基于多核并行计算的电力系统故障计算方法研究

发布时间：2018-01-03 21:48

  本文关键词：基于多核并行计算的电力系统故障计算方法研究　出处：《华中科技大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 电力系统 故障计算 多核处理器 并行计算 OpenMP

【摘要】：随着电力系统规模越来越大,节点数目越来越多,故障计算的计算量也逐渐增大。在大批量故障计算的求解过程中通常需要消耗大量的时间,无法满足工程实际中快速求解的要求。而目前CPU的时钟频率等性能的提升难度越来越大,所以想要单纯依靠提升CPU性能来加快计算速度变得更加困难。随着计算机多核CPU的出现和发展,并行计算为分析解决电力系统故障计算问题提供了有效的思路和方法。传统的单线程故障计算程序在多核计算机中无法直接获得并行加速效果,只能由其中一个执行核心运行,其余核心处于闲置状态。所以必须采用并行编程方法来对程序进行多线程开发,才能使其在多核计算机中并行执行。本文首先对电力系统故障计算的原理和方法进行了介绍,分析了故障计算程序的设计方法和步骤。之后介绍了并行计算的理论,并行计算分为共享内存模型的单机并行和分布式存储模型的多机并行,分析了二者的编程方法及适用情况,选择采用基于共享内存模型的OpenMP并行技术,并对其程序设计方法与性能进行了分析。本文重点研究并实现了故障计算程序的并行化处理方法。对故障计算程序的多个部分进行了并行化开发,其中包括多核并行读取电力系统各个区的数据并分别进行处理;针对节点导纳矩阵转换成节点阻抗矩阵过程的特点,多核独立并行生成阻抗矩阵的各个列向量;阻抗矩阵生成之后,针对大量故障计算过程采用并行的方式执行。本文利用3000余节点的某实际电网系统模型对并行故障计算程序进行测试。结果表明:采用基于OpenMP技术的多核并行计算方法能够有效地提高故障计算的效率,并且随着并行核心数的增加,并行加速比会相应提升。
[Abstract]:With the increasing scale of power system, the number of nodes is more and more, and the calculation amount of fault calculation is increasing gradually, which usually consumes a lot of time in the process of solving mass fault calculation. It can not meet the requirement of rapid solution in engineering practice. However, it is becoming more and more difficult to improve the performance of CPU, such as clock frequency. Therefore, it becomes more difficult to improve the speed of computing simply by improving the performance of CPU. With the emergence and development of multi-core CPU. Parallel computing provides an effective way to analyze and solve the power system fault calculation problems. Traditional single-thread fault calculation programs can not directly achieve parallel acceleration effect in multi-core computers. Only one of the execution cores can run, while the others are idle, so a parallel programming approach must be used to develop a program with multiple threads. In order to make it run in parallel in multi-core computer, this paper first introduces the principle and method of power system fault calculation. The design methods and steps of fault computing program are analyzed. Then the theory of parallel computing is introduced. The parallel computing is divided into single machine parallel and distributed memory parallel. The programming methods and their application are analyzed, and the OpenMP parallel technology based on shared memory model is chosen. And the programming method and performance are analyzed. The parallelization method of fault calculation program is studied and realized in this paper, and several parts of fault calculation program are developed in parallel. It includes the multi-core parallel reading and processing of the data in each area of the power system. According to the characteristics of node admittance matrix conversion to node impedance matrix, multi-core independent parallel generation of each column vector of impedance matrix; After the impedance matrix is generated. A large number of fault calculation processes are executed in parallel mode. In this paper, the parallel fault calculation program is tested by using a practical network system model with more than 3000 nodes. The results show that:. The multi-core parallel computing method based on OpenMP technology can effectively improve the efficiency of fault calculation. And with the increase of the number of parallel cores, the parallel speedup will increase accordingly.
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM744

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