發(fā)布時(shí)間：2018-04-11 05:13

  本文選題：潮流計(jì)算 + 并行計(jì)算��； 參考：《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》2014年22期

【摘要】：針對大規(guī)模電網(wǎng)分析及能量管理系統(tǒng)對快速潮流計(jì)算的需求,提出了一種適于圖形處理器(GPU)的基于道路樹分層的稀疏矩陣直接分解算法,并結(jié)合該算法在GPU上實(shí)現(xiàn)了基于牛頓—拉夫遜法的潮流計(jì)算。為提高基于GPU的計(jì)算效率,首先在GPU上實(shí)現(xiàn)了潮流方程式右端項(xiàng)生成、雅可比矩陣生成、LU分解以及前推回代求解,減少了CPU和GPU之間的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間。其次,針對GPU中寄存器—緩存—顯存多級存儲架構(gòu),改進(jìn)數(shù)據(jù)存儲方式,減少了讀取延遲。進(jìn)一步,考慮GPU線程組織特點(diǎn),優(yōu)化任務(wù)分配,增加了計(jì)算并行度。最后,對比基于CPU的電力系統(tǒng)分析綜合程序(PSASP)潮流計(jì)算模塊,進(jìn)行了數(shù)值仿真測試。結(jié)果表明,隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加,所提出的程序計(jì)算優(yōu)勢越來越顯著,算例規(guī)模達(dá)到43 602個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)可獲得5.172倍的加速比,驗(yàn)證了算法的有效性和實(shí)用性。
[Abstract]:In order to meet the requirement of fast power flow calculation in large-scale power network analysis and energy management system, a sparse matrix direct decomposition algorithm based on road tree layer is proposed for GPU.Combined with this algorithm, the power flow calculation based on Newton-Raphson method is realized on GPU.In order to improve the computational efficiency based on GPU, the right end term generation of power flow equation is realized on GPU, the Jacobian matrix generation LU decomposition and forward pushback solution are realized, and the data transmission time between CPU and GPU is reduced.Secondly, the data storage mode is improved to reduce the read delay for the register-cache-visual memory multistage storage architecture in GPU.Furthermore, considering the characteristics of GPU thread organization and optimizing task allocation, computational parallelism is increased.Finally, the power flow calculation module based on CPU is compared, and the numerical simulation test is carried out.The results show that with the increase of the number of nodes, the advantages of the proposed program are more and more obvious, and the speedup ratio of 5.172 times can be obtained when the calculation example size reaches 43,602 nodes, which verifies the validity and practicability of the algorithm.
【作者單位】： 中國電力科學(xué)研究院;
【基金】：國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)資助項(xiàng)目(2013CB228203) 國家電網(wǎng)公司大電網(wǎng)重大專項(xiàng)資助項(xiàng)目(SGCC-MPLG001(001-031)-2012)~~
【分類號】：TM744

【參考文獻(xiàn)】

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1 范文濤,薛禹勝;并行處理在電力系統(tǒng)分析中的應(yīng)用[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;1998年02期

2 張寧宇;高山;趙欣;;基于GPU的機(jī)電暫態(tài)仿真細(xì)粒度并行算法[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2012年09期

3 蘇新民,毛承雄,陸繼明;對角塊加邊模型的并行潮流計(jì)算[J];電網(wǎng)技術(shù);2002年01期

4 徐得超;李亞樓;郭劍;于之虹;金麗;;消去樹理論及其在潮流計(jì)算中的應(yīng)用[J];電網(wǎng)技術(shù);2007年22期

5 李佩杰;韋化;李濱;陽育德;;最優(yōu)潮流中有向無環(huán)圖的并行數(shù)值分解算法[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2012年19期

6 高海翔;陳穎;于智同;許寅;陳來軍;;基于平均化理論的PWM變流器電磁暫態(tài)快速仿真方法 (三)適用于圖像處理器的改進(jìn)EMTP并行仿真算法[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2014年06期

7 夏俊峰;楊帆;李靜;鄭秀玉;;基于GPU的電力系統(tǒng)并行潮流計(jì)算的實(shí)現(xiàn)[J];電力系統(tǒng)保護(hù)與控制;2010年18期

8 陳羽;劉東;廖懷慶;于文鵬;毛俊;魯躍峰;尤毅;;網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境下輸配電網(wǎng)聯(lián)合潮流計(jì)算[J];電力系統(tǒng)保護(hù)與控制;2012年05期

9 盧風(fēng)順;宋君強(qiáng);銀�？�;張理論;;CPU/GPU協(xié)同并行計(jì)算研究綜述[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2011年03期

10 江涵;江全元;;基于GPU的交直流電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定雙層并行仿真[J];電力系統(tǒng)保護(hù)與控制;2012年21期

【共引文獻(xiàn)】

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1 魏鵬;唐立春;;基于輔助問題和序列二次規(guī)劃法的電網(wǎng)分區(qū)并行最優(yōu)潮流算法[J];長沙電力學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年04期

2 胡博;周家啟;劉洋;陳煒駿;;基于預(yù)條件處理GMRES的不精確牛頓法潮流計(jì)算[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2007年02期

3 朱永利;宋少群;馮建衡;;互聯(lián)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)阻抗陣實(shí)時(shí)修改與邊界等值化簡的并行計(jì)算方法[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2007年09期

4 繆楠林;劉明波;趙維興;;電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無功優(yōu)化并行算法及其實(shí)現(xiàn)[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2009年02期

5 謝開貴;張懷勛;胡博;曹侃;吳韜;;大規(guī)模電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的分布式GESP算法[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2010年06期

6 胡博;謝開貴;曹侃;;基于Beowulf集群的大規(guī)模電力系統(tǒng)牛頓法潮流求解的并行GMRES方法[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2011年04期

7 王成山,張家安;改進(jìn)的暫態(tài)穩(wěn)定分布式并行仿真算法[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2003年19期

8 梁才浩;段獻(xiàn)忠;鐘志勇;黃杰波;;基于差異進(jìn)化和PC集群的并行無功優(yōu)化[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2006年01期

9 趙維興;劉明波;繆楠林;;基于對角加邊模型的多區(qū)域無功優(yōu)化分解算法[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2008年04期

10 熊瑋;夏文龍;余曉鴻;林湘寧;;多核并行計(jì)算技術(shù)在電力系統(tǒng)短路計(jì)算中的應(yīng)用[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2011年08期

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1 蔡廣林;韋化;;網(wǎng)格計(jì)算及其在電力系統(tǒng)的應(yīng)用初探[A];廣西電機(jī)工程學(xué)會第九屆青年學(xué)術(shù)論壇論文集[C];2006年

2 徐培棟;肖先勇;;基于星-三角形變換的配電系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)優(yōu)化快速方法[A];四川省電工技術(shù)學(xué)會第九屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

3 ;Research on DSP-GPU Heterogeneous Computing System[A];Information Technology and Computer Science—Proceedings of 2012 National Conference on Information Technology and Computer Science[C];2012年

4 于振;朱朝陽;紀(jì)鑫;;基于云計(jì)算的電力業(yè)務(wù)高性能計(jì)算平臺研究[A];2012年電力通信管理暨智能電網(wǎng)通信技術(shù)論壇論文集[C];2013年

5 代志強(qiáng);權(quán)鐵龍;陸明;韓民曉;張一工;;特高壓交直流電網(wǎng)諧波傳播特性研究[A];第七屆電能質(zhì)量研討會論文集[C];2014年

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1 劉志文;基于外網(wǎng)等值的多區(qū)域電力系統(tǒng)無功優(yōu)化計(jì)算[D];華南理工大學(xué);2011年

2 畢兆東;電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定控制決策算法[D];浙江大學(xué);2002年

3 李亞樓;大規(guī)模電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)實(shí)時(shí)仿真算法及軟件的研究[D];中國電力科學(xué)研究院;2003年

4 王韶;基于PC機(jī)群的大電力系統(tǒng)可靠性評估模型及并行處理研究[D];重慶大學(xué);2004年

5 程新功;電力系統(tǒng)分布式無功電壓優(yōu)化控制研究[D];山東大學(xué);2003年

6 曹立霞;大型互聯(lián)電力系統(tǒng)分布式并行無功優(yōu)化的研究[D];山東大學(xué);2005年

7 黃彥全;電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)若干問題的研究[D];西南交通大學(xué);2005年

8 劉洋;大規(guī)模電力系統(tǒng)并行處理技術(shù)及可靠性評估Web計(jì)算系統(tǒng)研究[D];重慶大學(xué);2006年

9 管建和;電磁場有限元法解釋分布式并行計(jì)算的研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2006年

10 楊曉東;基于組件樹模型和雙向迭代技術(shù)的暫態(tài)穩(wěn)定仿真方法研究[D];天津大學(xué);2006年

【二級參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王成山,張家安;改進(jìn)的暫態(tài)穩(wěn)定分布式并行仿真算法[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2003年19期

2 王路,李興源,顏泉,唐健;復(fù)雜交直流系統(tǒng)的雙時(shí)標(biāo)混合協(xié)調(diào)仿真[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2005年22期

3 陳清鶴;劉東;李荔芳;;基于CIM建模的配電網(wǎng)三相潮流計(jì)算[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2005年23期

4 孫宏斌;郭燁;張伯明;;含環(huán)狀配電網(wǎng)的輸配全局潮流分布式計(jì)算[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2008年13期

5 林濟(jì)鏗;仝新宇;羅萍萍;林昌年;;基于等值的電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)仿真并行異步算法[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2009年01期

6 郭力;王成山;;含多種分布式電源的微網(wǎng)動(dòng)態(tài)仿真[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2009年02期

7 熊瑋;夏文龍;余曉鴻;林湘寧;;多核并行計(jì)算技術(shù)在電力系統(tǒng)短路計(jì)算中的應(yīng)用[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2011年08期

8 李衛(wèi)東,柳焯,郭玉紅,宋家驊;基于電力系統(tǒng)運(yùn)行模式及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的潮流并行算法[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;1997年05期

9 韓志偉;劉志剛;魯曉帆;周登登;;基于CUDA的高速并行小波算法及其在電力系統(tǒng)諧波分析中的應(yīng)用[J];電力自動(dòng)化設(shè)備;2010年01期

10 毛承雄,吳增華;電力系統(tǒng)并行仿真計(jì)算的一種新算法[J];電網(wǎng)技術(shù);2000年03期

【相似文獻(xiàn)】

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1 蘇新民,毛承雄,陸繼明;對角塊加邊模型的并行潮流計(jì)算[J];電網(wǎng)技術(shù);2002年01期

2 劉莉,霍利民,范高鋒,蘇海鋒,陳麗;面向?qū)ο缶幊毯蛨D形化的潮流計(jì)算軟件[J];河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2003年S1期

3 魏文輝,袁啟海,薛巍,王心豐;類型擴(kuò)展潮流計(jì)算的研究及應(yīng)用[J];電網(wǎng)技術(shù);2003年11期

4 王成山,魏煒;一種改進(jìn)的步長控制連續(xù)性潮流計(jì)算方法[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2004年02期

5 黃滔,張輝,盧建剛;改善調(diào)度員潮流計(jì)算收斂性的措施[J];廣東電力;2004年02期

6 鄧健,宋瑋,王華,曾祥輝,楊以涵;潮流計(jì)算軟件開發(fā)中的面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析[J];電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào);2004年04期

7 李飛;張仕斌;;網(wǎng)格計(jì)算在潮流計(jì)算中的應(yīng)用[J];河海大學(xué)常州分校學(xué)報(bào);2005年04期

8 李敏;陳金富;段獻(xiàn)忠;代瑩;;潮流計(jì)算收斂性問題研究綜述[J];繼電器;2006年04期

9 林海源;;交流模型下電力系統(tǒng)概率潮流計(jì)算[J];電力自動(dòng)化設(shè)備;2006年06期

10 李傳棟;;向量化編程技術(shù)及其在大型電網(wǎng)潮流計(jì)算中的應(yīng)用[J];福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年05期

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1 段耀輝;;基于注入電流的潮流計(jì)算的探討[A];廣西電機(jī)工程學(xué)會第七屆青年學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2002年

2 劉洋;李智;張波;韓學(xué)山;;風(fēng)電接入電網(wǎng)的潮流計(jì)算研究[A];中國高等學(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)年會論文集（下冊）[C];2008年

3 馬超;張凱鋒;戴先中;;一種改進(jìn)的統(tǒng)一迭代潮流計(jì)算方法[A];中國高等學(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)年會論文集（上冊）[C];2008年

4 韓平;劉文穎;岳宏亮;;潮流計(jì)算中節(jié)點(diǎn)優(yōu)化方法的改進(jìn)[A];中國高等學(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)年會論文集（上冊）[C];2008年

5 陳許衛(wèi);李咸善;鄧新財(cái);;基于圖元對象的可視化潮流計(jì)算建模及軟件開發(fā)[A];2009系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

6 陳根軍;曹玉峰;顧全;;多平衡機(jī)潮流計(jì)算在調(diào)度員潮流中的應(yīng)用[A];第十五屆華東六省一市電機(jī)工程（電力）學(xué)會輸配電技術(shù)研討會論文集[C];2007年

7 劉國威;孫秋野;張化光;;一類配電系統(tǒng)簡化潮流計(jì)算方法[A];2007'儀表，，自動(dòng)化及先進(jìn)集成技術(shù)大會論文集（二）[C];2007年

8 祝洪博;唐威;高振華;;基于帶狀矩陣方程的配電網(wǎng)的潮流計(jì)算[A];第十屆全國電工數(shù)學(xué)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

9 樸在林;孟曉芳;劉文宇;;基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞椒ǖ呐渚W(wǎng)潮流計(jì)算[A];中國高等學(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)年會論文集（下冊）[C];2008年

10 田力;;對潮流并行計(jì)算若干問題的討論[A];廣西電機(jī)工程學(xué)會第七屆青年學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2002年

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1 記者 邱麗娜;我省完成中部電網(wǎng)N—1潮流計(jì)算分析[N];黑龍江經(jīng)濟(jì)報(bào);2010年

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1 胡博;大規(guī)模復(fù)雜電力系統(tǒng)并行潮流計(jì)算和并行可靠性跟蹤研究[D];重慶大學(xué);2010年

2 程慧琳;線損計(jì)算中非正常采集應(yīng)對方法和應(yīng)用研究[D];燕山大學(xué);2013年

3 李一銘;含風(fēng)能電力系統(tǒng)的概率分析與優(yōu)化運(yùn)行方法[D];重慶大學(xué);2014年

4 李生虎;組合電力系統(tǒng)安全性的概率建模[D];合肥工業(yè)大學(xué);2003年

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1 韓平;潮流計(jì)算方法的實(shí)用化改進(jìn)[D];華北電力大學(xué)（北京）;2009年

2 楊曉波;大規(guī)模電網(wǎng)潮流計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2009年

3 曲福娣;基于點(diǎn)估計(jì)法的電力系統(tǒng)隨機(jī)潮流計(jì)算方法[D];東北電力大學(xué);2011年

4 劉朝霞;地區(qū)電網(wǎng)改進(jìn)潮流計(jì)算的研究和應(yīng)用[D];華北電力大學(xué)（北京）;2006年

5 張國棟;復(fù)區(qū)間潮流計(jì)算及其保守性問題改進(jìn)方法研究[D];天津大學(xué);2006年

6 王曉龍;基于兩點(diǎn)估計(jì)法的電力系統(tǒng)概率潮流計(jì)算[D];太原理工大學(xué);2013年

7 黃麗娟;分布式發(fā)電系統(tǒng)的三相潮流計(jì)算方法[D];天津大學(xué);2007年

8 劉國棟;電力網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算的模塊開發(fā)[D];吉林大學(xué);2009年

9 黃正波;用于潮流計(jì)算的稀疏技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2010年

10 劉濤;大型電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的自動(dòng)調(diào)整問題研究[D];華中科技大學(xué);2004年

本文編號：1734574