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

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

【摘要】：隨著電力系統(tǒng)規(guī)模越來(lái)越大,節(jié)點(diǎn)數(shù)目越來(lái)越多,故障計(jì)算的計(jì)算量也逐漸增大。在大批量故障計(jì)算的求解過(guò)程中通常需要消耗大量的時(shí)間,無(wú)法滿足工程實(shí)際中快速求解的要求。而目前CPU的時(shí)鐘頻率等性能的提升難度越來(lái)越大,所以想要單純依靠提升CPU性能來(lái)加快計(jì)算速度變得更加困難。隨著計(jì)算機(jī)多核CPU的出現(xiàn)和發(fā)展,并行計(jì)算為分析解決電力系統(tǒng)故障計(jì)算問(wèn)題提供了有效的思路和方法。傳統(tǒng)的單線程故障計(jì)算程序在多核計(jì)算機(jī)中無(wú)法直接獲得并行加速效果,只能由其中一個(gè)執(zhí)行核心運(yùn)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(lái)對(duì)程序進(jìn)行多線程開(kāi)發(fā),才能使其在多核計(jì)算機(jī)中并行執(zhí)行。本文首先對(duì)電力系統(tǒng)故障計(jì)算的原理和方法進(jìn)行了介紹,分析了故障計(jì)算程序的設(shè)計(jì)方法和步驟。之后介紹了并行計(jì)算的理論,并行計(jì)算分為共享內(nèi)存模型的單機(jī)并行和分布式存儲(chǔ)模型的多機(jī)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(nèi)存模型的OpenMP并行技術(shù),并對(duì)其程序設(shè)計(jì)方法與性能進(jìn)行了分析。本文重點(diǎn)研究并實(shí)現(xiàn)了故障計(jì)算程序的并行化處理方法。對(duì)故障計(jì)算程序的多個(gè)部分進(jìn)行了并行化開(kāi)發(fā),其中包括多核并行讀取電力系統(tǒng)各個(gè)區(qū)的數(shù)據(jù)并分別進(jìn)行處理;針對(duì)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣轉(zhuǎn)換成節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣過(guò)程的特點(diǎn),多核獨(dú)立并行生成阻抗矩陣的各個(gè)列向量;阻抗矩陣生成之后,針對(duì)大量故障計(jì)算過(guò)程采用并行的方式執(zhí)行。本文利用3000余節(jié)點(diǎn)的某實(shí)際電網(wǎng)系統(tǒng)模型對(duì)并行故障計(jì)算程序進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明:采用基于OpenMP技術(shù)的多核并行計(jì)算方法能夠有效地提高故障計(jì)算的效率,并且隨著并行核心數(shù)的增加,并行加速比會(huì)相應(yīng)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(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)】：TM744

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本文編號(hào)：1375721