本文關(guān)鍵詞：基于GPU的電力系統(tǒng)靜態(tài)安全評(píng)估的研究

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【摘要】：在電力學(xué)科中,靜態(tài)安全分析技術(shù)是保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),由于包含非常龐大的計(jì)算量,所以通常需要借助于高性能計(jì)算機(jī)幫助計(jì)算。而在經(jīng)典的計(jì)算機(jī)架構(gòu)下計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力難以保證其業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性。隨著GPU技術(shù)的不斷發(fā)展,NVIDIA公司推出的CUDA架構(gòu)讓GPU在通用計(jì)算領(lǐng)域越來(lái)越普及,由于GPU在硬件上的特點(diǎn),擁有良好并行計(jì)算能力,能很好應(yīng)對(duì)需要大規(guī)模計(jì)算量的場(chǎng)景。在靜態(tài)安全分析系統(tǒng)中引入GPU來(lái)加速系統(tǒng)的運(yùn)行,可以迅速得到計(jì)算結(jié)果,并可以解決在更大規(guī)模的電網(wǎng)上進(jìn)行靜態(tài)安全分析速度過(guò)慢的問(wèn)題。電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析的本質(zhì)是進(jìn)行多次開(kāi)斷潮流計(jì)算,而潮流計(jì)算的本質(zhì)是求解稀疏非線性方程組。求解非線性方程組通常需要復(fù)雜度很高的迭代才能收斂,GPU并不擅長(zhǎng)于做迭代運(yùn)算。研究降低迭代層數(shù),保持代碼的高度并行性的方法,并選擇將合適的任務(wù)分配給GPU計(jì)算來(lái)達(dá)到較高效率。結(jié)合靜態(tài)安全分析算法的特性和GPU硬件的特點(diǎn),選擇適合于GPU上進(jìn)行計(jì)算的靜態(tài)安全分析方法,并提出了一種將稀疏矩陣分塊并拆分為小矩陣的方法,通過(guò)合并訪問(wèn)的方式優(yōu)化小維度矩陣運(yùn)算。因?yàn)閱蜧PU的運(yùn)算能力和存儲(chǔ)空間有限,所以拓展了在多GPU上進(jìn)行計(jì)算的解決方法。選取多線程靜態(tài)安全分析方法在CPU上的實(shí)現(xiàn)程序進(jìn)行對(duì)比,系統(tǒng)基于GPU在靜態(tài)安全分析上的速度可提高70%甚至更多。而這種優(yōu)化的思想并不僅限于在靜態(tài)安全分析這一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景中,可以推廣到其他具有相似計(jì)算特點(diǎn)的高性能計(jì)算領(lǐng)域,具有普遍意義。
【關(guān)鍵詞】：GPU計(jì)算 靜態(tài)安全分析 潮流計(jì)算 分塊矩陣 并行編程
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM712
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 緒論8-17
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-14
• 1.3 研究?jī)?nèi)容14-15
• 1.4 文章組織結(jié)構(gòu)15-17
• 2 基于GPU的靜態(tài)安全分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)17-29
• 2.1 前言17
• 2.2 基于GPU的潮流計(jì)算的算法17-21
• 2.3 基于GPU的靜態(tài)安全分析法的算法21-23
• 2.4 基于GPU的靜態(tài)安全分析系統(tǒng)架構(gòu)與模塊設(shè)計(jì)23-27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 3 基于GPU的靜態(tài)安全分析系統(tǒng)優(yōu)化29-43
• 3.1 基于GPU的矩陣操作優(yōu)化29-33
• 3.2 矩陣操作的訪存優(yōu)化33-39
• 3.3 多GPU集群方案39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 4 測(cè)試和分析43-50
• 4.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境和測(cè)試方法43-44
• 4.2 小維度矩陣運(yùn)算優(yōu)化測(cè)試44-46
• 4.3 靜態(tài)安全分析性能測(cè)試與分析46-48
• 4.4 多GPU集群計(jì)算測(cè)試48
• 4.5 本章小結(jié)48-50
• 5 總結(jié)與展望50-52
• 致謝52-54
• 參考文獻(xiàn)54-58
• 附錄1攻讀學(xué)位期間參與的項(xiàng)目58

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 丁平;李亞樓;徐得超;田芳;嚴(yán)劍峰;于之虹;;電力系統(tǒng)快速靜態(tài)安全分析的改進(jìn)算法[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2010年31期

2 張海峰;;電網(wǎng)實(shí)時(shí)靜態(tài)安全分析系統(tǒng)的研究[J];中國(guó)電業(yè)(技術(shù)版);2011年08期

3 吳際舜;侯志儉;;等值電網(wǎng)的靜態(tài)安全分析[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;1983年05期

4 張麗華;;調(diào)度員在線潮流和靜態(tài)安全分析[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;1987年01期

5 劉秀菊;水口水電廠接入福建省網(wǎng)運(yùn)行的靜態(tài)安全分析[J];電網(wǎng)技術(shù);1995年02期

6 竇永康;地調(diào)系統(tǒng)靜態(tài)安全分析應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;1998年05期

7 劉健,徐精求,董海鵬;配電網(wǎng)靜態(tài)安全分析[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2003年17期

8 陳勇,姚玉斌,夏翔,靳力,吳汕,周志全;考慮備自投的地區(qū)電網(wǎng)靜態(tài)安全分析設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2004年19期

9 齊洪斌;束洪春;孫士云;張磊;;2015年云南500kV電網(wǎng)靜態(tài)安全分析[J];云南電力技術(shù);2009年01期

10 楊勇;張飛華;夏成軍;;考慮備用電源自動(dòng)投入裝置的地區(qū)電網(wǎng)靜態(tài)安全分析軟件開(kāi)發(fā)[J];廣東電力;2009年08期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 張傳成;董雷;;概率潮流在靜態(tài)安全分析中的應(yīng)用[A];中國(guó)高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)第二十四屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2008年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 余加喜;面向時(shí)間過(guò)程的電網(wǎng)靜態(tài)安全分析與日發(fā)電計(jì)劃研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 戴勁松;基于概率潮流的靜態(tài)安全連續(xù)性計(jì)算方法研究[D];東南大學(xué);2015年

2 陳躍彬;基于隨機(jī)潮流的靜態(tài)安全分析方法[D];東南大學(xué);2015年

3 梁歡利;計(jì)及電網(wǎng)互動(dòng)過(guò)程的電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析研究[D];東南大學(xué);2016年

4 李柄汝;基于線性方程組迭代法GPU加速的靜態(tài)安全分析研究[D];東南大學(xué);2016年

5 劉昊騁;基于GPU的電力系統(tǒng)靜態(tài)安全評(píng)估的研究[D];華中科技大學(xué);2015年

6 廉偉;考慮事故發(fā)展過(guò)程的靜態(tài)安全分析方法[D];華北電力大學(xué)（北京）;2009年

7 張傳成;概率潮流在靜態(tài)安全分析中的應(yīng)用[D];華北電力大學(xué)（北京）;2009年

8 李永;地區(qū)電網(wǎng)靜態(tài)安全分析的實(shí)用化研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2006年

9 武志峰;計(jì)及不確定性的電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析[D];天津大學(xué);2007年

10 彭文程;基于公共信息模型的配電網(wǎng)靜態(tài)安全分析設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];華北電力大學(xué)（北京）;2006年

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