CN110390474B - 电力系统安全稳定分析计算资源需求预估方法及系统 - Google Patents

电力系统安全稳定分析计算资源需求预估方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力系统安全稳定分析计算资源需求预估方法及系统，应用于电力系统安全稳定分析计算的计算资源预估。根据每个计算请求中包含的应用功能之间的执行依赖关系将需要执行的应用功能划分为多个阶段，基于电力系统安全稳定分析每个应用功能单个计算任务在计算资源标准单元上的平均执行时间分别估算每个计算阶段的预计计算时间和最少计算资源标准单元数量，在此基础上进一步估算满足计算请求指定计算总时间要求的计算资源标准单元数量和预计执行总时间，从而实现电力系统安全稳定分析计算资源动态预估，促进计算资源的全局共享和高效利用。

Description

电力系统安全稳定分析计算资源需求预估方法及系统
技术领域
本发明涉及一种电力系统安全稳定分析计算资源需求预估方法及系统，属于电力系统调度自动化技术领域。
背景技术
目前，电力系统安全稳定分析包括静态安全分析、短路电流分析、机电暂态稳定分析、小扰动动态稳定分析、静态稳定分析、静态电压稳定分析和频率稳定分析等功能，其运行模式上主要分为固定周期运行和触发运行。
针对需要完成大量预想故障的暂态、动态和静态安全分析计算的安全稳定分析应用，一般通过计算机群实现多个应用功能多个计算任务的并行计算来提升计算速度。但是由于每次安全稳定分析计算中包含的应用功能及其计算任务数量存在差异，特别是触发式运行的计算请求，按照峰值需求固定配置计算资源方式会造成计算资源的闲置。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的针对安全稳定分析计算中对计算资源动态预估不足，本发明提供一种电力系统安全稳定分析计算资源需求预估方法及系统，基于电力系统安全稳定分析每个应用功能单个计算任务在计算资源标准单元上的平均执行时间，对指定应用功能集合在指定时间内完成所有计算任务计算所需的计算资源进行预估，为实现计算资源的动态配置提供技术支撑，从而促进计算资源的全局共享和高效利用。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种电力系统安全稳定分析计算资源需求预估系统，包括如下模块：
计算资源标准单元执行时间统计模块：用于针对每一个安全稳定分析应用功能的单个计算任务，统计其在计算资源标准单元上平均执行时间；
计算阶段划分模块：用于根据单个安全稳定分析计算请求中包含的应用功能集合以及应用功能之间的执行依赖关系，将计算请求划分为多个串行执行的计算阶段，其中每个计算阶段内的所有应用功能均没有执行依赖关系，支持并发执行；
计算阶段预计执行时间计算模块：用于根据该计算请求中指定的计算总时间、各个计算阶段包含的应用功能集合、该计算请求中计算任务数量和所述平均执行时间，估算每个计算阶段的预计计算时间，若所有计算阶段的预计计算时间总和小于等于计算请求中指定的计算总时间，估算每个计算阶段满足各个计算阶段预计计算时间约束所需的最少计算资源标准单元数量，取最少计算资源标准单元数量极大值作为本次计算请求的预估计算资源标准单元数量，估算本次计算请求中每个计算阶段的预计执行时间，并将每个计算阶段的预计执行时间总和作为本次计算请求的预计执行总时间。
计算资源预估状态判断模块：用于若所有计算阶段的预计计算时间总和大于计算请求中指定的计算总时间，更新计算资源预估状态为失败；若本次计算请求的预计执行总时间小于等于计算请求中指定的计算总时间，则更新计算资源预估状态为成功，否则更新计算资源预估状态为失败。
预估结果返回模块：用于当计算资源预估状态为失败时，向该计算请求返回计算资源预估状态、计算资源标准单元预估数量和预计执行总时间。
作为优选方案，所述计算资源标准单元的具体配置根据电力系统安全稳定分析计算各类应用功能对应程序(包括但不限于静态安全分析、短路电流分析、机电暂态稳定分析、小扰动动态稳定分析、静态稳定分析、静态电压稳定分析和频率稳定分析等功能)对计算资源的运行需求统一来确定；每一个安全稳定分析应用功能的单个计算任务的平均执行时间是其在一个计算资源标准单元上以资源独占方式运行统计的平均执行时间。
作为优选方案，根据应用功能之间的执行依赖关系将应用功能集合中的多个应用功能划分为多个计算阶段具体步骤包括：
S21：先根据应用功能之间的执行依赖关系生成应用功能执行顺序的有向无环图；
S22：再根据有向无环图的分层方法将应用功能集合中的应用功能划分为多个计算阶段，其中各个计算阶段串行执行，每个计算阶段内的所有应用功能之间都可以并发运行。
作为优选方案，估算每个计算阶段的预计计算时间具体步骤如下：
S31：针对每一计算阶段，根据其包含应用功能的计算任务数量及其单个计算任务在计算资源标准单元上平均执行时间，按照公式(1)计算每一个计算阶段的计算任务预计执行总时间；
Figure BDA0002118003030000041
式中，Tsumtime(i)为计算阶段i包含的应用功能集合的计算任务预计执行总时间；Si为计算阶段i包含的应用功能数量；Ni,j为计算阶段i中应用功能j的计算任务数量；
Figure BDA0002118003030000042
为计算阶段i中应用功能j的单个计算任务在计算资源标准单元上平均执行时间，n为本次安全稳定计算请求包含应用功能根据其执行依赖关系划分形成的计算阶段数目。
S32：按比例分配计算总时间Tratio按照公式(2)进行初始化，按比例分配计算总时间的计算阶段集合Ω初始化为本次计算请求中包含应用功能根据执行依赖关系划分形成的所有计算阶段；
Tratio＝T0-Tinit (2)
式中，T0为计算请求中指定的计算总时间，Tinit为计算环境初始化时间。
S33：对于按比例分配计算总时间的计算阶段集合Ω中每个计算阶段，根据其计算任务预计执行总时间和按比例分配计算总时间Tratio，按照公式(3)预估每个计算阶段的预计计算时间TSi；
Figure BDA0002118003030000043
式中，|Ω|为按比例分配计算总时间的计算阶段集合Ω中包含的计算阶段数量。
S34：对于按比例分配计算总时间的计算阶段集合Ω中的每个计算阶段，依次根据其包含的各个应用功能的最短执行时间按照公式(4)计算该计算阶段的最短执行时间，并判断约束公式(5)是否成立，若成立，则确定该计算阶段的预计计算时间TSi为公式(4)定义的最短执行时间，并将该计算阶段从按比例分配总时间的计算阶段集合Ω中删除，以及按照公式(6)更新按比例分配计算总时间Tratio，并激活计算阶段预计计算时间重新估算标志；如不成立，则继续进行下一计算阶段判断，直到完成对按比例分配总时间的计算阶段集合Ω中所有计算阶段的遍历；
Figure BDA0002118003030000051
Figure BDA0002118003030000052
Tratio＝Tratio-TSi (6)
式中，
Figure BDA0002118003030000053
为计算阶段i中应用功能j的单个计算作业平均调度开销时间；
Figure BDA0002118003030000054
为计算阶段i中应用功能j的与调度轮次无关的平均管理开销。
S35：如果计算阶段预计计算时间重新估算标志激活，且按比例分配总时间的计算阶段集合Ω非空，则转步骤S33重新计算按比例分配总时间的计算阶段集合Ω中各个计算阶段的预计计算时间TSi；否则，则确定本次计算请求包含应用功能划分的所有计算阶段的预计计算时间估算结束。
作为优选方案，每个计算阶段满足其预计计算时间要求所需的最少计算资源标准单元数量估算具体步骤如下：
S41：针对该计算阶段中的每个应用功能，初始化其计算任务调度粒度gi,j为1，初始化该计算阶段i满足其预计计算时间TSi要求所需的最少计算资源标准单元数量Ri按照公式(7)初始化为所有应用功能的计算任务数量之和；
Figure BDA0002118003030000061
式中，Ri为计算阶段i满足其预计计算时间TSi要求所需的最少计算资源标准单元数量。
S42：根据每个计算阶段的预计计算时间TSi按照公式(8)进行估算该计算阶段本轮的最少计算资源标准单元数量Ri'：
Figure BDA0002118003030000062
式中，Ri'为计算阶段i满足其预计计算时间TSi要求本轮所需的最少计算资源标准单元数量；gi,j为计算阶段i中应用功能j的计算任务调度粒度；
Figure BDA0002118003030000063
为向上取整符号。
S43：判断计算阶段本轮的最少计算资源标准单元数量Ri'是否小于该计算阶段的最少计算资源标准单元数量Ri，若Ri'＜Ri成立，则将该计算阶段的最少计算资源标准单元数量Ri更新为Ri'，再按照公式(9)修正每个应用功能本轮的调度粒度gi,j'；若Ri'≥Ri成立，则本计算阶段的最少计算资源标准单元数量估算流程结束；
Figure BDA0002118003030000071
式中，gi,j'为计算阶段i中应用功能j的计算任务调度粒度，
Figure BDA0002118003030000072
为向下取整符号；
S44：针对每个应用功能，依次判断本轮的调度粒度gi,j'是否小于该计算阶段的计算任务调度粒度gi,j，若gi,j'＞gi,j成立，则将该计算阶段的计算任务调度粒度gi,j更新为gi,j'，激活下一轮迭代估算标志；若gi,j'≤gi,j成立，则进行下一应用功能处理，直至完成该计算阶段包含所有应用功能的遍历；
S45：若下一轮迭代估算标志激活，则转步骤S42进行下一轮的最少计算资源标准单元数量Ri'估算；若下一轮迭代估算标志未激活，则本计算阶段的最少计算资源标准单元数量估算流程结束。
作为优选方案，本次计算请求的预估计算资源标准单元数量按照公式(10)进行估算：
Figure BDA0002118003030000073
式中，Re为本次计算请求的预估计算资源标准单元数量；
每个计算阶段的预计执行时间按照公式(11)进行估算：
Figure BDA0002118003030000074
式中，Textime(i)为计算阶段i在计算资源标准单元数量为Re时的预计执行时间。
有益效果：本发明提供的电力系统安全稳定分析计算资源需求预估方法及系统，根据每个计算请求中包含的应用功能之间的执行依赖关系将需要执行的应用功能划分为串行执行的多个计算阶段，通过分别估算每个计算阶段的预计计算时间和最少计算资源数量，在此基础上进一步实现对计算请求需要分配的计算资源数量和预计执行总时间的估算。本发明能够根据计算需求中包含的应用功能及其计算任务数量，动态预估其需要的计算资源数量和预计执行总时间，为计算资源能够根据计算请求进行动态分配提供技术支撑，从而促进计算资源的高效利用。可在实现电力系统安全稳定分析计算资源的动态预估的基础上，进一步实现计算资源的动态分配和优化配置，从而促进计算资源的全局共享和高效利用，有效提升电力系统安全稳定分析计算资源管理的智能化水平。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
本发明主要针对目前电力系统安全稳定分析计算的计算资源仍采用固定配置模式，特别是对于触发式运行的计算，其运行的应用功能数量以及每个应用功能包含的计算任务数量都具有随机性，固定配置计算资源的方式会造成计算资源的闲置和浪费。因此，需考虑根据计算请求动态预估其所需的计算资源数量，一方面可以实现在指定时间内完成安全稳定分析计算，另一方面也可以实现计算资源的集中管理和全局共享，提高计算资源的利用效率。
基于以上考虑本发明方法的基本原理在于：对电力系统安全稳定分析计算请求中包含的应用功能按照其执行依赖关系划分为多个串行执行的计算阶段，再根据计算请求中指定的总时间初步估算每个计算阶段的预计计算时间，在此基础上根据各个计算阶段包含的应用功能及其计算任务数量、每个应用功能在计算资源标准单元上平均执行时间估算每个计算阶段需要的最少计算资源标准单元数量，最后对所有计算阶段所需的最少计算资源标准单元数量进行汇总处理，确定最终满足计算请求中指定计算总时间要求所需的计算资源标准单元数量。
图1为本发明具体实施例中电力系统安全稳定分析计算资源需求预估方法执行流程示意图；在图1示出的具体实施例中本发明方法开始之前在图1中未示出的执行操作：根据电力系统安全稳定分析计算各类应用功能统一确定其运行的计算资源标准单元的具体配置。
根据本发明实施例，提供了一种电力系统安全稳定分析计算资源需求预估方法及系统，需要说明的是在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但在某种情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
参见图1，一种电力系统安全稳定分析计算资源需求预估方法，具体的工作步骤如下：
步骤1：针对每一个安全稳定分析应用功能的单个计算任务，统计其在计算资源标准单元上平均执行时间；
其中，计算资源标准单元的具体配置根据电力系统安全稳定分析计算各类应用功能对应程序(包括但不限于静态安全分析、短路电流分析、机电暂态稳定分析、小扰动动态稳定分析、静态稳定分析、静态电压稳定分析和频率稳定分析等功能)对计算资源的运行需求统一来确定。
每一个安全稳定分析应用功能的单个计算任务的平均执行时间是其在一个计算资源标准单元上以资源独占方式运行统计的平均执行时间。
步骤2：根据单个安全稳定分析计算请求中包含的应用功能集合以及应用功能之间的执行依赖关系将其划分为多个串行执行的计算阶段，每个计算阶段内的所有应用功能都没有执行依赖关系，支持并发执行，进入步骤3；
两个安全稳定分析应用功能之间存在执行依赖关系具体是指一个应用功能的执行必须在另一个应用功能的执行结束后才能执行。
根据应用功能之间的执行依赖关系将应用功能集合中的多个应用功能划分为多个计算阶段具体步骤包括：
S21：先根据应用功能之间的执行依赖关系生成应用功能执行顺序的有向无环图；
S22：再根据有向无环图的分层方法将应用功能集合中的应用功能划分为多个计算阶段，各个计算阶段串行执行，每个计算阶段内的所有应用功能之间都可以并发运行。
步骤3：根据该计算请求中指定的计算总时间以及各个计算阶段包含的应用功能集合及其计算任务数量和安全稳定分析应用功能的单个计算任务在计算资源标准单元上平均执行时间，估算每个计算阶段的预计计算时间，若所有计算阶段的预计计算时间总和小于等于计算请求中指定的计算总时间，进入步骤4；否则，更新计算资源预估状态为失败，转入步骤6；
计算阶段的预计计算时间估算具体步骤如下：
S31：针对每一计算阶段，根据其包含应用功能的计算任务数量及其单个计算任务在计算资源标准单元上平均执行时间，按照公式(1)计算每一个计算阶段的计算任务预计执行总时间；
Figure BDA0002118003030000111
式中，Tsumtime(i)为计算阶段i包含的应用功能集合的计算任务预计执行总时间；Si为计算阶段i包含的应用功能数量；Ni,j为计算阶段i中应用功能j的计算任务数量；
Figure BDA0002118003030000112
为计算阶段i中应用功能j的单个计算任务在计算资源标准单元上平均执行时间，n为本次安全稳定计算请求包含应用功能根据其执行依赖关系划分形成的计算阶段数目。
S32：按比例分配计算总时间Tratio按照公式(2)进行初始化，按比例分配计算总时间的计算阶段集合Ω初始化为本次计算请求中包含应用功能根据执行依赖关系划分形成的所有计算阶段；
Tratio＝T0-Tinit (2)
式中，T0为计算请求中指定的计算总时间，Tinit为计算环境初始化时间。
S33：对于按比例分配计算总时间的计算阶段集合Ω中每个计算阶段，根据其计算任务预计执行总时间和按比例分配计算总时间Tratio，按照公式(3)预估每个计算阶段的预计计算时间TSi；
Figure BDA0002118003030000121
式中，|Ω|为按比例分配计算总时间的计算阶段集合Ω中包含的计算阶段数量。
S34：对于按比例分配计算总时间的计算阶段集合Ω中的每个计算阶段，依次根据其包含的各个应用功能的最短执行时间按照公式(4)计算该计算阶段的最短执行时间，同时判断约束公式(5)是否成立，若成立，则认为该计算阶段的预计计算时间TSi为公式(4)定义的最短执行时间，同时将该计算阶段从按比例分配总时间的计算阶段集合Ω中删除，同时按照公式(6)更新按比例分配计算总时间Tratio，并激活计算阶段预计计算时间重新估算标志；如不成立，则继续进行下一计算阶段判断，直到完成对按比例分配总时间的计算阶段集合Ω中所有计算阶段的遍历；
Figure BDA0002118003030000122
Figure BDA0002118003030000123
Tratio＝Tratio-TSi (6)
式中，
Figure BDA0002118003030000131
为计算阶段i中应用功能j的单个计算作业平均调度开销时间；
Figure BDA0002118003030000132
为计算阶段i中应用功能j的与调度轮次无关的平均管理开销。
S35：如果计算阶段预计计算时间重新估算标志激活，且按比例分配总时间的计算阶段集合Ω非空，则转步骤S33重新计算按比例分配总时间的计算阶段集合Ω中各个计算阶段的预计计算时间TSi；否则，则认为本次计算请求包含应用功能划分的所有计算阶段的预计计算时间估算结束。
步骤4：根据各个计算阶段包含应用功能集合及其计算任务数量估算每个计算阶段满足其预计计算时间约束所需的最少计算资源标准单元数量，进入步骤5；
每个计算阶段满足其预计计算时间要求所需的最少计算资源标准单元数量估算具体步骤如下：
S41：针对该计算阶段中的每个应用功能，初始化其计算任务调度粒度gi,j为1，初始化该计算阶段i满足其预计计算时间TSi要求所需的最少计算资源标准单元数量Ri按照公式(7)初始化为所有应用功能的计算任务数量之和；
Figure BDA0002118003030000133
式中，Ri为计算阶段i满足其预计计算时间TSi要求所需的最少计算资源标准单元数量。
S42：根据每个计算阶段的预计计算时间TSi按照公式(8)进行估算该计算阶段本轮的最少计算资源标准单元数量Ri'：
Figure BDA0002118003030000141
式中，Ri'为计算阶段i满足其预计计算时间TSi要求本轮所需的最少计算资源标准单元数量；gi,j为计算阶段i中应用功能j的计算任务调度粒度；
Figure BDA0002118003030000142
为向上取整符号。
S43：判断计算阶段本轮的最少计算资源标准单元数量Ri'是否小于该计算阶段的最少计算资源标准单元数量Ri，若Ri'＜Ri成立，则将该计算阶段的最少计算资源标准单元数量Ri更新为Ri'，再按照公式(9)修正每个应用功能本轮的调度粒度gi,j'；若Ri'≥Ri成立，则本计算阶段的最少计算资源标准单元数量估算流程结束；
Figure BDA0002118003030000143
式中，gi,j'为计算阶段i中应用功能j的计算任务调度粒度，
Figure BDA0002118003030000144
为向下取整符号；
S44：针对每个应用功能，依次判断本轮的调度粒度gi,j'是否小于该计算阶段的计算任务调度粒度gi,j，若gi,j'＞gi,j成立，则将该计算阶段的计算任务调度粒度gi,j更新为gi,j'，激活下一轮迭代估算标志；若gi,j'≤gi,j成立，则进行下一应用功能处理，直至完成该计算阶段包含所有应用功能的遍历；
S45：若下一轮迭代估算标志激活，则转步骤S42进行下一轮的最少计算资源标准单元数量Ri'估算；若下一轮迭代估算标志未激活，则本计算阶段的最少计算资源标准单元数量估算流程结束。
步骤5：将所有计算阶段预估的最少计算资源标准单元数量的极大值作为本次计算请求的预估计算资源标准单元数量，并根据预估计算资源标准单元数量估算本次计算请求中每个计算阶段的预计执行时间，并将每个计算阶段的预计执行时间总和作为本次计算请求的预计执行总时间。若本次计算请求的预计执行总时间小于等于计算请求中指定的计算总时间，则更新计算资源预估状态为成功，否则更新计算资源预估状态为失败，转入步骤6；
本次计算请求的预估计算资源标准单元数量按照公式(10)进行估算：
Figure BDA0002118003030000151
式中，Re为本次计算请求的预估计算资源标准单元数量；
每个计算阶段的预计执行时间按照公式(11)进行估算：
Figure BDA0002118003030000152
式中，Textime(i)为计算阶段i在计算资源标准单元数量为Re时的预计执行时间。
步骤6：向该计算请求返回计算资源预估状态、计算资源标准单元预估数量和预计执行总时间。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种电力系统安全稳定分析计算资源需求预估方法，其特征在于：包括如下步骤：
针对每一个安全稳定分析应用功能的单个计算任务，统计其在计算资源标准单元上的平均执行时间；
根据单个安全稳定分析计算请求中包含的应用功能集合以及应用功能之间的执行依赖关系，将计算请求划分为多个串行执行的计算阶段，其中每个计算阶段内的所有应用功能均没有执行依赖关系，支持并发执行；
根据该计算请求中指定的计算总时间、各个计算阶段包含的应用功能集合、该计算请求中计算任务数量和所述平均执行时间，估算每个计算阶段的预计计算时间，若所有计算阶段的预计计算时间总和小于等于计算请求中指定的计算总时间，估算每个计算阶段满足各个计算阶段预计计算时间约束所需的最少计算资源标准单元数量，取最少计算资源标准单元数量极大值作为本次计算请求的预估计算资源标准单元数量，估算本次计算请求中每个计算阶段的预计执行时间，并将每个计算阶段的预计执行时间总和作为本次计算请求的预计执行总时间；
估算每个计算阶段的预计计算时间具体步骤如下：
S31：针对每一计算阶段，根据其包含应用功能的计算任务数量及其单个计算任务在计算资源标准单元上平均执行时间，按照公式(1)计算每一个计算阶段的计算任务预计执行总时间；
Figure FDA0003750328180000011
式中，Tsumtime(i)为计算阶段i包含的应用功能集合的计算任务预计执行总时间；Si为计算阶段i包含的应用功能数量；Ni,j为计算阶段i中应用功能j的计算任务数量；
Figure FDA0003750328180000021
为计算阶段i中应用功能j的单个计算任务在计算资源标准单元上平均执行时间，n为本次安全稳定计算请求包含应用功能根据其执行依赖关系划分形成的计算阶段数目；
S32：按比例分配计算总时间Tratio按照公式(2)进行初始化，按比例分配计算总时间的计算阶段集合Ω初始化为本次计算请求中包含应用功能根据执行依赖关系划分形成的所有计算阶段；
Tratio＝T0-Tinit (2)
式中，T0为计算请求中指定的计算总时间，Tinit为计算环境初始化时间；
S33：对于按比例分配计算总时间的计算阶段集合Ω中每个计算阶段，根据其计算任务预计执行总时间和按比例分配计算总时间Tratio，按照公式(3)预估每个计算阶段的预计计算时间TSi；
Figure FDA0003750328180000022
式中，|Ω|为按比例分配计算总时间的计算阶段集合Ω中包含的计算阶段数量；
S34：对于按比例分配计算总时间的计算阶段集合Ω中的每个计算阶段，依次根据其包含的各个应用功能的最短执行时间按照公式(4)计算该计算阶段的最短执行时间，并判断约束公式(5)是否成立，若成立，则确定该计算阶段的预计计算时间TSi为公式(4)定义的最短执行时间，并将该计算阶段从按比例分配总时间的计算阶段集合Ω中删除，以及按照公式(6)更新按比例分配计算总时间Tratio，并激活计算阶段预计计算时间重新估算标志；如不成立，则继续进行下一计算阶段判断，直到完成对按比例分配总时间的计算阶段集合Ω中所有计算阶段的遍历；
Figure FDA0003750328180000031
Figure FDA0003750328180000032
Tratio＝Tratio-TSi (6)
式中，
Figure FDA0003750328180000033
为计算阶段i中应用功能j的单个计算作业平均调度开销时间；
Figure FDA0003750328180000034
为计算阶段i中应用功能j的与调度轮次无关的平均管理开销；
S35：如果计算阶段预计计算时间重新估算标志激活，且按比例分配总时间的计算阶段集合Ω非空，则转步骤S33重新计算按比例分配总时间的计算阶段集合Ω中各个计算阶段的预计计算时间TSi；否则，则确定本次计算请求包含应用功能划分的所有计算阶段的预计计算时间估算结束。
2.根据权利要求1所述的电力系统安全稳定分析计算资源需求预估方法，其特征在于：若所有计算阶段的预计计算时间总和大于计算请求中指定的计算总时间，更新计算资源预估状态为失败；若本次计算请求的预计执行总时间小于等于计算请求中指定的计算总时间，则更新计算资源预估状态为成功，否则更新计算资源预估状态为失败。
3.根据权利要求2所述的电力系统安全稳定分析计算资源需求预估方法，其特征在于：当计算资源预估状态为失败时，向该计算请求返回计算资源预估状态、计算资源标准单元预估数量和预计执行总时间。
4.根据权利要求1所述的电力系统安全稳定分析计算资源需求预估方法，其特征在于：所述计算资源标准单元的具体配置根据电力系统安全稳定分析计算各类应用功能对应程序对计算资源的运行需求统一来确定，其中所述对应程序包括下述中至少一种：静态安全分析、短路电流分析、机电暂态稳定分析、小扰动动态稳定分析、静态稳定分析、静态电压稳定分析和频率稳定分析；每一个安全稳定分析应用功能的单个计算任务的平均执行时间是其在一个计算资源标准单元上以资源独占方式运行统计的平均执行时间。
5.根据权利要求1所述的电力系统安全稳定分析计算资源需求预估方法，其特征在于：根据应用功能之间的执行依赖关系将应用功能集合中的多个应用功能划分为多个计算阶段具体步骤包括：
S21：根据应用功能之间的执行依赖关系生成应用功能执行顺序的有向无环图；
S22：根据有向无环图的分层方法将应用功能集合中的应用功能划分为多个计算阶段，其中各个计算阶段串行执行，每个计算阶段内的所有应用功能之间均并发运行。
6.根据权利要求1所述的电力系统安全稳定分析计算资源需求预估方法，其特征在于：每个计算阶段满足其预计计算时间要求所需的最少计算资源标准单元数量估算具体步骤如下：
S41：针对该计算阶段中的每个应用功能，初始化其计算任务调度粒度gi,j为1，初始化该计算阶段i满足其预计计算时间TSi要求所需的最少计算资源标准单元数量Ri按照公式(7)初始化为所有应用功能的计算任务数量之和；
Figure FDA0003750328180000051
式中，Ri为计算阶段i满足其预计计算时间TSi要求所需的最少计算资源标准单元数量；
S42：根据每个计算阶段的预计计算时间TSi按照公式(8)进行估算该计算阶段本轮的最少计算资源标准单元数量Ri'：
Figure FDA0003750328180000052
式中，Ri'为计算阶段i满足其预计计算时间TSi要求本轮所需的最少计算资源标准单元数量；gi,j为计算阶段i中应用功能j的计算任务调度粒度；
Figure FDA0003750328180000053
为向上取整符号；
S43：判断计算阶段本轮的最少计算资源标准单元数量Ri'是否小于该计算阶段的最少计算资源标准单元数量Ri，若Ri'＜Ri成立，则将该计算阶段的最少计算资源标准单元数量Ri更新为Ri'，再按照公式(9)修正每个应用功能本轮的调度粒度gi,j'；若Ri'≥Ri成立，则本计算阶段的最少计算资源标准单元数量估算流程结束；
Figure FDA0003750328180000061
式中，gi,j'为计算阶段i中应用功能j的计算任务调度粒度，
Figure FDA0003750328180000062
为向下取整符号；
S44：针对每个应用功能，依次判断本轮的调度粒度gi,j'是否小于该计算阶段的计算任务调度粒度gi,j，若gi,j'＞gi,j成立，则将该计算阶段的计算任务调度粒度gi,j更新为gi,j'，激活下一轮迭代估算标志；若gi,j'≤gi,j成立，则进行下一应用功能处理，直至完成该计算阶段包含所有应用功能的遍历；
S45：若下一轮迭代估算标志激活，则转步骤S42进行下一轮的最少计算资源标准单元数量Ri'估算；若下一轮迭代估算标志未激活，则本计算阶段的最少计算资源标准单元数量估算流程结束。
7.根据权利要求1所述的电力系统安全稳定分析计算资源需求预估方法，其特征在于：本次计算请求的预估计算资源标准单元数量按照公式(10)进行估算：
Figure FDA0003750328180000063
式中，Re为本次计算请求的预估计算资源标准单元数量；
每个计算阶段的预计执行时间按照公式(11)进行估算：
Figure FDA0003750328180000071
式中，Textime(i)为计算阶段i在计算资源标准单元数量为Re时的预计执行时间。
8.一种电力系统安全稳定分析计算资源需求预估系统，其特征在于：包括如下模块：
计算资源标准单元执行时间统计模块：用于针对每一个安全稳定分析应用功能的单个计算任务，统计其在计算资源标准单元上平均执行时间；
计算阶段划分模块：用于根据单个安全稳定分析计算请求中包含的应用功能集合以及应用功能之间的执行依赖关系，将计算请求划分为多个串行执行的计算阶段，其中每个计算阶段内的所有应用功能均没有执行依赖关系，支持并发执行；
计算阶段预计执行时间计算模块：用于根据该计算请求中指定的计算总时间、各个计算阶段包含的应用功能集合、该计算请求中计算任务数量和所述平均执行时间，估算每个计算阶段的预计计算时间，若所有计算阶段的预计计算时间总和小于等于计算请求中指定的计算总时间，估算每个计算阶段满足各个计算阶段预计计算时间约束所需的最少计算资源标准单元数量，取最少计算资源标准单元数量极大值作为本次计算请求的预估计算资源标准单元数量，估算本次计算请求中每个计算阶段的预计执行时间，并将每个计算阶段的预计执行时间总和作为本次计算请求的预计执行总时间；
估算每个计算阶段的预计计算时间具体步骤如下：
S31：针对每一计算阶段，根据其包含应用功能的计算任务数量及其单个计算任务在计算资源标准单元上平均执行时间，按照公式(1)计算每一个计算阶段的计算任务预计执行总时间；
Figure FDA0003750328180000081
式中，Tsumtime(i)为计算阶段i包含的应用功能集合的计算任务预计执行总时间；Si为计算阶段i包含的应用功能数量；Ni,j为计算阶段i中应用功能j的计算任务数量；
Figure FDA0003750328180000082
为计算阶段i中应用功能j的单个计算任务在计算资源标准单元上平均执行时间，n为本次安全稳定计算请求包含应用功能根据其执行依赖关系划分形成的计算阶段数目；
S32：按比例分配计算总时间Tratio按照公式(2)进行初始化，按比例分配计算总时间的计算阶段集合Ω初始化为本次计算请求中包含应用功能根据执行依赖关系划分形成的所有计算阶段；
Tratio＝T0-Tinit (2)
式中，T0为计算请求中指定的计算总时间，Tinit为计算环境初始化时间；
S33：对于按比例分配计算总时间的计算阶段集合Ω中每个计算阶段，根据其计算任务预计执行总时间和按比例分配计算总时间Tratio，按照公式(3)预估每个计算阶段的预计计算时间TSi；
Figure FDA0003750328180000083
式中，|Ω|为按比例分配计算总时间的计算阶段集合Ω中包含的计算阶段数量；
S34：对于按比例分配计算总时间的计算阶段集合Ω中的每个计算阶段，依次根据其包含的各个应用功能的最短执行时间按照公式(4)计算该计算阶段的最短执行时间，并判断约束公式(5)是否成立，若成立，则确定该计算阶段的预计计算时间TSi为公式(4)定义的最短执行时间，并将该计算阶段从按比例分配总时间的计算阶段集合Ω中删除，以及按照公式(6)更新按比例分配计算总时间Tratio，并激活计算阶段预计计算时间重新估算标志；如不成立，则继续进行下一计算阶段判断，直到完成对按比例分配总时间的计算阶段集合Ω中所有计算阶段的遍历；
Figure FDA0003750328180000091
Figure FDA0003750328180000092
Tratio＝Tratio-TSi (6)
式中，
Figure FDA0003750328180000093
为计算阶段i中应用功能j的单个计算作业平均调度开销时间；
Figure FDA0003750328180000094
为计算阶段i中应用功能j的与调度轮次无关的平均管理开销；
S35：如果计算阶段预计计算时间重新估算标志激活，且按比例分配总时间的计算阶段集合Ω非空，则转步骤S33重新计算按比例分配总时间的计算阶段集合Ω中各个计算阶段的预计计算时间TSi；否则，则确定本次计算请求包含应用功能划分的所有计算阶段的预计计算时间估算结束。
9.根据权利要求8所述的电力系统安全稳定分析计算资源需求预估系统，其特征在于：
计算资源预估状态判断模块：用于若所有计算阶段的预计计算时间总和大于计算请求中指定的计算总时间，更新计算资源预估状态为失败；若本次计算请求的预计执行总时间小于等于计算请求中指定的计算总时间，则更新计算资源预估状态为成功，否则更新计算资源预估状态为失败。
10.根据权利要求9所述的电力系统安全稳定分析计算资源需求预估系统，其特征在于：
预估结果返回模块：用于当计算资源预估状态为失败时，向该计算请求返回计算资源预估状态、计算资源标准单元预估数量和预计执行总时间。
11.根据权利要求8所述的电力系统安全稳定分析计算资源需求预估系统，其特征在于：所述计算资源标准单元的具体配置根据电力系统安全稳定分析计算各类应用功能对应程序对计算资源的运行需求统一来确定，其中所述对应程序包括下述中至少一种：静态安全分析、短路电流分析、机电暂态稳定分析、小扰动动态稳定分析、静态稳定分析、静态电压稳定分析和频率稳定分析；每一个安全稳定分析应用功能的单个计算任务的平均执行时间是其在一个计算资源标准单元上以资源独占方式运行统计的平均执行时间。
12.根据权利要求8所述的电力系统安全稳定分析计算资源需求预估系统，其特征在于：根据应用功能之间的执行依赖关系将应用功能集合中的多个应用功能划分为多个计算阶段具体步骤包括：
S21：根据应用功能之间的执行依赖关系生成应用功能执行顺序的有向无环图；
S22：根据有向无环图的分层方法将应用功能集合中的应用功能划分为多个计算阶段，其中各个计算阶段串行执行，每个计算阶段内的所有应用功能之间均并发运行。
13.根据权利要求8所述的电力系统安全稳定分析计算资源需求预估系统，其特征在于：每个计算阶段满足其预计计算时间要求所需的最少计算资源标准单元数量估算具体步骤如下：
S41：针对该计算阶段中的每个应用功能，初始化其计算任务调度粒度gi,j为1，初始化该计算阶段i满足其预计计算时间TSi要求所需的最少计算资源标准单元数量Ri按照公式(7)初始化为所有应用功能的计算任务数量之和；
Figure FDA0003750328180000111
式中，Ri为计算阶段i满足其预计计算时间TSi要求所需的最少计算资源标准单元数量；
S42：根据每个计算阶段的预计计算时间TSi按照公式(8)进行估算该计算阶段本轮的最少计算资源标准单元数量Ri'：
Figure FDA0003750328180000121
式中，Ri'为计算阶段i满足其预计计算时间TSi要求本轮所需的最少计算资源标准单元数量；gi,j为计算阶段i中应用功能j的计算任务调度粒度；
Figure FDA0003750328180000122
为向上取整符号；
S43：判断计算阶段本轮的最少计算资源标准单元数量Ri'是否小于该计算阶段的最少计算资源标准单元数量Ri，若Ri'＜Ri成立，则将该计算阶段的最少计算资源标准单元数量Ri更新为Ri'，再按照公式(9)修正每个应用功能本轮的调度粒度gi,j'；若Ri'≥Ri成立，则本计算阶段的最少计算资源标准单元数量估算流程结束；
Figure FDA0003750328180000123
式中，gi,j'为计算阶段i中应用功能j的计算任务调度粒度，
Figure FDA0003750328180000124
为向下取整符号；
S44：针对每个应用功能，依次判断本轮的调度粒度gi,j'是否小于该计算阶段的计算任务调度粒度gi,j，若gi,j'＞gi,j成立，则将该计算阶段的计算任务调度粒度gi,j更新为gi,j'，激活下一轮迭代估算标志；若gi,j'≤gi,j成立，则进行下一应用功能处理，直至完成该计算阶段包含所有应用功能的遍历；
S45：若下一轮迭代估算标志激活，则转步骤S42进行下一轮的最少计算资源标准单元数量Ri'估算；若下一轮迭代估算标志未激活，则本计算阶段的最少计算资源标准单元数量估算流程结束。
14.根据权利要求8所述的电力系统安全稳定分析计算资源需求预估系统，其特征在于：本次计算请求的预估计算资源标准单元数量按照公式(10)进行估算：
Figure FDA0003750328180000131
式中，Re为本次计算请求的预估计算资源标准单元数量；
每个计算阶段的预计执行时间按照公式(11)进行估算：
Figure FDA0003750328180000132
式中，Textime(i)为计算阶段i在计算资源标准单元数量为Re时的预计执行时间。
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