一种用于大电网安全稳定分析的并行计算方法和计算平台技术

本发明专利技术的实施例提供了一种用于大电网安全稳定分析的并行计算方法和计算平台，可解决现有技术计算分析效率较低的问题。所述并行计算方法包括：将计算任务分为至少两个任务集，并将所述任务集和该任务集对应的固定数据分配给各个计算节点；将电网运行数据发给各个计算节点；各个计算节点根据电网运行数据和固定数据进行并行计算。所述计算平台包括管理节点和计算节点，根据本发明专利技术，通过基于数据广播、任务预分配、时序控制和应用大规模并行算法计算大电网安全稳定分析，采用任务并行计算和分网并行计算结合的方式，简化了任务调度的复杂性，提高了系统的稳定性，实现电力系统离线方式计算提速为在线稳定分析的技术飞跃。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种计算技术，尤其涉及一种用于大电网安全稳定分析的并行计算方法和计算平台。
技术介绍
在现有的电力系统中，为了实现电力供应互补，各个电网跨地区互联，形成一个规模大、覆盖地域广的电力系统。为了实现电力系统的稳定运行，需要各个电网协同工作。然而，由于各种原因(如自然突害、各种突发事件)仍然会使电网的运行状态发生变化，进而影响到整个电力系统的安全运行。为了解决这个问题，在现有技术中，根据电力运行数据和固定数据采用分网并行计算和任务并行计算两种模式对电力系统的运行状态进行计算分析，以根据计算分析结果确定电力系统的安全稳定性，从而调整电力系统的电力运行数据，保证电力系统安全稳定运行。分网并行计算模式是指，将待分析的电力系统分为几个子电网，每个子电网被安排在不同的处理器上计算，并依靠通信协调各处理器的计算行为，共同完成电力系统稳定分析任务，这样，可有效减少单个电力系统稳定分析计算的计算时间。然而，在计算节点数目较少时，可有效减少单个电力系统稳定分析计算的计算时间，但随着计算节点数目的增加，分网并行计算的计算效率越来越低，并存在提高效率的瓶颈。任务并行计算模式是指，将待分析的多个任务分成几个集合，由管理节点将所述某个集合的任务分配给空闲计算节点，计算节点完成计算任务后，将计算结果传回给管理节点，再分配新任务，这样，管理节点与计算节点通过通信相互配合，共同完成电力系统稳定分4斤的全部任务，,人而可有效减少电力系统稳定分析计算的计算时间。然而，当计算节点数量较少，对计算时间要求不高的场合下有应用价值。当节点数目很多或用于在线计算时，计算效率偏低，无法满足计算时间的要求，尤其在点对点通讯机制和任务分配调度方面存在大量不合理的时间消耗。总之，在现有技术的计算分析中，还存在效率较低的问题，不能满足电力系统稳定运行的需要。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了 一种用于大电网安全稳定分析的并行计算方法和计算平台，可解决现有技术计算分析效率较低的问题。本专利技术的实施例提供了 一种用于大电网安全稳定分析的并行计算方法，包括将计算任务分为至少两个任务集，并将所述任务集和该任务集对应的固定数据分配给各个计算节点；将电网运行数据发给各个计算节点；各个计算节点根据电网运行数据和固定数据进行并行计算。所述将计算任务分为至少两个任务集，并将所述任务集和该任务集对应的固定数据分配给计算节点具体包括统计每个计算节点的计算环境信息；预分配计算任务的；预分配固定输入数据。在各个计算节点根据电网运行数据和固定数据进行并行计算之后，还执行步骤计算节点将执行任务的结果传给管理节点。所述将电网运行数据发给计算节点具体为利用用户数据报协议采用广播或组播方式将电网运行数据发给计算节点。本专利技术实施例还提供了 一种计算平台，包括管理节点和计算节点；所述管理节点用于获得电网运行数据，并将电网运行数据发给计算节点， 接收所述计算节点的计算结果；所述计算节点用于设置任务表和与该任务表中每一任务对应的的固定数 据，并根据电网运行数据和固定数据执行任务。所述计算节点还用于将执行任务的结果传给管理节点。根据本专利技术，通过基于数据广播、任务预分配、时序控制和应用大规模并 行算法计算大电网安全稳定分析，采用任务并行计算和分网并行计算结合的方 式，简化了任务调度的复杂性，提高了系统的稳定性，实现电力系统离线方式 计算提速为在线稳定分析的技术飞跃。例如，对于拥有96个计算节点、384个 计算核心(每个计算节点有4个计算核心)，10000节点级电网的1440个20秒暂 态过程稳定计算，可将电力系统分析的时间从离线串行计算的12小时缩短为在 线并行计算的2分钟，速度提高了约360倍，解决了系统同时具备高速计算能力 和高度集成多种应用软件的难题，使调度机构在线跟踪分析电网的安全状况成 为现实，对电网的调度运行产生革命性的影响。附图说明图1示出了本专利技术实施例 一的用于大电网安全稳定分析的并行计算方法。 具体实施例方式为了便于本领域一般技术人员理解和实现本专利技术，现结合附图描绘本专利技术 的实施例。 实施例一如图l所示，本实施例提供了 一种用于大电网安全稳定分析的并行计算方 法，包括如下步骤步骤ll、将计算任务分为至少两个任务集，并将所述任务集和该任务集对 应的固定数据分配给各个计算节点，这个过程也称为计算任务预分配过程；计算任务预分配过程包括三个步骤(1) 初始化预分配环境；即，统计每个计算节点的计算环境信息，包括 CPU类型，个数，内存大小等，这些参数信息将成为预分配参照的依据。(2) 预分配计算任务；所述预分配计算任务是指，在所有计算节点的计算环境信息基础上，根据 每个计算节点的硬件属性，对计算任务进行计划分配，根据计算时间最短的原 则，平均分配计算任务，把分配结果形成任务预分配表，发布到机群中每个计 算节点上。任务预分配表包括计算任务类型、计算任务个数、计算进程个数和 计算的先后次序。在线平台启动初始化过程中，每个计算节点在并行计算平台 启动时就读入任务分配表，并根据任务分配情况初始化计算进程，计算进程常 驻内存。每个计算节点在每个周期内的计算类型和计算任务个数都是固定的， 从而压缩了计算过程中的数据传输和任务分配时间，提高了计算效率。(3) 预分配固定输入数据。电力系统安全稳定分析计算所需要的输入数据分成两部分，固定数据和电 网运行数据，固定数据文件主要包含相同类型的计算任务的常量数据如元件属 性等。固定输入数据预分配把固定数据预先存放到各个节点上，以备计算使用。 在计算过程中，固定数据不需要传输，大大减少了数据传输时间，提高了计算 效率。预分配到各个计算节点的固定输入数据包括如下内容(1) 暂态稳定故障列表，包括各个暂态稳定的计算设置，以及暂态筛选 方法可能产生的新故障；(2) 电压稳定计算设置，包括电压稳定的计算参数，调节量和调节方式的设置等；(3) 小干扰稳定计算设置，包括小干扰计算的计算参数设置和算分节点数目等；(4) 静态安全分析计算设置，包括N-1搜索的范围和其他计算参数设置等；(5)动态元件参数库，包括发电机、负荷、电力电子设备等动态元件的参数4吕息。总之，预分配过程通过计算任务的预分配和固定输入数据预分配，预先建 立计算环境，减少了运行阶段的中间调度分配的环节，降低了系统出错概率， 相对于传统动态任务分配，计算过程中不需要进行任何任务分配开销，降低了 计算过程中任务分配开销100%;同时，计算所需要的数据只包括电网运行数 据，占稳定计算所需数据量的30%,取消了固定数据和任务分配数据的传输， 使得计算数据传输量降低了70% ，大大提高了系统的稳定性和效率。步骤12、将电网运行数据发给各个计算节点。并行计算平台管理节点数据广播采用UDP (User Datagram Protocol,用户 数据报协议)通讯技术，通过UDP广播或组播的方式，把稳定分析计算所需要 的计算数据传输给各个计算节点。对于96节点系统而言，采用UDP通讯技术相 对于传统点对点通讯而言，把多次通讯简缩到单次通讯，通讯效率^是高了90倍 以上，大大减少了在计算节点较多情况下的通讯传输时间；考虑到通过预分配 的准备工作，并行计算平台管理节点数据广播通常只需要进行电网运行数据的 广播，占稳定计算所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于大电网安全稳定分析的并行计算方法，其特征在于，包括：　　　　将计算任务分为至少两个任务集，并将所述任务集和该任务集对应的固定数据分配给各个计算节点；　　　　将电网运行数据发给各个计算节点；　　　　各个计算节点根据电网运行数据和固定数据进行并行计算。

【技术特征摘要】
1、一种用于大电网安全稳定分析的并行计算方法，其特征在于，包括将计算任务分为至少两个任务集，并将所述任务集和该任务集对应的固定数据分配给各个计算节点；将电网运行数据发给各个计算节点；各个计算节点根据电网运行数据和固定数据进行并行计算。2、 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述将计算任务分为至少两个任务集，并将所述任务集和该任务集对应的固定数据分配给计算节点具体包括统计每个计算节点的计算环境信息；预分配计算任务的；预分配固定输入数据。3、 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，在各个计算节点根据电网运行数据和固定数据进行并行计算之后，还执...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛耀中，陈勇，陶洪铸，严剑峰，李毅松，南贵林，
申请(专利权)人：国家电力调度通信中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]