本文關鍵詞：基于多核并行計算的電力系統(tǒng)故障計算方法研究　出處：《華中科技大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 電力系統(tǒng) 故障計算 多核處理器 并行計算 OpenMP

【摘要】：隨著電力系統(tǒng)規(guī)模越來越大,節(jié)點數目越來越多,故障計算的計算量也逐漸增大。在大批量故障計算的求解過程中通常需要消耗大量的時間,無法滿足工程實際中快速求解的要求。而目前CPU的時鐘頻率等性能的提升難度越來越大,所以想要單純依靠提升CPU性能來加快計算速度變得更加困難。隨著計算機多核CPU的出現和發(fā)展,并行計算為分析解決電力系統(tǒng)故障計算問題提供了有效的思路和方法。傳統(tǒng)的單線程故障計算程序在多核計算機中無法直接獲得并行加速效果,只能由其中一個執(zhí)行核心運行,其余核心處于閑置狀態(tài)。所以必須采用并行編程方法來對程序進行多線程開發(fā),才能使其在多核計算機中并行執(zhí)行。本文首先對電力系統(tǒng)故障計算的原理和方法進行了介紹,分析了故障計算程序的設計方法和步驟。之后介紹了并行計算的理論,并行計算分為共享內存模型的單機并行和分布式存儲模型的多機并行,分析了二者的編程方法及適用情況,選擇采用基于共享內存模型的OpenMP并行技術,并對其程序設計方法與性能進行了分析。本文重點研究并實現了故障計算程序的并行化處理方法。對故障計算程序的多個部分進行了并行化開發(fā),其中包括多核并行讀取電力系統(tǒng)各個區(qū)的數據并分別進行處理;針對節(jié)點導納矩陣轉換成節(jié)點阻抗矩陣過程的特點,多核獨立并行生成阻抗矩陣的各個列向量;阻抗矩陣生成之后,針對大量故障計算過程采用并行的方式執(zhí)行。本文利用3000余節(jié)點的某實際電網系統(tǒng)模型對并行故障計算程序進行測試。結果表明:采用基于OpenMP技術的多核并行計算方法能夠有效地提高故障計算的效率,并且隨著并行核心數的增加,并行加速比會相應提升。
[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.
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM744

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