CN114265683A - 一种电力任务分配计算管理新系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力任务分配计算管理系统，包括：调度分配模块、调度处理模块、数据配置传输模块和仿真分析模块。本发明的一种电力任务分配计算管理系统，通过计算任务的预分配机制，在系统整体架构和系统设计中综合考虑平台并行分布式计算的效率，包括通信效率、大数据量文件传输效率和任务调度效率等。同时提供多种任务调度策略，以适应不同的计算情景，更好地服务于企业中不同的计算需求。
Description
技术领域
本发明涉及电力任务配置管理领域，具体涉及一种电力任务分配计算管理系统。
背景技术
电力系统是现代社会发展必需的基础设施之一,建立可靠稳定的电网控制系统,保证电网的安全经济运行,具有十分重大的意义。我国电网采用分层分区的管理体制,随着区域电网的互联与发展,区域独立计算模式对电力系统的一体化仿真计算造成很大的困难。
分布式计算技术通过集成大量异构的分布式资源,具备强大的计算和存储能力,基于此把分布式计算引入到电力系统分布式计算中,通过分布式任务管理实现电力系统在线运行分析与优化控制。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明一种电力任务分配计算管理系统，包括：调度分配模块、调度处理模块、数据配置传输模块和仿真分析模块；其中。
所述调度分配模块在初始化过程中进行任务预分配并生成任务分配表，并由每个计算节点读入任务分配表，根据任务分配情况初始化计算进程，计算进程常驻内存。
所述调度处理模块，用于在单个计算节点内部，采用同一类任务并行，不同类任务串行的方式进行任务调度，通过获取预分配后的计算任务数目，在指定的计算进程上，依次以并行原则实现所有的计算过程，并在一类任务计算完成后，依次启动下一类计算；在多个计算节点之间，任务调度采用完全并行的方式，不同节点之间的计算任务调度互不影响。
所述数据配置传输模块提供自动配置与手工修改的功能，其中自动配置根据各个计算节点的应用配置情况，把各个计算应用算例分配到各个计算节点中去；手工修改则手工分配计算任务或者根据自动配置的结果进行修改分配计算任务。所述预分配的数据配置还能够修改计算节点的配置、更新参数库、更新故障设置等。
所述仿真分析模块，用于。
A1.基于故障进行暂态稳定仿真。
A2.进行电网网络供电运行分析。
优选地，在调度分配中，所述任务预分配过程分为三个阶段。
a.预分配环境初始化。
在预分配前，获取每个计算节点的计算环境信息，包括CPU类型、个数、内存大小等。将这些参数信息成为预分配参照的依据。
b.故障方式计算的预分配。
调度分配模块在所有计算节点的计算环境信息基础上，根据计算能力的匹配，将需要计算的计算任务分配到每个计算节点上，在整个计算周期内计算节点只做与所预分配对应的计算任务。
c.作业固定输入数据预分配。
同种类型的作业输入数据分成两部分，即固定数据和周期性变化刷新数据。固定数据在预分配后再分配到各个计算节点上，每个计算节点为各个计算任务保留一份固定数据。
优选地，在上述三种预分配完成后，调度分配模块上建立一个预分配故障方式的映射表。电网中的超时重发和故障重分配装置根据映射表查询每个周期的计算节点是否按时返回结果，根据查询监视结果自动屏蔽出错计算节点，调度分配模块对出错计算节点上的故障方式重新预分配，从而在出错计算节点与冗余计算节点之间作计算环境的节点转移，此时冗余节点的环境和任务是对出错计算节点的完整复制。然后，调度分配模块重新修改预分配故障方式的映射表，在整个计算周期内进行映射表实时最新。
优选地，所述预分配在在线运行阶段时，将固定的参数预先存储到各个计算节点中去，所述固定的参数包括故障列表和动态参数库等。同时根据现有计算节点的情况，对各个计算任务进行预先分配，将在线运行阶段的计算任务分配固定下来，使得在线运行阶段刷新在线运行数据后就能开始计算。
优选地，在数据配置传输中，对于预分配的数据，预先被分配到各个计算节点的数据包括如下内容。
a.暂态稳定故障列表，包括各个暂态稳定的计算设置以及暂态筛选产生的新故障。
b.电压稳定计算设置,包括电压稳定的计算参数、调节量和调节方式的设置。
c.小干扰稳定计算设置,包括小干扰计算的计算参数设置。
d.静态安全分析计算设置,包括N-1搜索的范围和其他计算参数设置。
e.动态元件参数库，包括发电机、负荷、电力电子设备在内的动态元件的参数信息。
优选地，调度分配模块预先分配好所有的计算任务后，数据配置传输模块把分配计算的信息进行存储和管理。所述信息包括各个计算节点预分配的计算任务、坏计算节点记录、最新刷新的参数库信息记录以及最新刷新的程序库记录。
优选地，所述进行电网网络供电运行分析，包括。
1)配置电网网络结构。所述电网网络结构包括电网全接线方式，采用高峰运行模式和最大高峰运行模式。配置机组及负荷数据。所述机组及负荷数据包括当前电网机组和备用电网机组的发电数据，当前电网的高峰负荷、最大高峰负荷数据，备用电网的高峰负荷、最大高峰负荷数据。
2)进行稳定计算分析。针对电网的网络、发电机数据和负荷数据做电网安全稳定分析，包括三个方面的稳定计算，即功角稳定、热稳定和电压稳定。对于功角稳定和热稳定，由电网运行人员采用电网控制断面来进行稳定计算分析，所述控制断面包括热稳定和暂态稳定，以所述热稳定和暂态稳定中的限额较大值作为所述稳定控制断面的潮流极限，以使得电网调度运行人员控制电网潮流分布；对于电压稳定，所述电压稳定与无功功率相关联，采用就近安装无功电源的方式来实现，包括就地安装并联电容器、静止补偿器SVC等。
3)对于环网形式的输电网，判断热稳定限额或暂稳限额是否大于传输功率。稳定计算的限额既包括输电向受电区的限额，也包括环网之间或区域之间的输电断面传输功率。如果热稳定限额或暂稳限额不大于传输功率，则输出的稳定限额不满足传输功率的要求，此时转1)调整网络,否则进入4)。
4)判断电网是否输出受端电网和热稳定限额，如果输出了受端电网和热稳定限额，则转5)判断电网是否存在结构问题；如果输出的是暂态稳定限额或者是非受端电网，则此时电网已满足限额大于输电功率要求，结束分析。
5)在输出受端电网和热稳定限额时，判断传输功率限额是否大于用电负荷，若传输限额大于用电负荷，则结束分析；否则在受端通过电网控制措施进行配置控制，若受端电网通过电网调节手段进行配置控制后，传输功率限额仍小于受端电网用电负荷时，则对电网进行网络优化重新调整网络，然后转1)。
本发明的一种电力任务分配计算管理系统，通过计算任务的预分配机制，在系统整体架构和系统设计中综合考虑平台并行分布式计算的效率,包括通信效率、大数据量文件传输效率和任务调度效率等。同时提供多种任务调度策略，以适应不同的计算情景,更好地服务于企业中不同的计算需求。
附图说明
图1为本发明一种电力任务分配计算管理系统的结构图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种电力任务分配计算管理系统，包括：调度分配模块、调度处理模块、数据配置传输模块和仿真分析模块；其中。
所述调度分配模块在初始化过程中进行任务预分配并生成任务分配表，并由每个计算节点读入任务分配表，根据任务分配情况初始化计算进程，计算进程常驻内存。
这样，每个计算节点在每个周期内的计算类型和计算任务个数都是固定的，这样计算相关的输入数据也是相对固定的，这些固定的数据文件都可以在运行前通过监控配置台传输到计算节点上提前准备好,从而压缩了计算周期内的数据传输时间，提高了周期内的任务计算效率。
所述任务预分配过程分为三个阶段。
a.预分配环境初始化。
在预分配前，获取每个计算节点的计算环境信息，包括CPU类型、个数、内存大小等。将这些参数信息成为预分配参照的依据。
b.故障方式计算的预分配。
调度分配模块在所有计算节点的计算环境信息基础上，根据计算能力的匹配，将需要计算的计算任务分配到每个计算节点上，在整个计算周期内计算节点只做与所预分配对应的计算任务。
c.作业固定输入数据预分配。
同种类型的作业输入数据分成两部分，即固定数据和周期性变化刷新数据。固定数据在预分配后再分配到各个计算节点上，每个计算节点为各个计算任务保留一份固定数据。
在上述三种预分配完成后，调度分配模块上建立一个预分配故障方式的映射表。电网中的超时重发和故障重分配装置根据映射表查询每个周期的计算节点是否按时返回结果，根据查询监视结果自动屏蔽出错计算节点，调度分配模块对出错计算节点上的故障方式重新预分配，从而在出错计算节点与冗余计算节点之间作计算环境的节点转移，此时冗余节点的环境和任务是对出错计算节点的完整复制。然后，调度分配模块重新修改预分配故障方式的映射表，在整个计算周期内进行映射表实时最新。
通过预分配机制，建立一个稳定和完整的分布计算环境，这样可以减少中间调度分配的环节，减少系统出错概率，提高系统的稳定性和可靠性。
所述预分配在在线运行阶段时，将固定的参数预先存储到各个计算节点中去，所述固定的参数包括故障列表和动态参数库等。同时根据现有计算节点的情况，对各个计算任务进行预先分配，将在线运行阶段的计算任务分配固定下来，使得在线运行阶段刷新在线运行数据后就能开始计算。
所述调度处理模块，用于在单个计算节点内部，采用同一类任务并行，不同类任务串行的方式进行任务调度，通过获取预分配后的计算任务数目，在指定的计算进程上，依次以并行原则实现所有的计算过程，并在一类任务计算完成后，依次启动下一类计算；在多个计算节点之间，任务调度采用完全并行的方式，不同节点之间的计算任务调度互不影响。
在单个计算节点内部，为进一步提高稳定分析计算速度：首先，有效的利用多核多CPU的硬件优势,通过单个节点内部的并行计算来提高计算速度；其次,通过修改计算程序的计算流程进行优化。在线计算中，计算软件不退出运行，根据计算开始信号，以内存文件为输入，成批量地进行分析计算。
所述数据配置传输模块提供自动配置与手工修改的功能，其中自动配置根据各个计算节点的应用配置情况，把各个计算应用算例分配到各个计算节点中去；手工修改则手工分配计算任务或者根据自动配置的结果进行修改分配计算任务。所述预分配的数据配置还能够修改计算节点的配置、更新参数库、更新故障设置等。
对于预分配的数据，预先被分配到各个计算节点的数据包括如下内容。
a.暂态稳定故障列表，包括各个暂态稳定的计算设置以及暂态筛选产生的新故障。
b.电压稳定计算设置,包括电压稳定的计算参数、调节量和调节方式的设置。
c.小干扰稳定计算设置,包括小干扰计算的计算参数设置。
d.静态安全分析计算设置,包括N-1搜索的范围和其他计算参数设置。
e.动态元件参数库，包括发电机、负荷、电力电子设备在内的动态元件的参数信息。
调度分配模块预先分配好所有的计算任务后，数据配置传输模块把分配计算的信息进行存储和管理。所述信息包括各个计算节点预分配的计算任务、坏计算节点记录、最新刷新的参数库信息记录以及最新刷新的程序库记录。
所述仿真分析模块，用于。
A1.基于故障进行暂态稳定仿真。
(1)配置最大迭代次数，计算网络调整前在基准潮流下电网在各故障种类中的暂态稳定裕度。所述故障种类包括短路故障、短线故障、负荷过重、线路过载、电压过低、频率震荡等。
(2)若存在多个故障种类使得电网暂态功率不稳定，则对于同一种类的多个故障，利用稳定机组参与因子在给定候选措施空间设置极限功率调整方式，执行极限计算，输出极限功率计算结果。
(3)对于每个种类的多个故障，利用暂态安全性约束，基于极限功率计算结果在给定候选措施空间以控制代价最小为目标进行控制措施的优化求解。
(4)把优化求解得到的控制措施应用到基准潮流数据上，获得调整后的潮流数据，在调整后的潮流数据上进行暂态安全性校核，若在每一故障种类下均暂态稳定，则所述控制措施有效；判断是否达到最大迭代次数，是则退出，否则转第(1)步。
其中，暂态稳定仿真的输入数据包括：在线安全稳定评估的输入数据；发电机、负荷、无功补偿候选措施空间；以及联络线或联络断面定义。
暂态稳定仿真的输出数据包括：预防性稳定控制措施；调整后的电网运行方式数据；联络线或联络断面的初始功率和极限功率；冲突故障控制信息；以及总控制代价。
A2.进行电网网络供电运行分析。
1)配置电网网络结构。所述电网网络结构包括电网全接线方式，采用高峰运行模式和最大高峰运行模式。配置机组及负荷数据。所述机组及负荷数据包括当前电网机组和备用电网机组的发电数据，当前电网的高峰负荷、最大高峰负荷数据，备用电网的高峰负荷、最大高峰负荷数据。
2)进行稳定计算分析。针对电网的网络、发电机数据和负荷数据做电网安全稳定分析，包括三个方面的稳定计算，即功角稳定、热稳定和电压稳定。对于功角稳定和热稳定，由电网运行人员采用电网控制断面来进行稳定计算分析，所述控制断面包括热稳定和暂态稳定，以所述热稳定和暂态稳定中的限额较大值作为所述稳定控制断面的潮流极限，以使得电网调度运行人员控制电网潮流分布；对于电压稳定，所述电压稳定与无功功率相关联，采用就近安装无功电源的方式来实现，包括就地安装并联电容器、静止补偿器SVC等。
目前无论从电网规划来说，还是从电网实际调度运行来说，在电网网络结构中并没有将电压稳定作为决定性的因素进行考虑。在制定电网规划时，最重要的考虑暂态稳定和热稳定，因此由于电压稳定对电网结构和规划造成的影响不作详细阐述。
3)对于环网形式的输电网，判断热稳定限额或暂稳限额是否大于传输功率。稳定计算的限额既包括输电向受电区的限额，也包括环网之间或区域之间的输电断面传输功率。如果热稳定限额或暂稳限额不大于传输功率，则输出的稳定限额不满足传输功率的要求，此时转1)调整网络,否则进入4)。
4)判断电网是否输出受端电网和热稳定限额，如果输出了受端电网和热稳定限额，则转5)判断电网是否存在结构问题；如果输出的是暂态稳定限额或者是非受端电网，则此时电网已满足限额大于输电功率要求，结束分析。
5)在输出受端电网和热稳定限额时，判断传输功率限额是否大于用电负荷，若传输限额大于用电负荷，则结束分析；否则在受端通过电网控制措施进行配置控制，所述电网控制措施由步骤A1确定，也可以直接采用默认的控制措施，所述默认的控制措施包括倒负荷、配置低一级电网的网络结构。若受端电网通过电网调节手段进行配置控制后，传输功率限额仍小于受端电网用电负荷时，则对电网进行网络优化重新调整网络，然后转1)。
所述电网网络的优化为现有技术，在此不再赘述。
所述方法还包括，利用具备单向加密的卫星通信技术来传输电力信息，具体步骤如下。
B1.获取卫星通信系统的用户信息。
B2.请求并接受卫星用户机的授时。
B3.请求卫星用户机的ID及地理位置信息。
B4.按照设定模式进行有选择地将数据信息上传给卫星用户机。
B5.厂站端卫星用户机通过卫星单向加密通道，将电力信息数据加密封装后送至卫星指挥中心，指挥中心对接收到的用户机发送的数据进行安全性检查，确认数据安全完整后转发至调度主站端的卫星指挥机。
B6.调度主站端指挥机对收到的信息进行解密，并按照标准格式存储到平台数据库中。整个数据传输过程中采用VPN的加密技术和卫星指挥中心的数据安全性检查来确保传输数据的安全性。
通过调度主站端信息管理平台对整个电网的系统进行集中配置管理。所述配置管理包括：厂站数据采集管理、用户机和指挥机管理和接口管理。厂站数据采集管理用于设置各个智能采集终端编号、有功、无功(遥测点、系数、偏移量)、电表参数等。用户机和指挥机管理用于配置用户机IC卡编码、指挥机IC卡编码等。接口管理包括设置互联系统的服务器1P地址、对应信息类型、对象地址等信息。
调度主站端信息管理平台向电网的调度控制系统提供数据，实现对非统调电厂的运行监控以及全网网损的统计分析。平台与智能电网的调度控制系统采用以下两种交互方式。
C1.响应总召，当接收到总召命令时.将平台上所有需要上传到电网的调度控制系统的数据以响应总召的方式全部上传。
C2.触发上传，即当信息平台接收到变化数据时，通过触发数据库触发器，向电网的调度控制系统发送变化数据，同时平台也定期自动检测数据库的数据变化，将变化的数据通过触发上传的方式发送到智能电网调度控制系统。
其中，上述调度分配模块、调度处理模块、数据配置传输模块和仿真分析模块通过对应的进程和线程实现模块功能，各模块之间通过逻辑连接或电连接，各模块具体功能可由物理处理器执行存储器中存储的程序代码实现。
本发明的一种电力任务分配计算管理系统，通过计算任务的预分配机制，在系统整体架构和系统设计中综合考虑平台并行分布式计算的效率,包括通信效率、大数据量文件传输效率和任务调度效率等。同时提供多种任务调度策略，以适应不同的计算情景,更好地服务于企业中不同的计算需求。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种电力任务分配计算管理系统，其特征在于，包括：调度分配模块、调度处理模块、数据配置传输模块和仿真分析模块；其中，
所述调度分配模块在初始化过程中进行任务预分配并生成任务分配表，并由每个计算节点读入任务分配表，根据任务分配情况初始化计算进程，计算进程常驻内存；
所述调度处理模块，用于在单个计算节点内部，采用同一类任务并行，不同类任务串行的方式进行任务调度，通过获取预分配后的计算任务数目，在指定的计算进程上，依次以并行原则实现所有的计算过程，并在一类任务计算完成后，依次启动下一类计算；在多个计算节点之间，任务调度采用完全并行的方式，不同节点之间的计算任务调度互不影响；
所述数据配置传输模块提供自动配置与手工修改的功能，其中自动配置根据各个计算节点的应用配置情况，把各个计算应用算例分配到各个计算节点中去；手工配置则手工分配计算任务或者根据自动配置的结果进行修改分配计算任务；所述预分配的数据配置还能够修改计算节点的配置、更新参数库、更新故障设置等；
所述仿真分析模块，用于：
A1.基于故障进行暂态稳定仿真；
A2.进行电网网络供电运行分析。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在调度分配中，所述任务预分配过程分为三个阶段：
a.预分配环境初始化：
在预分配前，获取每个计算节点的计算环境信息，包括CPU类型、个数、内存大小等；将这些参数信息成为预分配参照的依据；
b.故障方式计算的预分配：
调度分配模块在所有计算节点的计算环境信息基础上，根据计算能力的匹配，将需要计算的计算任务分配到每个计算节点上，在整个计算周期内计算节点只做与所预分配对应的计算任务；
c.作业固定输入数据预分配：
同种类型的作业输入数据分成两部分，即固定数据和周期性变化刷新数据；固定数据在预分配后再分配到各个计算节点上，每个计算节点为各个计算任务保留一份固定数据。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，在上述三种预分配完成后，调度分配模块上建立一个预分配故障方式的映射表；电网中的超时重发和故障重分配装置根据映射表查询每个周期的计算节点是否按时返回结果，根据查询监视结果自动屏蔽出错计算节点，调度分配模块对出错计算节点上的故障方式重新预分配，从而在出错计算节点与冗余计算节点之间作计算环境的节点转移，此时冗余节点的环境和任务是对出错计算节点的完整复制；然后，调度分配模块重新修改预分配故障方式的映射表，在整个计算周期内进行映射表实时最新。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述预分配在在线运行阶段时，将固定的参数预先存储到各个计算节点中去，所述固定的参数包括故障列表和动态参数库等；同时根据现有计算节点的情况，对各个计算任务进行预先分配，将在线运行阶段的计算任务分配固定下来，使得在线运行阶段刷新在线运行数据后就能开始计算。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在数据配置传输中，对于预分配的数据，预先被分配到各个计算节点的数据包括如下内容：
a.暂态稳定故障列表，包括各个暂态稳定的计算设置以及暂态筛选产生的新故障；
b.电压稳定计算设置,包括电压稳定的计算参数、调节量和调节方式的设置；
c.小干扰稳定计算设置,包括小干扰计算的计算参数设置；
d.静态安全分析计算设置,包括N-1搜索的范围和其他计算参数设置；
e.动态元件参数库，包括发电机、负荷、电力电子设备在内的动态元件的参数信息。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，调度分配模块预先分配好所有的计算任务后，数据配置传输模块把分配计算的信息进行存储和管理；所述信息包括各个计算节点预分配的计算任务、坏计算节点记录、最新刷新的参数库信息记录以及最新刷新的程序库记录。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述进行电网网络供电运行分析，包括：
1)配置电网网络结构；所述电网网络结构包括电网全接线方式，采用高峰运行模式和最大高峰运行模式；配置机组及负荷数据；所述机组及负荷数据包括当前电网机组和备用电网机组的发电数据，当前电网的高峰负荷、最大高峰负荷数据，备用电网的高峰负荷、最大高峰负荷数据；
2)进行稳定计算分析；针对电网的网络、发电机数据和负荷数据做电网安全稳定分析，包括三个方面的稳定计算，即功角稳定、热稳定和电压稳定；对于功角稳定和热稳定，由电网运行人员采用电网控制断面来进行稳定计算分析，所述控制断面包括热稳定和暂态稳定，以所述热稳定和暂态稳定中的限额较大值作为所述稳定控制断面的潮流极限，以使得电网调度运行人员控制电网潮流分布；对于电压稳定，所述电压稳定与无功功率相关联，采用就近安装无功电源的方式来实现，包括就地安装并联电容器、静止补偿器SVC等；
3)对于环网形式的输电网，判断热稳定限额或暂稳限额是否大于传输功率；稳定计算的限额既包括输电向受电区的限额，也包括环网之间或区域之间的输电断面传输功率；如果热稳定限额或暂稳限额不大于传输功率，则输出的稳定限额不满足传输功率的要求，此时转1)调整网络,否则进入4)；
4)判断电网是否输出受端电网和热稳定限额，如果输出了受端电网和热稳定限额，则转5)判断电网是否存在结构问题；如果输出的是暂态稳定限额或者是非受端电网，则此时电网已满足限额大于输电功率要求，结束分析；
5)在输出受端电网和热稳定限额时，判断传输功率限额是否大于用电负荷，若传输限额大于用电负荷，则结束分析；否则在受端通过电网控制措施进行配置控制，若受端电网通过电网调节手段进行配置控制后，传输功率限额仍小于受端电网用电负荷时，则对电网进行网络优化重新调整网络，然后转1)。
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