一種基于分布式內存架構的多核并行時域仿真方法技術

本申請涉及仿真技術領域，提供了一種基于分布式內存架構的多核并行時域仿真方法和裝置，通過構建電力系統在t時刻的微分方程組與代數方程組，利用隱式梯形法，到雅可比矩陣方程，利用各元件的狀態變量與代數變量數值，對雅可比矩陣方程進行迭代更新，在第一次迭代更新前，拆分雅可比矩陣的更新任務，得到多個子更新任務，且多個子更新任務被分配給多個核心并行執行；其中，在多次迭代更新中，判斷每一次迭代的殘差是否滿足收斂條件，若結果為滿足，則停止迭代更新，將本次迭代更新所用的各元件的狀態變量數值與代數變量數值，對電力系統進行t+1時刻的時域仿真，實現了對于雅可比矩陣更新任務進行拆分，提升了對與雅克比矩陣更新任務的計算效率。任務的計算效率。任務的計算效率。

【技術實現步驟摘要】
一種基于分布式內存架構的多核并行時域仿真方法


[0001]本申請涉及仿真
，特別是涉及一種基于分布式內存架構的多核并行時域仿真方法、裝置、計算機設備、存儲介質和計算機程序產品。

技術介紹

[0002]在電力系統機電時域仿真中，需要反復多次迭代求解雅克比矩陣更新任務，而傳統的電力系統機電時域仿真方法，將雅可比矩陣作為一個整體，來反復多次迭代更新，在計算任務量大時，計算效率低。

技術實現思路

[0003]基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種基于分布式內存架構的多核并行時域仿真方法、裝置、計算機設備、存儲介質和計算機程序產品。
[0004]本申請提供一種基于分布式內存架構的多核并行時域仿真方法，所述方法包括：
[0005]基于電力系統中各元件的狀態變量與代數變量，構建所述電力系統在t時刻的微分方程組與代數方程組；
[0006]利用聯立求解的隱式梯形法，對所述微分方程組與代數方程組進行處理，得到雅可比矩陣方程；其中，所述雅可比矩陣方程的等式一邊包括殘差向量，另一邊包括雅可比矩陣；
[0007]利用各元件的狀態變量數值與代數變量數值，對所述雅可比矩陣方程進行多次迭代更新；其中，在每次迭代時，對雅克比矩陣進行更新；在第一次迭代更新前，以元件為單位拆分所述雅可比矩陣的更新任務，得到多個子更新任務，不同的子更新任務對應不同的元件，且多個子更新任務被分配給多個核心并行執行；
[0008]其中，在所述多次迭代更新中，判斷每一次迭代的殘差向量表示的殘差是否滿足收斂條件；r/>[0009]若本次判斷結果為滿足，則停止迭代更新，并將本次迭代更新所用的各元件的狀態變量數值與代數變量數值，對所述電力系統進行t+1時刻的時域仿真。
[0010]本申請提供一種基于分布式內存架構的多核并行時域仿真裝置，所述裝置包括：
[0011]方程構建模塊，用于基于電力系統中各元件的狀態變量與代數變量，構建所述電力系統在t時刻的微分方程組與代數方程組；
[0012]矩陣方程獲得模塊，用于利用聯立求解的隱式梯形法，對所述微分方程組與代數方程組進行處理，得到雅可比矩陣方程；其中，所述雅可比矩陣方程的等式一邊包括殘差向量，另一邊包括雅可比矩陣；
[0013]迭代更新模塊，用于利用各元件的狀態變量數值與代數變量數值，對所述雅可比矩陣方程進行多次迭代更新；其中，在每次迭代時，對雅克比矩陣進行更新；在第一次迭代更新前，以元件為單位拆分所述雅可比矩陣的更新任務，得到多個子更新任務，不同的子更新任務對應不同的元件，且多個子更新任務被分配給多個核心并行執行；其中，用于在所述
多次迭代更新中，判斷每一次迭代的殘差向量表示的殘差是否滿足收斂條件；
[0014]時域仿真模塊，用于若本次判斷結果為滿足，則停止迭代更新，并將本次迭代更新所用的各元件的狀態變量數值與代數變量數值，對所述電力系統進行t+1時刻的時域仿真。
[0015]本申請提供一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執行上述方法。
[0016]本申請提供一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行上述方法。
[0017]本申請提供一種計算機程序產品，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行上述方法。
[0018]上述基于分布式內存架構的多核并行時域仿真方法、裝置、計算機設備、存儲介質和計算機程序產品，基于電力系統中各元件的狀態變量與代數變量，構建所述電力系統在t時刻的微分方程組與代數方程組，利用聯立求解的隱式梯形法，對所述微分方程組與代數方程組進行處理，得到雅可比矩陣方程，其中，所述雅可比矩陣方程的等式一邊包括殘差向量，另一邊包括雅可比矩陣，利用各元件的狀態變量數值與代數變量數值，對所述雅可比矩陣方程進行多次迭代更新，其中，在每次迭代時，對雅克比矩陣進行更新；在第一次迭代更新前，以元件為單位拆分所述雅可比矩陣的更新任務，得到多個子更新任務，不同的子更新任務對應不同的元件，這樣，就實現了對于雅可比矩陣更新任務的拆分，且多個子更新任務被分配給多個核心并行執行，其中，在所述多次迭代更新中，判斷每一次迭代的殘差向量表示的殘差是否滿足收斂條件，若本次判斷結果為滿足，則停止迭代更新，并將本次迭代更新所用的各元件的狀態變量數值與代數變量數值，對所述電力系統進行t+1時刻的時域仿真。
[0019]這樣，通過對于雅可比矩陣更新任務進行拆分，同時利用多個核心對于拆分得到的子更新任務進行并行計算，大幅提升了對與雅克比矩陣更新任務的計算效率與電力系統機電時域仿真的速度。
附圖說明
[0020]圖1為一個實施例中基于分布式內存架構的多核并行時域仿真方法的流程示意圖；
[0021]圖2為一個實施例中基于分布式內存架構的多核并行時域仿真方法的流程示意圖；
[0022]圖3為一個實施例中基于分布式內存架構的多核并行時域仿真方法的效果示意圖；
[0023]圖4為一個實施例中基于分布式內存架構的多核并行時域仿真裝置的結構框圖；
[0024]圖5為一個實施例中計算機設備的內部結構圖。
具體實施方式
[0025]為了使本申請的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本申請進行進一步詳細說明。應當理解，此處描述的具體實施例僅僅用以解釋本申請，并不用于限定本申請。
[0026]在本申請中提及“實施例”意味著，結合實施例描述的特定特征、結構或特性可以
包含在本申請的至少一個實施例中。在說明書中的各個位置出現該短語并不一定均是指相同的實施例，也不是與其它實施例互斥的獨立的或備選的實施例。本領域技術人員顯式地和隱式地理解的是，本申請所描述的實施例可以與其它實施例相結合。
[0027]在一個實施例中，如圖1所示，提供了一種基于分布式內存架構的多核并行時域仿真的方法，該方法可以由計算機設備執行，包括以下步驟：
[0028]步驟S101，基于電力系統中各元件的狀態變量與代數變量，構建所述電力系統在t時刻的微分方程組與代數方程組。
[0029]上述t時刻是指任意時刻，對于某一時刻電力系統機電時域穩定仿真也可稱暫態仿真，實際上是描述系統從故障起始到故障切除后數秒內的系統短期動態，而系統由多個元件構成，為了描述系統從故障起始到故障切除后數秒內的系統短期動態，就需要知道電力系統中各元件從故障起始到故障切除后數秒內的短期動態。
[0030]此時就需要求解描述電力系統的微分方程組與描述電力系統的代數方程組，微分方程組的形式為：代數方程組的形式為：0＝g(X,Y)，其中，X為一個向量，表示系統的狀態變量，由系統各元件的狀態變量集合表示而成，Y也為一個向量，表示系統的代數變量，由系統各元件的代數變量集合表示而成，例如，參考圖2進行說明，各元件都有對應的狀態變量與代數變量，發電機元件a有其對應的狀態變量Xa與代數變量Ya，發電機b有其對應的狀態變量Xb與代數變量Yb，負載c、逆變器n本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于分布式內存架構的多核并行時域仿真方法，其特征在于，所述方法包括：基于電力系統中各元件的狀態變量與代數變量，構建所述電力系統在t時刻的微分方程組與代數方程組；利用聯立求解的隱式梯形法，對所述微分方程組與代數方程組進行處理，得到雅可比矩陣方程；其中，所述雅可比矩陣方程的等式一邊包括殘差向量，另一邊包括雅可比矩陣；利用各元件的狀態變量數值與代數變量數值，對所述雅可比矩陣方程進行多次迭代更新；其中，在每次迭代時，對雅克比矩陣進行更新；在第一次迭代更新前，以元件為單位拆分所述雅可比矩陣的更新任務，得到多個子更新任務，不同的子更新任務對應不同的元件，且多個子更新任務被分配給多個核心并行執行；其中，在所述多次迭代更新中，判斷每一次迭代的殘差向量表示的殘差是否滿足收斂條件；若本次判斷結果為滿足，則停止迭代更新，并將本次迭代更新所用的各元件的狀態變量數值與代數變量數值，對所述電力系統進行t+1時刻的時域仿真。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述雅可比矩陣的等式另一邊還包括：迭代修正量；在所述多次迭代更新中，判斷每一次迭代的殘差向量表示的殘差是否滿足收斂條件之后，所述方法還包括：若本次不滿足，則利用本次迭代更新得到的殘差向量以及本次迭代更新得到的雅克比矩陣，得到本次迭代更新的迭代修正量；利用本次迭代更新的迭代修正量，修正本次迭代更新所用的各元件的狀態變量值與代數變量值，得到下次迭代更新所用的各元件的狀態變量值與代數變量值。3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，首次迭代更新所用的各元件的狀態變量數值與代數變量數值為預設的。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，以元件為單位拆分所述雅可比矩陣的更新任務，得到多個子更新任務，包括：根據微分方程對于狀態變量的偏微分位于雅可比矩陣的左上方，微分方程對于代數變量的偏微分位于雅可比矩陣的右上方，代數方程對于狀態變量的偏微分位于雅可比矩陣的左下方，代數方程對于代數變量的偏微分位于雅可比矩陣的右下方，從所述雅克比矩陣中，提取對應于同一元件的微分方程對于狀態變量的偏微分、微分方程對于代數變量的偏微分、代數方程對于狀態變量的偏微分、以及代數方程對于代...

【專利技術屬性】
技術研發人員：許一澤，楊鐸烔，馬溪原，包濤，葛俊，李卓環，潘世賢，王鵬宇，周長城，
申請(專利權)人：南方電網數字電網研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：