本实用新型专利技术涉及一种计算机仿真技术，公开了一种电力系统电磁暂态过
程的仿真装置。它包括：通过网络互联的任务提交端、调度服务器、数据服
务器和计算节点群；所述任务提交端，用于输入电力系统电路图及参数，
负责电力系统电磁暂态仿真算例建模，提交仿真计算任务，以及接收仿真计
算结果；所述调度服务器，用于仿真计算任务调度信息的收集，存储与计
算资源信息的收集，仿真计算任务的调度；所述数据服务器，作为数据存
储中心和数据交换枢纽，用于存储仿真计算任务数据和仿真计算结果；所
述计算节点群，接受调度服务器分配的仿真计算任务，从数据服务器下载
仿真计算任务数据，计算并反馈仿真计算结果到数据服务器。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种计算机仿真技术，特别涉及一种电力系统电磁暂态 过程的分布式仿真装置。
技术介绍
电力系统电磁暂态过程仿真的主要目的在于分析和计算故障或操作后 可能出现的暂态过电压和过电流，以便根据所得到的暂态过电压和过电流 对相关电力设备进行合理设计，确定已有设备能否安全运行，并研究相应 的限制和保护措施。此外，对于研究新型快速继电保护装置的动作原理， 故障点探测原理及电磁干扰等问题，也常需进行电磁暂态过程分析。由于 电磁暂态过程变化很快， 一般需要分析和计算持续时间在毫秒级以内的电 压、电流瞬时值变化情况，因此，分析中需要考虑元件的非线性、电磁耦 合、计及输电线路分布参数所引起的波过程，还要考虑线路三相结构的不 对称、线路参数的频率特性以及电晕等因素的影响。这类电力系统现象变 化快，持续时间短，而急剧变化过程中系统频率往往由正常的几十赫兹变 化到几千赫兹。因此，在电磁暂态仿真中通常采用时域分析计算。电磁暂 态仿真表现为微分方程的求解。由于在电力系统电磁暂态仿真中所用的数 学模型非常复杂，需要求解微分方程也非常复杂，因而电力系统的电磁暂 态仿真的规模受到一定限制，如果仿真规模过大则计算用时会很长。电磁暂态的数字仿真的计算步长常常取20-200微秒，典型的计算步长是50微 秒。在电磁暂态过程仿真的应用中，常常需要对同一电路、不同参数组合的 多种情况进行仿真，并统计分析不同参数组合对仿真结果的影响，比如统计 开关动作时刻、开关动作次序对暂态过电压、过电流的影响。目前，国内外 常见的电力系统电磁暂态仿真程序多采用串行计算模式，不同的计算任务需 要依次执行。使用传统的电磁暂态仿真软件，需要人工进行参数设置，并串 行地对不同的算例逐个进行计算，这种方式效率较低，无法满足大规模、批量数据的计算和分析要求。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种电力系统电磁暂态过程的分布式仿真装置，该装置能够批量进行电力系统电磁暂态过程的仿真计算。为此，本技术采用以下技术方案予以实现 一种电力系统电磁暂态的分布式仿真装置，其特征在于，包括通过网络互联的任务提交端、调度服务器、数据服务器和计算节点群；所述任务提交端，用于输入电力系统电路图及参数，负责电力系统电磁暂态仿真算例建模，提交仿真计算任务，以及接收仿真计算结果；所述调度服务器，用于仿真计算任务调度信息的收集，存储与计算资源信息的收集，仿真计算任务的调度；所述数据服务器，作为数据存储中心和数据交换枢纽，用于存储仿真计算任务数据和仿真计算结果；所述计算节点群，接受调度服务器分配的仿真计算任务，从数据服务器下载仿真计算任务数据，计算并反馈仿真计算结果到数据服务器。本技术的进一步改进在于，(1) 还包括通过网络连接的监控台，用于人工监视和管理调度服务器的运行状况。(2) 所述网络为局域网或广域网。由于本技术的电力系统电磁暂态过程的分布式仿真装置采用局域网或广域网中分散的计算节点群来实现数据的分布处理和并行分布式电磁暂态仿真计算，将传统的单机上串行执行的单程序流多数据流(SPMD)的计算任务通过计算系统分发到计算节点群上并行计算，从而解决了电力系统中单机串行计算模式的瓶颈问题。因此，本技术可以同时进行大批量、多任务的电力系统电磁暂态过程仿真计算，适用于电力系统企业级的并行、分布式电力系统电磁暂态计算。附图说明图1是本技术的电力系统电磁暂态过程的分布式仿真装置的示意图;图2是本技术的电力系统电磁暂态过程的分布式仿真装置的交互示意图。具体实施方式参照图1，本技术的电力系统电磁暂态过程的分布式仿真装置，包括:任务提交端IO、调度服务器20、数据服务器30、计算节点群40和监控台50 五部分，该五部分通过局域网或广域网连接。任务提交端IO，在仿真装置中担当计算任务的请求者，用于输入电力系 统电路图及参数，负责电力系统电磁暂态仿真算例建模，提交仿真计算任务， 以及接收仿真计算结果。任务提交端10安装有图形化平台软件。用户输入电力网络图，该软件进 行电磁暂态仿真算例建模，并具有统计仿真数据的功能，以便于用户快速生 成批量仿真数据；用户可以设置仿真算例中部分元件的部分参数为随机参数， 并指定随机参数的生成规则、仿真次数、输出设置等，然后图形化平台软件 将生成几十或数百个略有差别的计算任务，并将其提交到调度服务器20进行 分布式计算。当分布式计算结束后，任务提交端10接收计算结果，并可对仿 真结果进行统计处理，如搜索某些电气量的极值、形成不同形式的对比图表 等，以便于分析各种参数变化对仿真结果的影响。仿真装置允许多个任务提 交端10同时提交不同的电磁暂态分布式计算任务和接收结果。调度服务器20，是整个仿真装置的枢纽，其主要负责仿真计算任务调度 信息的收集，存储与计算资源信息收集，仿真计算任务的调度。调度服务 器20将从任务提交端10接收到的仿真计算任务依照优先级插入等待队列尾 部，然后按照仿真计算任务的优先级，根据不同的调度策略，对仿真计算任 务分配存储与计算资源。当调度服务器20上等待队列中的任务数量大于一定 的阈值时，即计算节点群40可以保证有足够多的仿真计算任务执行而不会出 于饥饿空闲等待，调度服务器20会拒绝任务提交端10提交新的仿真计 算任务。调度服务器20中实现的调度策略可以是先来先服务策略、加权先来 先服务策略、轮转法策略、加权轮转法策略、按优先级调度策略等。数据服务器30，作为数据存储中心和数据交换枢纽，用于存储仿真计算任务数据和仿真计算结果。数据服务器30接收任务提交端10提交的仿真计算任务输入数据文件，并允许计算节点群40从数据服务器30上下载后用于计算。数据服务器30也接收计算节点群40计算完毕后返回的仿真计算结果文件，允许任务提交端10和监控台50检索、下载这些仿真计算结果文件。计算节点群40由多个计算节点组成，接受调度服务器20分配的仿真计算任务，从数据服务器下载仿真计算任务数据，计算并反馈仿真计算结果到数据服务器。计算节点群40是一组相互独立、通过高速网络互联的机群服务器节点，并通过调度服务器20加以管理，它可充分利用机群中每个计算节点的资源，实现复杂运算的并行处理。每个计算节点包括资源注册模块、任务计算模块和结果返回模块。计算节点主动连接调度服务器20，并将自身资源如CPU、内存和操作系统等信息报告给调度服务器20。监控台50，用于人工监视和管理调度服务器的运行状况。管理员通过监控台对仿真装置的运行状况进行监视和管理。可以人工实现对调度服务器20的启动和停止，同时能够通过获取调度服务器20的仿真计算任务调度状况，监控任务提交端和计算节点群的连接、任务的实时调度和任务的完成分布情况。对于电力计算中需要形成的曲线图形，用户还可以通过监控台50查看对应的仿真结果曲线。参照图2，本技术的各个部分之间的交互分为控制通道和数据通道。控制通道分别建立在调度服务器与任务提交端、计算节点群、监控台、数据服务器之间，请求/应答控制通道是基于TCP/IP的Socket通信接口。在任务提交端建立通信长连接以满足任务提交端实时连续提交仿真计算任务、仿真计算结果信息的通知返回；监控台通过流行的Web浏览方式提供管理员用户界面，后台的通信方式在页面之间本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电力系统电磁暂态过程的分布式仿真装置，其特征在于，包括：通过网络互联的任务提交端、调度服务器、数据服务器和计算节点群； 所述任务提交端，用于输入电力系统电路图及参数，负责电力系统电磁暂态仿真算例建模，提交仿真计算任务，以及接收仿真 计算结果； 所述调度服务器，用于仿真计算任务调度信息的收集，存储与计算资源信息的收集，仿真计算任务的调度； 所述数据服务器，作为数据存储中心和数据交换枢纽，用于存储仿真计算任务数据和仿真计算结果； 所述计算节点群，接受调度 服务器分配的仿真计算任务，从数据服务器下载仿真计算任务数据，计算并反馈仿真计算结果到数据服务器。
【技术特征摘要】
1、一种电力系统电磁暂态过程的分布式仿真装置，其特征在于，包括通过网络互联的任务提交端、调度服务器、数据服务器和计算节点群；所述任务提交端，用于输入电力系统电路图及参数，负责电力系统电磁暂态仿真算例建模，提交仿真计算任务，以及接收仿真计算结果；所述调度服务器，用于仿真计算任务调度信息的收集，存储与计算资源信息的收集，仿真计算任务的调度；所述数据服务器，作为数据存储中心和数据交换枢纽，用于存储仿真计算任...
【专利技术属性】
技术研发人员：衣立东，朱跃，田芳，朱敏奕，李亚楼，李云阁，李欣，张星，郑伟杰，王敏，陈勇，
申请(专利权)人：衣立东，朱跃，田芳，朱敏奕，李亚楼，李云阁，李欣，张星，郑伟杰，王敏，陈勇，
类型：实用新型
国别省市：87
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