CN110489798A - 面向有源配电网实时仿真的解算器细粒度高效设计方法 - Google Patents

Abstract

一种面向有源配电网实时仿真的解算器细粒度高效设计方法，能够充分考虑有源配电网实时仿真中节点电导矩阵的结构特性和FPGA硬件的集成结构，在保证求解精度的前提下，降低硬件资源占用率，提升求解由节点电导矩阵形成的稀疏线性方程组的速度，实现了由节点电导矩阵形成的稀疏线性方程组的快速求解，提高了基于FPGA的有源配电系统实时仿真器的性能。

Description

面向有源配电网实时仿真的解算器细粒度高效设计方法

技术领域

本发明涉及一种解算器细粒度设计方法。特别是涉及一种面向有源配电网实时仿真的解算器细粒度高效设计方法。

背景技术

近年来，随着分布式发电与微电网技术、柔性交流配电技术以及智能配用电技术的不断发展与应用，配电网由传统无源网络转变为多源复杂系统，其动态过程也因众多新元素、新技术的加入而变得更加复杂，在规划设计、运行调度、控制保护、仿真分析等诸多方面面临着更大的挑战，因此，必须借助准确、高效的暂态仿真来深入了解有源配电网的运行机理与动态特征。

不同于离线的电磁暂态仿真，有源配电网实时仿真能够更加真实地模拟系统的暂态过程，并具备硬件在环仿真的能力，通过将实时仿真器与实际物理设备相连可开展各种控制与保护装置的开发与测试工作，既可以模拟光照及风速变化、电压跌落、短路故障、甩负荷等多种运行场景下的有源配电网复杂暂态过程，又可以有效降低研发及试验成本，避免待测设备对实际系统的影响，因此，在有源配电网规划设计、优化调度、故障自愈、谐波分析、实际物理系统试验与验证等方面发挥着重要作用。

目前，包括RTDS、HYPERSIM、eMEGAsim、NETOMAC等在内的商业化实时仿真器已在电力系统运行与保护、分布式电源控制器设计、电力电子装备研发等领域获得了广泛的应用。然而，随着有源配电网规模的不断增大和分布式电源等设备模型的日趋复杂，对实时仿真器的计算能力提出了更高的要求。同时，作为实时仿真中最为耗时的部分，其线性方程组求解模块的求解速度和求解精度严重制约着实时仿真器仿真性能的提高。传统的商业仿真器价格昂贵且不支持二次开发，相比之下，基于FPGA(field programmable gate array)的有源配电网实时仿真的高性能解算器设计提供了一种新的思路。

FPGA是具有固有并行性质的可编程逻辑器件，内部集成了大量的逻辑单元、分布式存储资源和DSP运算资源，通过资源配置可实现多线程的并行处理。同时，FPGA本身集成了丰富的外部接口资源，可根据有源配电网实时仿真器二次开发的需求，通过多种外部接口与外部设备互连完成硬件在环仿真。FPGA凭借其高度并行的硬件结构、分布式内存、流水线架构以及可编程特性，在实时仿真领域受到了广泛的关注。

在基于FPGA的有源配电网实时仿真中，需要反复求解由节点电导矩阵形成的稀疏线性方程组，需要在保证求解精度的前提下，提升求解由节点电导矩阵形成的稀疏线性方程组的速度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高基于FPGA的有源配电系统实时仿真器性能的面向有源配电网实时仿真的解算器细粒度高效设计方法。

本发明所采用的技术方案是：一种面向有源配电网实时仿真的解算器细粒度高效设计方法，包括离线预处理过程和在线求解过程，

所述的离线预处理过程包括如下步骤：

1)采用嵌套分割算法，对有源配电网实时仿真所用的节点电导矩阵G进行处理，分别生成对角加边形式的第一节点电导矩阵G′、第一行置换矩阵P′和第一列置换矩阵Q′；

2)采用约束对称近似最小阶数置换算法对对角加边形式的节点电导矩阵G′进行处理，分别生成第二节点电导矩阵G″、第二行置换矩阵P″和第二列置换矩阵Q″；

3)将第二行置换矩阵P″与第一行置换矩阵P′相乘，得到第三行置换矩阵P，将第一列置换矩阵Q′与第二列置换矩阵Q″相乘，得到第三列置换矩阵Q；

4)将第三行置换矩阵P与原始电流向量i的地址向量A_i相乘，生成新的电流向量i′的地址向量A′_i，将第三列置换矩阵Q与原始电压向量u的地址向量A_u相乘，生成新的电压向量u′的地址向量A′_u，将新的电流向量i′的地址向量A′_i和新的电压向量u′的地址向量A′_u分别下载到有源配电网实时仿真平台的存储器ROM_i和存储器ROM_u中；

5)采用LDU分解法对第二节点电导矩阵G″进行分解，分别生成前代求解过程系数矩阵L、单位化求解过程系数矩阵D和回代求解过程系数矩阵U；

6)根据FPGA的乘法运算和减法运算的特性，对前代求解过程系数矩阵L进行拓扑分析，分别生成前代求解过程系数矩阵L中所有非对角线上非零元素参与运算的起始时刻T_Lij、前代求解过程时钟周期数T_f和前代求解过程处理单元数num_L；对单位化求解过程系数矩阵D进行拓扑分析，分别生成单位化求解过程系数矩阵中所有对角线上非零元素参与运算的起始时刻T_Dii和单位化求解过程处理单元数num_D；对回代求解过程系数矩阵U进行拓扑分析，分别生成回代求解过程系数矩阵中所有非对角线上非零元素参与运算的起始时刻T_Uij、回代求解过程时钟周期数T_b和回代求解过程处理单元数num_U；

7)将前代求解过程系数矩阵L和回代求解过程系数矩阵U中的非对角线上的非零元素按参与运算的起始时刻进行排序，并采用坐标存储格式进行压缩，将压缩后的前代求解过程系数矩阵L和回代求解过程系数矩阵U中的非对角线上的非零元素下载到有源配电网实时仿真平台的存储器ROM_Li和存储器ROM_Ui中；

8)将单位化求解过程系数矩阵D按参与运算的起始时刻进行排序，采用压缩列存储格式，将排序后的单位化求解过程系数矩阵D中的对角线上的非零元素及非零元素的行索引下载到有源配电网实时仿真平台的存储器ROM_Di中；

所述的在线求解过程包括如下步骤：

9)设置有源配电网实时仿真的解算器的系数矩阵的维数为N，N为大于零的整数，前代求解过程时钟周期数为T_f，T_f为大于零的整数，回代求解过程时钟周期数为T_b，T_b为大于零的整数，前代求解过程处理单元数num_L，num_L为大于零的整数，单位化求解过程处理单元数num_D，num_D为大于零的整数，回代求解过程处理单元数num_U，num_U为大于零的整数；

10)设置仿真时刻t＝0，启动仿真；

11)仿真时间向前推进一个步长，t＝t+Δt；

12)解算开始时，电流向量输入启动信号ena_input置1，全局计时器从1开始进行加法计数，同时，输入到解算器的原始电流向量i，根据预存于存储器ROM_i中的新的电流向量i′的地址向量A′_i寻址排序，生成对应的新的电流向量i′；

13)当全局计时器计数到N时，初始化过程结束，前代求解过程的启动信号ena_forward置1，前代求解过程的处理单元启动，预存于存储器ROM_Li中的前代求解过程系数矩阵L中的非对角线上非零元素及非零元素的行索引L_row[i]和列索引L_column[i]以流水线的形式输入到前代处理单元PE_L中，与输入的新的电流向量i′完成浮点数乘法和减法操作后输出到寄存器i_update[i]中，并通过前代数据总线完成新的电流向量i′的更新，同时，将预存于存储器ROM_Di中的单位化求解过程系数矩阵D中的对角线上的非零元素及非零元素的行索引D_row[i]，以流水线的形式输入到单位化处理单元PE_D中，与更新后的新的电流向量i′进行浮点数除法操作后输出到寄存器u_temp[i]中，并通过回代数据总线完成新的电压向量u′的赋值；

14)当全局计时器计数到N+T_f时，前代求解过程和单位化求解过程结束，回代求解过程的启动信号ena_backward置1，回代求解过程的处理单元启动，预存于存储器ROM_Ui中的U矩阵中的非对角线上非零元素及其行索引U_row[i]、列索引U_column[i]以流水线的形式输入到处理单元PE_U中，与输入的电流向量i′完成浮点数乘法和减法操作后输出到寄存器u_update[i]中，并通过回代数据总线完成新的电压向量u′的更新；

15)当全局计时器计数到N+T_f+T_b时，回代求解过程结束，生成回代求解过程的电压向量u′，并根据预存于存储器ROM_u中的新的电压向量u′的地址向量A′_u寻址排序后得到原始电压向量u，输出到仿真器中用于各节点电压和支路电流的更新，解算终止信号ena_end置1，解算完成；

16)判断仿真时间是否达到仿真终了时刻，如达到仿真终了时刻，则仿真结束，否则返回步骤11)。

本发明的面向有源配电网实时仿真的解算器细粒度高效设计方法，能够充分考虑有源配电网实时仿真中节点电导矩阵的结构特性和FPGA硬件的集成结构，充分发挥FPGA硬件结构并行性的技术优势，在保证求解精度的基础上，降低了硬件资源占用率，提升求解由节点电导矩阵形成的稀疏线性方程组的速度，实现了由节点电导矩阵形成的稀疏线性方程组的快速求解，提高了基于FPGA的有源配电系统实时仿真器的性能。

附图说明

图1是解算器硬件设计示意图；

图2是解算器处理单元硬件设计示意图；

图3是本发明的面向有源配电网实时仿真的解算器细粒度高效设计方法的流程图；

图4是本发明实施例中有源配电系统的测试算例；

图5是输出电流的仿真结果；

图6是输出电流的相对误差曲线；

图7是输出电压的仿真结果；

图8是输出电压的相对误差曲线。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的面向有源配电网实时仿真的解算器细粒度高效设计方法做出详细说明。

如图3所示，本发明的面向有源配电网实时仿真的解算器细粒度高效设计方法，包括离线预处理过程和在线求解过程，其中：

一、所述的离线预处理过程包括如下步骤：

1)采用嵌套分割算法，对有源配电网实时仿真所用的节点电导矩阵G进行处理，分别生成对角加边形式的第一节点电导矩阵G′、第一行置换矩阵P′和第一列置换矩阵Q′；

2)采用约束对称近似最小阶数置换算法对对角加边形式的节点电导矩阵G′进行处理，分别生成第二节点电导矩阵G″、第二行置换矩阵P″和第二列置换矩阵Q″；

3)将第二行置换矩阵P″与第一行置换矩阵P′相乘，得到第三行置换矩阵P，将第一列置换矩阵Q′与第二列置换矩阵Q″相乘，得到第三列置换矩阵Q；

4)将第三行置换矩阵P与原始电流向量i的地址向量A_i相乘，生成新的电流向量i′的地址向量A′_i，将第三列置换矩阵Q与原始电压向量u的地址向量A_u相乘，生成新的电压向量u′的地址向量A′_u，将新的电流向量i′的地址向量A′_i和新的电压向量u′的地址向量A′_u分别下载到有源配电网实时仿真平台的存储器ROM_i和存储器ROM_u中；

5)采用LDU分解法对第二节点电导矩阵G″进行分解，分别生成前代求解过程系数矩阵L、单位化求解过程系数矩阵D和回代求解过程系数矩阵U；

6)根据FPGA的乘法运算和减法运算的特性，对前代求解过程系数矩阵L进行拓扑分析，分别生成前代求解过程系数矩阵L中所有非对角线上非零元素参与运算的起始时刻T_Lij、前代求解过程时钟周期数T_f和前代求解过程处理单元数num_L；对单位化求解过程系数矩阵D进行拓扑分析，分别生成单位化求解过程系数矩阵中所有对角线上非零元素参与运算的起始时刻T_Dii和单位化求解过程处理单元数num_D；对回代求解过程系数矩阵U进行拓扑分析，分别生成回代求解过程系数矩阵中所有非对角线上非零元素参与运算的起始时刻T_Uij、回代求解过程时钟周期数T_b和回代求解过程处理单元数num_U；

所述的拓扑分析是指：前代求解过程系数矩阵L、单位化求解过程系数矩阵D和回代求解过程系数矩阵U中的非零元素参与运算的起始时刻T_Lij、T_Uij和T_Dii在满足设定的约束条件下取最小值，所述的约束条件是：

(1)矩阵内每列中各个非零元素参与计算的起始时刻，要在行数与该列的列数相同的行中所有非零元素完成更新计算之后；

(2)矩阵内每行中各个非零元素参与计算的起始时刻间隔，是相差一次浮点数减法运算所消耗的时钟周期数。

7)将前代求解过程系数矩阵L和回代求解过程系数矩阵U中的非对角线上的非零元素按参与运算的起始时刻进行排序，并采用坐标存储格式进行压缩，将压缩后的前代求解过程系数矩阵L和回代求解过程系数矩阵U中的非对角线上的非零元素下载到有源配电网实时仿真平台的存储器ROM_Li和存储器ROM_Ui中；

所述的采用坐标存储格式进行压缩，是将排序后的前代求解过程系数矩阵L和回代求解过程系数矩阵U中的非对角线上的非零元素压缩成72位数据帧，其中高7位为非零元素的行索引，中间7位为非零元素的列索引，低64位为双精度浮点数形式的非零元素。

8)将单位化求解过程系数矩阵D按参与运算的起始时刻进行排序，采用压缩列存储格式，将排序后的单位化求解过程系数矩阵D中的对角线上的非零元素及非零元素的行索引下载到有源配电网实时仿真平台的存储器ROM_Di中；

二、所述的在线求解过程包括如下步骤：

9)设置有源配电网实时仿真的解算器的系数矩阵的维数为N，N为大于零的整数，前代求解过程时钟周期数为T_f，T_f为大于零的整数，回代求解过程时钟周期数为T_b，T_b为大于零的整数，前代求解过程处理单元数num_L，num_L为大于零的整数，单位化求解过程处理单元数num_D，num_D为大于零的整数，回代求解过程处理单元数num_U，num_U为大于零的整数；

10)设置仿真时刻t＝0，启动仿真；

11)仿真时间向前推进一个步长，t＝t+Δt；

12)解算开始时，电流向量输入启动信号ena_input置1，全局计时器从1开始进行加法计数，同时，输入到解算器的原始电流向量i，根据预存于存储器ROM_i中的新的电流向量i′的地址向量A′_i寻址排序，生成对应的新的电流向量i′；

所述的全局计时器如图1所示，实现对前代求解过程、单位化求解过程和回代求解过程中每个非零元素参与计算的启动时间的控制。

13)当全局计时器计数到N时，初始化过程结束，前代求解过程的启动信号ena_forward置1，前代求解过程的处理单元启动，预存于存储器ROM_Li中的前代求解过程系数矩阵L中的非对角线上非零元素及非零元素的行索引L_row[i]和列索引L_column[i]以流水线的形式输入到如图2所示的前代处理单元PE_L中，与输入的新的电流向量i′完成浮点数乘法和减法操作后输出到寄存器i_update[i]中，并通过前代数据总线完成新的电流向量i′的更新，同时，将预存于存储器ROM_Di中的单位化求解过程系数矩阵D中的对角线上的非零元素及非零元素的行索引D_row[i]，以流水线的形式输入到单位化处理单元PE_D中，与更新后的新的电流向量i′进行浮点数除法操作后输出到寄存器u_temp[i]中，并通过回代数据总线完成新的电压向量u′的赋值；

14)当全局计时器计数到N+T_f时，前代求解过程和单位化求解过程结束，回代求解过程的启动信号ena_backward置1，回代求解过程的处理单元启动，预存于存储器ROM_Ui中的U矩阵中的非对角线上非零元素及其行索引U_row[i]、列索引U_column[i]以流水线的形式输入到处理单元PE_U中，与输入的电流向量i′完成浮点数乘法和减法操作后输出到寄存器u_update[i]中，并通过回代数据总线完成新的电压向量u′的更新；

15)当全局计时器计数到N+T_f+T_b时，回代求解过程结束，生成回代求解过程的电压向量u′，并根据预存于存储器ROM_u中的新的电压向量u′的地址向量A′_u寻址排序后得到原始电压向量u，输出到仿真器中用于各节点电压和支路电流的更新，解算终止信号ena_end置1，解算完成；

16)判断仿真时间是否达到仿真终了时刻，如达到仿真终了时刻，则仿真结束，否则返回步骤11)。

下面以如附图4所示的测试算例为例进行说明。

该算例的执行FPGA开发板为1块Altera公司的V GX FPGA 530官方开发板。测试算例为IEEE 33节点系统，系统结构如附图3所示，整个算例包含3个电源类元件(1个三相电压源)、192个基本无源元件、6个测量元件、1个断路器元件，求解线性方程组维数均为108维。设置仿真场景为节点22在2.0s时刻发生A相接地短路故障，2.2s时刻故障切除，仿真步长7μs；FPGA芯片由100 MHz的全局时钟驱动，通过锁相环PLL倍频至125 MHz输入仿真解算部分。相同算例在PSCAD/EMTDC中进行搭建与仿真。

(1)求解速度和硬件资源占用率分析

在该算例中，求解网络部分电气系统节点电导矩阵的维数为108维，非零元素的个数为312个；采用嵌套图分割算法和约束对称近似最小阶数置换算法对节点电导矩阵进行处理后，生成的L矩阵、D矩阵和U矩阵中非零元素的个数分别为165、108和168个；在线求解过程中，前代求解过程处理单元的个数设置为4个，单位化求解过程处理单元的个数设置为4个，回代求解过程处理单元的个数设置为3个；求解过程共消耗323个时钟，耗时2.584μs，其中，初始化过程消耗108个时钟周期，前代求解过程和单位化求解过程消耗104个时钟周期，回代过程消耗92个时钟，分别耗时0.864μs、0.832μs和0.736μs。在基于FPGA的有源配电网实时仿真解算器中，整个算例逻辑资源消耗49.6％，存储资源消耗12.6％，DSP资源消耗2.5％，其中，解算器模块逻辑资源消耗38.8％，存储资源消耗0.5％，DSP资源消耗2.5％。

(2)求解精度分析

附图5给出了有源配电系统输出电流的仿真结果，附图6给出了有源配电系统输出电流的相对误差仿真结果；附图7给出了有源配电系统输出电压的仿真结果，附图8给出了有源配电系统输出电压的相对误差仿真结果。从附图5和附图6以及附图7和附图8的对比可以看出，基于FPGA的实时仿真器与商业软件PSCAD/EMTDC中光伏发电系统输出的仿真结果基本一致，从而验证了基于FPGA的有源配电网实时仿真高性能解算器的正确性及有效性。

以上算例测试结果证明，本发明的一种面向有源配电网实时仿真的解算器细粒度高效设计，能够充分考虑有源配电网实时仿真中节点电导矩阵的结构特性和FPGA硬件的集成结构，在保证求解精度的前提下，提升求解由节点电导矩阵形成的稀疏线性方程组的速度，实现了由节点电导矩阵形成的稀疏线性方程组的快速求解，提高了基于FPGA的有源配电系统实时仿真器的性能。

Claims (4)

1.一种面向有源配电网实时仿真的解算器细粒度高效设计方法，包括离线预处理过程和在线求解过程，其特征在于：

所述的离线预处理过程包括如下步骤：

1)采用嵌套分割算法，对有源配电网实时仿真所用的节点电导矩阵G进行处理，分别生成对角加边形式的第一节点电导矩阵G′、第一行置换矩阵P′和第一列置换矩阵Q′；

2)采用约束对称近似最小阶数置换算法对对角加边形式的节点电导矩阵G′进行处理，分别生成第二节点电导矩阵G″、第二行置换矩阵P″和第二列置换矩阵Q″；

3)将第二行置换矩阵P″与第一行置换矩阵P′相乘，得到第三行置换矩阵P，将第一列置换矩阵Q′与第二列置换矩阵Q″相乘，得到第三列置换矩阵Q；

4)将第三行置换矩阵P与原始电流向量i的地址向量A_i相乘，生成新的电流向量i′的地址向量A′_i，将第三列置换矩阵Q与原始电压向量u的地址向量A_u相乘，生成新的电压向量u′的地址向量A′_u，将新的电流向量i′的地址向量A′_i和新的电压向量u′的地址向量A′_u分别下载到有源配电网实时仿真平台的存储器ROM_i和存储器ROM_u中；

5)采用LDU分解法对第二节点电导矩阵G″进行分解，分别生成前代求解过程系数矩阵L、单位化求解过程系数矩阵D和回代求解过程系数矩阵U；

6)根据FPGA的乘法运算和减法运算的特性，对前代求解过程系数矩阵L进行拓扑分析，分别生成前代求解过程系数矩阵L中所有非对角线上非零元素参与运算的起始时刻T_Lij、前代求解过程时钟周期数T_f和前代求解过程处理单元数num_L；对单位化求解过程系数矩阵D进行拓扑分析，分别生成单位化求解过程系数矩阵中所有对角线上非零元素参与运算的起始时刻T_Dii和单位化求解过程处理单元数num_D；对回代求解过程系数矩阵U进行拓扑分析，分别生成回代求解过程系数矩阵中所有非对角线上非零元素参与运算的起始时刻T_Uij、回代求解过程时钟周期数T_b和回代求解过程处理单元数num_U；

7)将前代求解过程系数矩阵L和回代求解过程系数矩阵U中的非对角线上的非零元素按参与运算的起始时刻进行排序，并采用坐标存储格式进行压缩，将压缩后的前代求解过程系数矩阵L和回代求解过程系数矩阵U中的非对角线上的非零元素下载到有源配电网实时仿真平台的存储器ROM_Li和存储器ROM_Ui中；

8)将单位化求解过程系数矩阵D按参与运算的起始时刻进行排序，采用压缩列存储格式，将排序后的单位化求解过程系数矩阵D中的对角线上的非零元素及非零元素的行索引下载到有源配电网实时仿真平台的存储器ROM_Di中；

所述的在线求解过程包括如下步骤：

9)设置有源配电网实时仿真的解算器的系数矩阵的维数为N，N为大于零的整数，前代求解过程时钟周期数为T_f，T_f为大于零的整数，回代求解过程时钟周期数为T_b，T_b为大于零的整数，前代求解过程处理单元数num_L，num_L为大于零的整数，单位化求解过程处理单元数num_D，num_D为大于零的整数，回代求解过程处理单元数num_U，num_U为大于零的整数；

10)设置仿真时刻t＝0，启动仿真；

11)仿真时间向前推进一个步长，t＝t+Δt；

12)解算开始时，电流向量输入启动信号ena_input置1，全局计时器从1开始进行加法计数，同时，输入到解算器的原始电流向量i，根据预存于存储器ROM_i中的新的电流向量i′的地址向量A′_i寻址排序，生成对应的新的电流向量i′；

13)当全局计时器计数到N时，初始化过程结束，前代求解过程的启动信号ena_forward置1，前代求解过程的处理单元启动，预存于存储器ROM_Li中的前代求解过程系数矩阵L中的非对角线上非零元素及非零元素的行索引L_row[i]和列索引L_column[i]以流水线的形式输入到前代处理单元PE_L中，与输入的新的电流向量i′完成浮点数乘法和减法操作后输出到寄存器i_update[i]中，并通过前代数据总线完成新的电流向量i′的更新，同时，将预存于存储器ROM_pi中的单位化求解过程系数矩阵D中的对角线上的非零元素及非零元素的行索引D_row[i]，以流水线的形式输入到单位化处理单元PE_D中，与更新后的新的电流向量i′进行浮点数除法操作后输出到寄存器u_temp[i]中，并通过回代数据总线完成新的电压向量u′的赋值；

14)当全局计时器计数到N+T_f时，前代求解过程和单位化求解过程结束，回代求解过程的启动信号ena_backward置1，回代求解过程的处理单元启动，预存于存储器ROM_Ui中的U矩阵中的非对角线上非零元素及其行索引U_row[i]、列索引U_column[i]以流水线的形式输入到处理单元PE_U中，与输入的电流向量i′完成浮点数乘法和减法操作后输出到寄存器u_update[i]中，并通过回代数据总线完成新的电压向量u′的更新；

15)当全局计时器计数到N+T_f+T_b时，回代求解过程结束，生成回代求解过程的电压向量u′，并根据预存于存储器ROM_u中的新的电压向量u′的地址向量A′_u寻址排序后得到原始电压向量u，输出到仿真器中用于各节点电压和支路电流的更新，解算终止信号ena_end置1，解算完成；

16)判断仿真时间是否达到仿真终了时刻，如达到仿真终了时刻，则仿真结束，否则返回步骤11)。

2.根据权利要求1所述的面向有源配电网实时仿真的解算器细粒度高效设计方法，其特征在于，步骤6)所述的拓扑分析是指：前代求解过程系数矩阵L、单位化求解过程系数矩阵D和回代求解过程系数矩阵U中的非零元素参与运算的起始时刻T_Lij、T_Uij和T_Dii在满足设定的约束条件下取最小值，所述的约束条件是：

(1)矩阵内每列中各个非零元素参与计算的起始时刻，要在行数与该列的列数相同的行中所有非零元素完成更新计算之后；

(2)矩阵内每行中各个非零元素参与计算的起始时刻间隔，是相差一次浮点数减法运算所消耗的时钟周期数。

3.根据权利要求1所述的面向有源配电网实时仿真的解算器细粒度高效设计方法，其特征在于，步骤7)所述的采用坐标存储格式进行压缩，是将排序后的前代求解过程系数矩阵L和回代求解过程系数矩阵U中的非对角线上的非零元素压缩成72位数据帧，其中高7位为非零元素的行索引，中间7位为非零元素的列索引，低64位为双精度浮点数形式的非零元素。

4.根据权利要求1所述的面向有源配电网实时仿真的解算器细粒度高效设计方法，其特征在于，步骤12)所述的全局计时器实现对前代求解过程、单位化求解过程和回代求解过程中每个非零元素参与计算的启动时间的控制。