中采集的4条数据线按等间距并行排列呈现至人机界面，4条数据线的首段均为同一时刻的数据，此时安全分析调度系统射出一条警戒线，警戒线与4条数据线呈垂直关系并贯穿4条数据线，警戒线按数据线首端至尾端的方向移动，移动速度等于数据线生成速度；
9、所述报警类型区域包括，当警戒线穿过的数据存在红色且仅有一条数据线满足红色时，预存储数据，待在预设时间间隔内，满足的数据线条数不改变时，将数据进行完全存储并归在一个数据区域内记为ⅰ级区域；当警戒线穿过的数据存在红色且有两条数据线满足红色时，预存储数据，待在预设时间间隔内，满足的数据线条数不改变时，将数据进行完全存储并归在一个数据区域内记为ⅱ区域；当警戒线穿过的数据存在红色且有三条数据线满足红色时，预存储数据，待在预设时间间隔内，满足的数据线条数不改变时，将数据进行完全存储并归在一个数据区域内记为ⅲ级区域；当警戒线穿过的数据全为红时，预存储数据，待在预设时间间隔内，满足的数据线条数不改变时，将数据进行完全存储并归在一个数据区域内记为ⅳ级区域；当警戒线穿过的数据全为蓝色时，不进行数据存储，若存在预存储数据则删除预存储数据，正常运行。
10、作为本专利技术所述基于gpu的大规模电力系统安全分析计算方法的一种优选方案，其中：所述相应的措施包括，当数据区域为ⅰ级区域时，将区域内的问题数据发送至所对应类型的电厂并进行报警；当数据区域本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于GPU的大规模电力系统安全分析计算方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于GPU的大规模电力系统安全分析计算方法，其特征在于：所述模块区域包括水电处理区域、风电处理区域、燃点处理区域和光电处理区域；
3.如权利要求2所述的基于GPU的大规模电力系统安全分析计算方法，其特征在于：所述录入数据包括，电力系统安全分析调度系统从人机界面获取安全分析计算任务列表，并根据相关计算任务配置对应的电力系统数据，建立电力数据索引，提供给GPU以获取相对应的电力系统安全分析计算数据、故障设置与所需数据形成新的任务列表元素；任务信息还包括任务编号、启动者标识、启动时间标签、完成时间标签和任务结果是否返回标签信息，进而将各个分析计算任务分配给GPU各处理单元；
4.如权利要求3所述的基于GPU的大规模电力系统安全分析计算方法，其特征在于：所述调度至空闲的GPU处理单元包括，当接收到分析计算任务后，优先将任务分配给仅载入相对应类型核函数的GPU处理器，待分配满后再分配给载入所有类型核函数的GPU处理器；当任务数大于本模块区域内的GPU处理单元时，启动
5.如权利要求4所述的基于GPU的大规模电力系统安全分析计算方法，其特征在于：所述形成新的任务列表元素包括，GPU接收到电力数据索引后，向电力数据库发出信号，数据库根据索引提取安全分析计算数据、故障设置与所需数据发送至GPU并形成新的任务列表元素。
6.如权利要求5所述的基于GPU的大规模电力系统安全分析计算方法，其特征在于：所述重叠安全分析包括，GPU单元将计算出的结果与预设范围进行对比，若超过预设范围则将计算结果标红输出，若在预设范围内则将计算结果标蓝输出，安全分析调度系统按时间顺序实时采集计算出的结果并形成一条红蓝相间的数据线，将从4个不同的模块区域中采集的4条数据线按等间距并行排列呈现至人机界面，4条数据线的首段均为同一时刻的数据，此时安全分析调度系统射出一条警戒线，警戒线与4条数据线呈垂直关系并贯穿4条数据线，警戒线按数据线首端至尾端的方向移动，移动速度等于数据线生成速度；
7.如权利要求6所述的基于GPU的大规模电力系统安全分析计算方法，其特征在于：所述相应的措施包括，当数据区域为Ⅰ级区域时，将区域内的问题数据发送至所对应类型的电厂并进行报警；
8.一种采用如权利要求1～7任一所述的基于GPU的大规模电力系统安全分析计算方法的系统，其特征在于：包括人机界面、电力系统安全分析调度系统、电力数据库和GPU计算集群；
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的基于GPU的大规模电力系统安全分析计算方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的基于GPU的大规模电力系统安全分析计算方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.基于gpu的大规模电力系统安全分析计算方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于gpu的大规模电力系统安全分析计算方法，其特征在于：所述模块区域包括水电处理区域、风电处理区域、燃点处理区域和光电处理区域；
3.如权利要求2所述的基于gpu的大规模电力系统安全分析计算方法，其特征在于：所述录入数据包括，电力系统安全分析调度系统从人机界面获取安全分析计算任务列表，并根据相关计算任务配置对应的电力系统数据，建立电力数据索引，提供给gpu以获取相对应的电力系统安全分析计算数据、故障设置与所需数据形成新的任务列表元素；任务信息还包括任务编号、启动者标识、启动时间标签、完成时间标签和任务结果是否返回标签信息，进而将各个分析计算任务分配给gpu各处理单元；
4.如权利要求3所述的基于gpu的大规模电力系统安全分析计算方法，其特征在于：所述调度至空闲的gpu处理单元包括，当接收到分析计算任务后，优先将任务分配给仅载入相对应类型核函数的gpu处理器，待分配满后再分配给载入所有类型核函数的gpu处理器；当任务数大于本模块区域内的gpu处理单元时，启动调度指令，将多出的任务信息分配至空闲的且为全类型的gpu处理单元，全类型gpu处理单元接收到调度指令后，关闭本区域类型的核函数服务，对所接收到的任务信息进行类型分析，调出与之类型相匹配的核函数进行运行。
5.如权利要求4所述的基于gpu的大规模电力系统安全分析计算方法，其特征在于：所述形成新的任务列表元素包括，gpu接收到电力数据索引后，向电力数据库发出信号，数据库根据索引提取安全...
【专利技术属性】
技术研发人员：董诗焘，路学刚，黄伟，卢欣辰，王珍意，胡斌，叶华，戈本星，史文博，张丹，文兆新，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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