【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统计算分析，具体为一种快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法。
技术介绍
1、cuda(compute unified device architecture)是英伟达(nvidia)专利技术的一种并行计算平台和编程模型。它通过利用图形处理器(gpu)的处理能力，可大幅提升计算性能。它包含了cuda指令集架构(isa)以及gpu内部的并行计算引擎。开发人员可以使用c语言来为cuda架构编写程序，所编写出的程序可以在支持cuda的处理器上以超高性能运行。cuda是一个新的基础架构，这个架构可以使用gpu来解决商业、工业以及科学方面的复杂计算问题。它是一个完整的gpu解决方案，提供了硬件的直接访问接口，而不必像传统方式一样必须依赖图形api接口来实现gpu的访问。在架构上采用了一种全新的计算体系结构来使用gpu提供的硬件资源，从而给大规模的数据计算应用提供了一种比cpu更加强大的计算能力。cuda采用c语言作为编程语言提供大量的高性能计算指令开发能力，使开发者能够在gpu的强大计算能力的基础上建立起一种效率更高的密集数据计算解决方案。
2、根据标准三相交流系统短路电流计算，只给出三相短路下的非周期分量衰减时间常数的计算方法，并未给出横向不对称故障的非周期分量衰减时间常数的计算方法，目前国际和国内行业内也无公认的计算方法。
3、“典型的横向不对称故障的电网短路电流算法”中，最大的缺点在于对节点导纳矩阵求逆的计算量较大，导致程序运行速度较慢，而且该算法仅适用于串行计算，无法利用并行技术。实时运
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，本专利技术解决的技术问题是：现有的电网短路电流计算方法存在计算量较大，运行速度较慢，无法利用并行技术，以及如何满足快速计算的优化问题。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法，包括采集数据计算节点导纳矩阵，并进行ldu分解；将计算电网短路电流非周期分量衰减时间常数分解；通过通用并行计算构架将分解任务按序映射到图形处理器中进行计算，并将结果返回至主机得到计算结果。
4、作为本专利技术所述的快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法的一种优选方案，其中：所述采集数据计算节点导纳矩阵包括采集节点导纳矩阵电压及电流，网络在短路点的等效阻抗并计算正序节点导纳矩阵，负序节点导纳矩阵和零序节点导纳矩阵；正序节点导纳矩阵为电网中正序电压和正序电流间的关系，表示为：
5、
6、其中，yaa为正序电流与正序电压间的关系，a相电流与a相电压间的传导和导纳，yab为正序电流与负序电压间的关系，a相电流与b相电压间的传导和导纳，yac为正序电流与零序电压间的关系，a相电流与c相电压间的传导和导纳；负序节点导纳矩阵为电网中负序电压和负序电流间的关系，表示为：
7、
8、其中，yba为负序电流与正序电压间的关系，b相电流与a相电压间的传导和导纳，ybb为负序电流与负序电压间的关系，b相电流与b相电压间的传导和导纳，ybc为负序电流与零序电压间的关系，b相电流与c相电压间的传导和导纳；零序节点导纳矩阵为电网中零序电压和零序电流间的关系，表示为：
9、
10、其中，yca为零序电流与正序电压间的关系，c相电流与a相电压间的传导和导纳，ycb为零序电流与负序电压间的关系，c相电流与b相电压间的传导和导纳，ycc为零序电流与零序电压间的关系，c相电流与c相电压间的传导和导纳。
11、作为本专利技术所述的快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法的一种优选方案，其中：所述ldu分解包括利用ldu分解法计算线性方程组，方程组表示为：
12、ax＝b
13、其中，a为n*n的矩阵，b为n维列向量，将a分解为单位下三角矩阵l、对角线矩阵d和单位上三角矩阵u的乘积，表示为：
14、a＝ldu
15、
16、
17、
18、其中，将a＝dlu结合ax＝b分解为三个方程组，表示为：
19、ldux＝b
20、
21、其中，x为n维列向量，f和h为中间量。
22、作为本专利技术所述的快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法的一种优选方案，其中：所述将计算电网短路电流非周期分量衰减时间常数分解包括通过电流注入法计算第i个节点的戴维南等效阻抗；
23、节点电压方程表示为：
24、yv＝i
25、其中，i＝[0…0 1 0…0]，第i项为1，v为节点阻抗矩阵z中的第i行。
26、作为本专利技术所述的快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法的一种优选方案，其中：所述将计算电网短路电流非周期分量衰减时间常数分解包括还包括计算第i个节点的附加阻抗；简单不对称短路时的附加阻抗当单相接地短路，n＝1时，附加阻抗表示为：
27、z2+z0
28、其中，z2为负序网络在短路点的等效阻抗，z0为零序网络在短路点的等效阻抗；当两相接地短路，n＝(1,1)时，附加阻抗表示为：
29、
30、当两相短路，n＝2时，附加阻抗为z2。
31、作为本专利技术所述的快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法的一种优选方案，其中：所述将计算电网短路电流非周期分量衰减时间常数分解包括还包括计算电网短路电流非周期分量衰减时间常数；计算等效频率fc＝20hz，额定频率f＝50hz或fc＝24hz，额定频率f＝60hz时短路点的等值阻抗zc，表示为：
32、zc＝rc+jxc
33、其中，rc为阻抗zc实部，xc为阻抗zc虚部；计算短路电流直流分量的衰减时间系数t，表示为：
34、
35、其中，为阻抗实部，为阻抗虚部。
36、作为本专利技术所述的快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法的一种优选方案，其中：所述将分解任务按序映射到图形处理器中进行计算包括将每个子任务分配给图形处理器进行并行计算，使用并行计算框架编写gpu核函数，并将数据和计算任务传输到gpu内存；在gpu上执行核函数，利用gpu的并行计算能力对每个子任务进行计算，完成gpu计算后，将计算结果从gpu内存传输回主机内存，进行处理和分析；对从gpu返回的计算结果进行处理，包括结果的合并、整理、解析，进行数据可视化输出操作。
37、本专利技术的另外一个目的是提供一种快速横向不对称故障电网短路衰减计算系统，其能通过节点导纳矩阵模块对节点导纳矩阵进行ldu分解，解决了目前的矩阵规模大、计算复杂度高的问题。
38、作为本专利技术所述的快速横向不对称故障电网短路衰减计算系统的一种优选方案，其中：包括节点导纳矩阵模块，短路电流衰减时间分解模块，并行计本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法，其特征在于：所述采集数据计算节点导纳矩阵包括采集节点导纳矩阵电压及电流，网络在短路点的等效阻抗并计算正序节点导纳矩阵，负序节点导纳矩阵和零序节点导纳矩阵；
3.如权利要求2所述的快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法，其特征在于：所述LDU分解包括利用LDU分解法计算线性方程组，方程组表示为：
4.如权利要求1所述的快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法，其特征在于：所述将计算电网短路电流非周期分量衰减时间常数分解包括通过电流注入法计算第i个节点的戴维南等效阻抗；
5.如权利要求4所述的快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法，其特征在于：所述将计算电网短路电流非周期分量衰减时间常数分解包括还包括计算第i个节点的附加阻抗；
6.如权利要求5所述的快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法，其特征在于：所述将计算电网短路电流非周期分量衰减时间常数分解包括还包括计算电网短路电流非周期分量衰减时间常数；<...
【技术特征摘要】
1.一种快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法，其特征在于：所述采集数据计算节点导纳矩阵包括采集节点导纳矩阵电压及电流，网络在短路点的等效阻抗并计算正序节点导纳矩阵，负序节点导纳矩阵和零序节点导纳矩阵；
3.如权利要求2所述的快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法，其特征在于：所述ldu分解包括利用ldu分解法计算线性方程组，方程组表示为：
4.如权利要求1所述的快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法，其特征在于：所述将计算电网短路电流非周期分量衰减时间常数分解包括通过电流注入法计算第i个节点的戴维南等效阻抗；
5.如权利要求4所述的快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法，其特征在于：所述将计算电网短路电流非周期分量衰减时间常数分解包括还包括计算第i个节点的附加阻抗；
6.如权利要求5所述的快速横向不对称故障电网短路衰减计算方法，其特征在于：所述将计...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙志媛，黄冠标，刘默斯，郭琦，陈立春，周挺辉，郑琨，赵利刚，宋益，卢广陵，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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