CN108134686B - 基于并行分布式计算的混合仿真决策支持系统及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于并行分布式计算的混合仿真决策支持系统及实现方法,系统采用B/S模式架构,包括位于服务端的通过二层交换机连接的并行分布式平台和业务计算平台;所述并行分布式平台包括相互连接的数据服务器、调度服务器和计算服务器;所述计算平台包括交互处理服务器和数据处理服务器,所述交互处理服务器和数据处理服务器均通过1000M交换机与终端设备连接。本发明提供的技术方案能够实现机电电磁混合仿真分析计算基于并行分布式计算进行,可以对多种分网方式的情况下同时进行并行仿真,节约了仿真时间,并为用户比对不同分网时的不同结果提供便利条件。

Description

基于并行分布式计算的混合仿真决策支持系统及实现方法
技术领域
本发明涉及电网仿真领域的系统及实现方法,具体涉及一种基于并行分布式计算的混合仿真决策支持系统及实现方法。
背景技术
电网仿真,将电网规划的功能加入仿真系统,可拓展电网仿真系统的应用领域,使电网仿真系统在图形数据方面适应规划要求,可面对图形方便地进行输电网的潮流计算与规划,对各种计算结果和规划方案可方便显示观看,并且给出一些评估意见,供规划人员参考,提高电网规划的经济性和可靠性。电网仿真系统用于规划、设计部门,可为这些部门开展工作提供有力的辅助工具,使电网仿真系统更具生命力。
随着电力系统的发展和日益复杂,对系统供电可靠性要求也愈来愈高,大型电厂在正常和事故条件下安全、经济送电,提高输电主干线路的输送功能,保证系统达到国家规定的标准,以及在严重事故下能否防止大面积停电和系统瓦解等,都与电网结构是否合理密切相关。而合理的电网结构来自电力系统规划人员的精心设计。电网的规划是以长期的负荷预测和电源规划方案为基础,来确定最佳结构电网方案,既满足经济可靠地输送电力,又能适应系统运行方式的变化,同时有利于电网的进一步发展等要求。输电网规划问题是一个多变量、多约束、多时段动态规划问题,它具有非线性、整数性、运行方式多样性、多阶段性的特点。
而电网规划设计需要依赖现代的计算机技术,建立输电规划模型,搜寻合理的网络规划方案,进行方案正常潮流、n-1潮流、短路以及稳定等计算和校验。并且,希望能够在面对规划地理接线图情况下,反复比较、分析、计算,选出满足要求的最经济方案供规划人员选择。电网规划要求既能做到满足图形交互工作的要求,又能够从图形上迅速显示计算分析结果。
将电网规划的功能纳入仿真系统,可拓展电网仿真系统的应用领域,使电网仿真系统在图形数据方面适应规划要求,可面对图形方便地进行输电网的潮流计算与规划,对各种计算结果和规划方案方便显示观看,并且给出一些评估意见,供规划人员参考,提高电网规划的经济性和可靠性。并且电网仿真系统进入规划、设计部门,即可成为这些部门开展工作的有力辅助工具,使电网仿真系统更具生命力。现有的机电暂态分析软件在仿真HVDC系统和灵活交流输电(FACTS)等电力电子设备时均采用准稳态模型模拟,对其快速暂态特性和非线性元件引起的波形畸变均不能反映;而采用瞬时值的电磁暂态仿真规模不大,等值化简会引入仿真误差,采用机电-电磁混合仿真技术兼顾了仿真精度与仿真效率。
发明内容
为解决上述现有技术中的不足,本发明的目的是提供一种基于并行分布式计算的混合仿真决策支持系统及实现方法,实现机电电磁混合仿真分析计算基于并行分布式计算进行,可以对多种分网方式的情况下同时进行并行仿真,节约了仿真时间,并为用户比对不同分网时的不同结果提供便利条件。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的:
本发明提供一种基于并行分布式计算的混合仿真决策支持系统,其改进之处在于,所述系统采用B/S模式架构,包括位于服务端的通过二层交换机连接的并行分布式平台和业务计算平台;所述并行分布式平台包括相互连接的数据服务器、调度服务器和计算服务器;所述计算平台包括交互处理服务器和数据处理服务器,所述交互处理服务器和数据处理服务器均通过1000M交换机与终端设备连接;所述并行分布式平台和业务计算平台均与二层交换机连接。
进一步地,所述数据服务器通过SAN交换机与磁盘阵列连接。
进一步地,所述数据处理服务器用于提供数据管理模块和应用数据上传下载模块;
数据管理模块用于提供电网仿真计算相关数据的查询、修改、转换、存储和备份功能,数据管理模块定期的将数据进行备份;
应用数据上传下载模块提供电网仿真计算相关的基础数据和公用参数数据的上传下载,同时提供用于潮流计算、暂稳计算的数据上传下载功能。
进一步地,所述交互处理服务器用于提供用户操作触发的数据处理、计算请求处理和计算结果回收处理;
所述数据处理包括潮流计算所需数据准备、暂稳计算所需数据准备;
所述计算请求处理包括向并行分布式平台发送计算任务描述消息,提交计算任务所需的配置及设置准备工作;
所述计算结果回收处理包括从并行分布式平台接收计算成功消息,接收计算结果。
进一步地,所述并行分布式计算平台提供高性能的并发处理服务,保证在批量机电电磁混合计算任务能并行处理,提高混合仿真计算分析人员的工作效率;
进一步地,所述调度服务器用于接收计算任务并将计算任务下发给计算服务器,同时待计算完成后从计算服务器回收结果到数据服务器;
所述数据服务器用于存放计算任务所包含的的计算数据以及计算完成后的结果数据;
所述计算服务器用于将针对计算任务进行计算。
进一步地,所述终端设备采用PC机、平板电脑和智能一体机。
进一步地,所述系统基于电网年度方式数据进行仿真分析。
本发明还提供一种应用基于并行分布式计算的混合仿真决策支持系统的实现方法,其改进之处在于,所述实现方法包括下述步骤:
所述交互式处理服务器打开终端设备的浏览器输入系统被访问的网址,登陆进入系统;
所述数据处理服务器导入方式数据到系统,开始进行分网,并指定分网个数和其中一个分网进行电磁仿真分析计算,其余进行机电仿真分析计算;多套方式数据匹配多种分网方式,形成多种仿真分析算例;
所述并行分布式计算平台的调度服务器最终形成分布式并行计算的任务数据,对匹配出的多套算例同时进行仿真分析计算;
业务计算平台的交互式数据处理服务器针对结果进行比对分析,为决策研究提供支持。业务计算部件实现。
与最接近的现有技术相比,本发明提供的技术方案具有的优异效果是:
本发明提供的技术方案,实现了机电电磁混合仿真分析计算的基于并行分布式计算,可以在多种分网方式的情况下同时进行并行仿真,节约了仿真时间,并为用户比对不同分网时的不同结果提供了便利条件;提升了电网仿真分析准确性,增强了对交直流混合电网运行机理的把握能力,提高了电网调控运行能力。
附图说明
图1是本发明提供的一种基于并行分布式计算的机电/电磁混合仿真决策研究支持系统结构图;
图2是本发明提供的基于并行分布式计算的机电/电磁混合仿真决策研究支持系统数据来源说明图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案,以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求,否则单独的组件和功能是可选的,并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围,以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中,本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示,这仅仅是为了方便,并且如果事实上公开了超过一个的发明,不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。
实施例一、
本发明涉及的技术术语解释如下:
机电暂态:电力系统机电暂态仿真是使用时域仿真的方法研究电力系统的机电暂态稳定性,即电力系统受到大干扰后,各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。
电磁暂态:分析和计算故障或操作后可能出现的暂态过电压和过电流,以便对电力设备进行合理设计,确定已有设备能否安全运行,并研究相应的限制和保护措施。此外,对于研究新型快速继电保护装置的动作原理,故障点探测原理以及电磁干扰等问题,也常需要进行电磁暂态过程分析。
机电-电磁混合仿真:在一次仿真过程中将计算对象的电网拓扑按照需要分割成机电暂态计算网络和电磁暂态计算网络分别实施计算,通过电路连接界面即接口上的数据交换实现一体化仿真过程,实现电力系统机电暂态与电磁暂态混合仿真。
图1示出了本发明实施例的一种基于并行分布式计算的机电/电磁混合仿真决策研究支持系统结构图,如图1所示,本发明提供的一种基于并行分布式计算的混合仿真决策支持系统采用B/S模式架构,包括位于服务端的通过二层交换机连接的并行分布式平台和业务计算平台;所述并行分布式平台包括相互连接的数据服务器、调度服务器和计算服务器;所述计算平台包括交互处理服务器和数据处理服务器,所述交互处理服务器和数据处理服务器均通过1000M交换机与终端设备连接,所述数据服务器通过SAN交换机与磁盘阵列连接。
系统结构图如图1所示,系统数据来源说明如图2所示。本系统的基于电网年度方式数据进行仿真分析。
数据处理服务器提供数据管理模块、应用数据上传下载模块。数据管理模块提供电网仿真计算相关数据的查询、修改、转换、存储和备份功能,数据管理模块定期的将数据进行备份;应用数据上传下载模块提供电网仿真计算相关的基础数据和公用参数数据的上传下载,同时提供用于潮流计算、暂稳计算的数据上传下载功能。
交互处理服务器提供用户操作触发的数据处理、计算请求处理和计算结果回收处理。数据处理包括潮流计算所需数据准备、暂稳计算所需数据准备。计算请求处理包括向后台发送计算任务描述消息,提交计算任务所需的配置及设置准备工作。计算结果回收处理包括从后台接收计算成功消息,接收计算结果。
并行分布式计算平台提供高性能的并发处理服务,保证在批量机电电磁混合计算任务能并行处理,提高混合仿真计算分析人员的工作效率。
调度服务器负责接收计算任务并将计算任务下发给计算服务器,同时待计算完成后从计算服务器回收结果到数据服务器。
数据服务器负责存放计算任务所包含的的计算数据以及计算完成后的结果数据。
计算服务器负责将针对计算任务进行计算。
利用本发明的系统可提供机电电磁混合仿真决策研究支持。
实施例二、
本发明系统的实时方法步骤如下:
S101:所述交互式处理服务器打开终端设备的浏览器输入系统被访问的网址,登陆进入系统;
S102:所述数据处理服务器导入方式数据到系统,开始进行分网,并指定分网个数和其中一个分网进行电磁仿真分析计算,其余进行机电仿真分析计算;
S103:多套方式数据匹配多种分网方式,形成多种仿真分析算例;
S104:所述并行分布式计算平台的调度服务器最终形成分布式并行计算的任务数据,对匹配出的多套算例同时进行仿真分析计算;
S105:业务计算平台的交互式数据处理服务器针对结果进行比对分析,为决策研究提供支持。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于并行分布式计算的混合仿真决策支持系统,其特征在于,所述系统采用B/S模式架构,包括位于服务端的通过二层交换机连接的并行分布式平台和业务计算平台;所述并行分布式平台包括相互连接的数据服务器、调度服务器和计算服务器;所述业务计算平台包括交互处理服务器和数据处理服务器,所述交互处理服务器和数据处理服务器分别通过1000M交换机与终端设备连接;所述并行分布式平台和业务计算平台分别与二层交换机连接;
所述交互处理服务器用于提供用户操作触发的数据处理、计算请求处理和计算结果回收处理;
所述数据处理包括潮流计算所需数据准备、暂稳计算所需数据准备;
所述计算请求处理包括向并行分布式平台发送计算任务描述消息,提交计算任务所需的配置及设置准备工作;
所述计算结果回收处理包括从并行分布式平台接收计算成功消息,接收计算结果;
所述并行分布式平台提供并发处理服务,保证批量机电电磁混合计算任务的并行处理,提高混合仿真计算分析人员的工作效率;
所述调度服务器用于接收计算任务并将计算任务下发给计算服务器,同时将所述计算服务器的计算结果发送到数据服务器;
所述数据服务器用于存放计算任务所包含的计算数据以及计算完成后的结果数据;
所述计算服务器用于针对计算任务进行计算。
2.如权利要求1所述的混合仿真决策支持系统,其特征在于,所述数据服务器通过SAN交换机与磁盘阵列连接。
3.如权利要求1所述的混合仿真决策支持系统,其特征在于,所述数据处理服务器包括数据管理模块和应用数据上传下载模块;
所述数据管理模块用于提供电网仿真计算相关数据的查询、修改、转换、存储和备份功能,数据管理模块定期的将数据进行备份;
所述应用数据上传下载模块提供电网仿真计算相关的基础数据和公用参数数据的上传下载,同时提供用于潮流计算、暂稳计算的数据上传下载功能。
4.如权利要求1所述的混合仿真决策支持系统,其特征在于,所述终端设备采用PC机、平板电脑和智能一体机。
5.如权利要求1所述的混合仿真决策支持系统,其特征在于,所述系统基于电网年度方式数据进行仿真分析。
6.一种应用如权利要求1-5任一项所述基于并行分布式计算的混合仿真决策支持系统的实现方法,其特征在于,所述实现方法包括下述步骤:
所述交互处理服务器打开终端设备的浏览器输入系统被访问的网址,登陆进入系统;
所述数据处理服务器导入方式数据到系统,开始进行分网,并指定分网个数和其中一个分网进行电磁仿真分析计算,其余分网进行机电仿真分析计算;多套方式数据匹配多种分网方式,形成多种仿真分析算例;
所述并行分布式计算平台的调度服务器最终形成分布式并行计算的任务数据,对匹配出的多套算例同时进行仿真分析计算;
所述业务计算平台的交互处理服务器针对结果进行比对分析,为决策研究提供支持和使业务计算部件实现计算。
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