基于多核并行計(jì)算的電力系統(tǒng)故障計(jì)算方法研究.pdf

1、隨著電力系統(tǒng)規(guī)模越來(lái)越大，節(jié)點(diǎn)數(shù)目越來(lái)越多，故障計(jì)算的計(jì)算量也逐漸增大。在大批量故障計(jì)算的求解過(guò)程中通常需要消耗大量的時(shí)間，無(wú)法滿足工程實(shí)際中快速求解的要求。而目前 CPU的時(shí)鐘頻率等性能的提升難度越來(lái)越大，所以想要單純依靠提升CPU性能來(lái)加快計(jì)算速度變得更加困難。隨著計(jì)算機(jī)多核CPU的出現(xiàn)和發(fā)展，并行計(jì)算為分析解決電力系統(tǒng)故障計(jì)算問(wèn)題提供了有效的思路和方法。
　　傳統(tǒng)的單線程故障計(jì)算程序在多核計(jì)算機(jī)中無(wú)法直接獲得并行加速效果，只

2、能由其中一個(gè)執(zhí)行核心運(yùn)行，其余核心處于閑置狀態(tài)。所以必須采用并行編程方法來(lái)對(duì)程序進(jìn)行多線程開(kāi)發(fā)，才能使其在多核計(jì)算機(jī)中并行執(zhí)行。
　　本文首先對(duì)電力系統(tǒng)故障計(jì)算的原理和方法進(jìn)行了介紹，分析了故障計(jì)算程序的設(shè)計(jì)方法和步驟。之后介紹了并行計(jì)算的理論，并行計(jì)算分為共享內(nèi)存模型的單機(jī)并行和分布式存儲(chǔ)模型的多機(jī)并行，分析了二者的編程方法及適用情況，選擇采用基于共享內(nèi)存模型的OpenMP并行技術(shù)，并對(duì)其程序設(shè)計(jì)方法與性能進(jìn)行了分析。
　

3、　本文重點(diǎn)研究并實(shí)現(xiàn)了故障計(jì)算程序的并行化處理方法。對(duì)故障計(jì)算程序的多個(gè)部分進(jìn)行了并行化開(kāi)發(fā)，其中包括多核并行讀取電力系統(tǒng)各個(gè)區(qū)的數(shù)據(jù)并分別進(jìn)行處理；針對(duì)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣轉(zhuǎn)換成節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣過(guò)程的特點(diǎn)，多核獨(dú)立并行生成阻抗矩陣的各個(gè)列向量；阻抗矩陣生成之后，針對(duì)大量故障計(jì)算過(guò)程采用并行的方式執(zhí)行。
　　本文利用3000余節(jié)點(diǎn)的某實(shí)際電網(wǎng)系統(tǒng)模型對(duì)并行故障計(jì)算程序進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明：采用基于OpenMP技術(shù)的多核并行計(jì)算方法能夠有效地提高