JP2919336B2 - Power system calculator - Google Patents

Power system calculator

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JP2919336B2
JP2919336B2 JP8029996A JP2999696A JP2919336B2 JP 2919336 B2 JP2919336 B2 JP 2919336B2 JP 8029996 A JP8029996 A JP 8029996A JP 2999696 A JP2999696 A JP 2999696A JP 2919336 B2 JP2919336 B2 JP 2919336B2
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將人 山本
登志之 中田
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NEC Corp
Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
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Tokyo Electric Power Co Inc
Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電力系統計算装置に
関し、特に複数の発電機および複数の負荷ならびにそれ
らを相互に連係する送電網からなる電力系統に関する解
析計算を行う電力系統計算装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power system calculation device, and more particularly to a power system calculation device for performing an analysis calculation on a power system including a plurality of generators and a plurality of loads and a transmission network interconnecting them.

【0002】[0002]

【従来の技術】電力系統は、電気事業の中核をなすもの
であり、その内容は、電力を発生する発電設備(以後、
発電機と呼ぶ)と、発電機によって発生された電力を分
配する送電設備と、負荷電力を送り出す変電設備(以
後、負荷と呼ぶ)と、それを消費する需要設備とからな
る。これらの設備間で周波数の変化や局所的な電圧変化
をおこさずに、電力系統を効率良く運用する必要があ
る。
2. Description of the Related Art The electric power system is the core of the electric power business, and its contents include power generation facilities (hereinafter, referred to as power generation facilities).
A power transmission facility that distributes the power generated by the generator, a substation facility that sends out load power (hereinafter called a load), and a demand facility that consumes the power. It is necessary to operate the power system efficiently without causing a frequency change or a local voltage change between these facilities.

【0003】電力系統の解析計算は、系統規模の拡大,
即時応答性に対する要求などから、高速処理に対する要
求が高まっている。
[0003] The analysis calculation of the electric power system is performed by expanding the system scale,
Demands for high-speed processing are increasing due to demands for immediate response.

【0004】一方、近年、マイクロプロセッサの進歩に
は目覚しいものがある。このマイクロプセッサを多数結
合した並列計算機システムを用いて電力系統計算を行う
ことにより、従来のシステムより遥かにコストパーフオ
ーマンスのよい電力系統計算装置を構築することが可能
であると期待される。
On the other hand, recent advances in microprocessors have been remarkable. By performing power system calculations using a parallel computer system in which a number of these microprocessors are coupled, it is expected that a power system calculation device with much better cost performance than conventional systems can be constructed.

【0005】一般に、電力系統の解析計算においては、
複数個の発電機および複数の負荷の内部状態に関する連
立常微分方程式を解くために、発電機および負荷の内部
状態に関する連立常微分方程式の各時間におけるデータ
を計算しては、それらの間に成立する送電網計算を繰り
返す。
[0005] Generally, in the analysis calculation of the power system,
To solve the simultaneous ordinary differential equations for the internal states of multiple generators and multiple loads, calculate the data at each time of the simultaneous ordinary differential equations for the internal states of the generators and loads, and establish them between them. Repeated grid calculations.

【0006】これらの計算の時間の割合は、用いるアル
ゴリズムによって異なる。したがって、発電機および負
荷の内部状態に関する連立常微分方程式の計算、ならび
に送電網計算の両者を効率よく行なうことが必要とな
る。
[0006] The percentage of time for these calculations depends on the algorithm used. Therefore, it is necessary to efficiently perform both the calculation of the simultaneous ordinary differential equations relating to the internal states of the generator and the load, and the calculation of the transmission network.

【0007】後者の送電網計算においては、LU分解を
用いた連立方程式の求解が主な内容となる。一般に、電
力系統の解析計算の場合、発電機と負荷間の結合数が少
ないため、解くべき連立方程式を行列として表した場
合、この行列の非零要素率は非常に小さくなる。
[0007] In the latter transmission network calculation, the main content is the solution of simultaneous equations using LU decomposition. In general, in the case of analytical calculation of a power system, the number of couplings between a generator and a load is small. Therefore, when a simultaneous equation to be solved is represented as a matrix, the non-zero element rate of this matrix becomes very small.

【0008】このような非零要素率が非常に小さい行列
の連立方程式を並列に解く場合、並列処理の粒度は細か
く、プロセッサ間の明示的な通信を必要とする分散メモ
リ型の並列計算機システムよりは、複数個のプロセッサ
がバスに接続された共有メモリ上に配置されたデータを
参照/更新しながら演算を行うバス結合共有メモリ方式
の並列計算機システムのほうが効率が良い(笠原博徳:
並列処理の為のシステムソフトウェア、情報処理Vo
l.34,No.9,pp.1134−1138(19
93)参照)。
When such simultaneous equations of a matrix having a very small non-zero element ratio are solved in parallel, the granularity of the parallel processing is fine, and a parallel memory system of a distributed memory type requiring explicit communication between processors is required. Is more efficient in a bus-coupled shared-memory parallel computer system in which a plurality of processors perform operations while referencing / updating data arranged on a shared memory connected to a bus (Hironori Kasahara:
System software for parallel processing, information processing Vo
l. 34, no. 9, pp. 1134-1138 (19
93)).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】一方、発電機および負
荷の内部状態に関する連立常微分方程式の計算において
は、データが各発電機および負荷に関して全く独立して
いる。このような計算をバス結合型共有メモリ方式の並
列計算機システムで演算した場合、本来データが全く独
立なのにもかかわらず、各プロセッサがバスを介して共
有メモリを参照するときに、同時には1台のプロセッサ
しか共有メモリを参照できないため、他のプロセッサが
計算を進められないという問題点があった。
On the other hand, in the calculation of the simultaneous ordinary differential equations relating to the internal state of the generator and the load, the data is completely independent for each generator and load. When such a calculation is performed by a parallel computer system of the bus-coupled shared memory system, when each processor refers to the shared memory via the bus at the same time, even though the data is completely independent, one processor is simultaneously used. Since only the processor can refer to the shared memory, there is a problem that other processors cannot proceed with the calculation.

【0010】さらに、バス結合型共有メモリ方式の並列
計算機システムでは、データだけでなく、プログラム
(プロセッサが実行する命令群)を参照する場合にも待
たされる事態が生じるという問題点があった。
[0010] Furthermore, in the parallel computer system of the bus-coupled shared memory system, there is a problem that a wait state occurs when referring not only to data but also to a program (instruction group executed by a processor).

【0011】本発明の目的は、送電網計算におけるバス
結合型共有メモリ方式の並列計算機システムの優位性を
確保しながら、発電機および負荷の内部状態に関する連
立常微分方程式の計算において演算の独立性を有効に活
用する電力系統計算装置を提供することにある。
[0011] It is an object of the present invention to secure the superiority of a parallel computer system of a bus-coupled shared memory system in power transmission network calculation, while maintaining the independence of operation in calculating simultaneous ordinary differential equations relating to the internal state of a generator and a load. An object of the present invention is to provide a power system calculation device that makes effective use of the power system.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係る電力系統計
算装置は、複数の発電機および複数の負荷ならびにそれ
らを相互に連係する送電網からなる電力系統に関する解
析計算を、毎時間ステップ毎に発電機および負荷の内部
状態に関する連立常微分方程式を計算しては、それらの
間に成立する送電網計算を連立方程式を解くことを繰り
返し行うことによって計算する電力系統計算装置におい
て、複数個のハードウェアの接続を可能にするバスと、
前記バスに接続されており、演算を行う中央処理装置,
この中央処理装置の実行するプログラムおよび局所メモ
リからなり、前記発電機および負荷の内部状態に関する
データのうちの当該プロセッサに割り当てられた前記発
電機および負荷の内部状態に関するデータを保持する複
数個のプロセッサと、前記バスに接続されており、前記
送電網計算に必要なデータを保持する共有メモリとを備
え、前記発電機および負荷の内部状態に関する連立常微
分方程式の計算工程においては、前記各プロセッサが前
記局所メモリ上の前記発電機および負荷の内部状態に関
するデータを用いて計算を行い、前記送電網計算を連立
方程式を解くことによって計算する工程においては、前
記各プロセッサが前記共有メモリ上の前記送電網計算に
必要なデータを用いて割り当てられた送電網計算を行う
ことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION A power system calculation apparatus according to the present invention performs analysis calculation for a power system composed of a plurality of generators and a plurality of loads and a transmission network interconnecting them, every hour step. In a power system calculation device that calculates a simultaneous ordinary differential equation relating to the internal state of a generator and a load by repeatedly solving a simultaneous equation for a transmission network calculation established between them, a plurality of hardware A bus that enables the connection of hardware,
A central processing unit connected to the bus and performing calculations;
A plurality of processors each comprising a program executed by the central processing unit and a local memory, and holding data relating to the internal state of the generator and the load assigned to the processor among the data relating to the internal state of the generator and the load; And a shared memory connected to the bus and holding data necessary for the transmission network calculation.In the step of calculating the simultaneous ordinary differential equations relating to the internal states of the generator and the load, each of the processors In the step of performing a calculation using data on the internal state of the generator and the load on the local memory and calculating the power grid calculation by solving simultaneous equations, the processors transmit the power transmission data on the shared memory. For net calculation
It is characterized in that the allocated transmission network is calculated using necessary data .

【0013】さらに、本発明に係る電力系統計算装置
は、前記発電機および負荷の内部状態に関する連立常微
分方程式の計算工程においては、前記各プロセッサが、
当該プロセッサに割り当てられた前記発電機および負荷
に関する送電網の接続端子電圧データを前記共有メモリ
から読み出した後、前記局所メモリに存在する、当該プ
ロセッサに割り当てられた前記発電機および負荷の内部
状態に関するデータを用いてルンゲ・クッタ法に基づい
て独立に計算し、その結果得られる発電機の内部誘起電
,発電機のアドミッタンスおよび負荷のアドミッタン
スを前記共有メモリに転送し、前記送電網計算を連立方
程式を解くことによって計算する工程においては、前記
各プロセッサが、前記共有メモリ上の前記発電機の内部
誘起電圧,発電機のアドミッタンスおよび負荷のアドミ
ッタンスを参照および更新しながら当該プロセッサに割
り当てられた送電網計算を実行する。
Further, in the power system calculating apparatus according to the present invention, in the step of calculating the simultaneous ordinary differential equations relating to the internal states of the generator and the load, each of the processors includes:
After reading the connection terminal voltage data of the power grid regarding the generator and the load assigned to the processor from the shared memory, the internal state of the generator and the load assigned to the processor and existing in the local memory is stored. data using the independently calculated based on the Runge-Kutta method, to transfer the internal induced voltage of the resulting generator, the Adomittan <br/> scan of the admittance and the load of the generator in the shared memory, wherein the transmission net calculate the coalition side
In the step of calculating by solving the equation, each of the processors is connected to the inside of the generator on the shared memory.
Induced voltage, generator admittance and load admittance
Perform grid calculations assigned to the processor while referring to and updating the stance .

【0014】また、本発明に係る電力系統計算装置は、
前記発電機および負荷の内部状態に関する連立常微分方
程式の計算工程で、これを台形公式に基づいて前記発電
機および負荷の内部状態を示す変数の修正方程式と、前
記送電網の状態を示す変数の修正方程式とを連立させて
ニュートン・ラフソン法を用いて反復修正により各状態
変数解を求める場合において、発電機および負荷に関す
る送電網の接続端子電圧データを前記共有メモリから読
み出した後に前記発電機および負荷の内部状態変数に関
する方程式の残差ならびに修正方程式係数行列(ヤコビ
行列)の要素を当該プロセッサに割り当てられた前記発
電機および負荷の内部状態に関するデータを用いて独立
に計算して前記局所メモリに蓄え、前記送電網の状態変
数に関する方程式の残差および修正方程式係数行列(ヤ
コビ行列)の要素は、前記局所メモリおよび前記共有メ
モリに蓄えられた送電網計算に必要なデータを用いて当
該プロセッサに割り当てられた送電網計算に必要なデー
タを用いて計算し、その結果を前記共有メモリに蓄え、
前記修正方程式の計算工程においては、前記発電機およ
び負荷に関する修正方程式係数行列については、当該プ
ロセッサに割り当てられた要素のLU分解および前進消
去演算を当該局所メモリの残差およびヤコビ行列の要素
を参照/更新しながら独立に実行し、さらに前記LU分
解および前進消去演算による発電機および負荷の計算に
伴い前記送電網に関する部分のデータを更新する必要が
ある場合は前記共有メモリ上のデータを更新し、前記送
電網の修正方程式係数行列および残差については、当該
プロセッサに割り当てられた要素のLU分解および前進
消去演算を前記各プロセッサが前記共有メモリ上のデー
タを参照/更新しながら実行し、前記送電網の状態変数
に関する修正量を、前記各プロセッサが前記共有メモリ
上のデータを用いて後退代入計算を前進消去を施した残
差に施すことにより決定し、前記発電機および負荷に関
する状態変数の修正量を、前記各プロセッサが前記共有
メモリから前記送電網の状態変数の修正量データを読み
出した後に当該局所メモリ上のヤコビ行列ならびに前進
消去および後退代入を施した残差データを参照して後退
代入計算により決定して全状態変数を修正し、これを全
状態変数の修正量が小さくなるまで繰り返し計算を行
う。
[0014] The power system calculation device according to the present invention includes:
In the process of calculating a simultaneous ordinary differential equation relating to the internal state of the generator and the load, a correction equation of a variable indicating the internal state of the generator and the load based on the trapezoidal formula, and a variable indicating the state of the power transmission network. In the case where each state variable solution is obtained by iterative correction using the Newton-Raphson method by simultaneously linking the correction equation and the system, after reading the connection terminal voltage data of the power grid regarding the generator and the load from the shared memory, the generator and The residuals of the equations relating to the internal state variables of the load and the elements of the modified equation coefficient matrix (Jacobi matrix) are independently calculated using the data relating to the internal state of the generator and the load assigned to the processor, and stored in the local memory. The residuals of the equations relating to the state variables of the power grid and the elements of the modified equation coefficient matrix (Jacobi matrix) The calculated using the data necessary to the grid computing assigned to the processor with data necessary for stored was power grid calculated local memory and the shared memory, stored the result in the shared memory,
In the step of calculating the correction equation, for the correction equation coefficient matrix relating to the generator and the load, refer to the residual and the Jacobian matrix element of the local memory for the LU factorization and forward elimination of the elements allocated to the processor. If the data of the portion relating to the power transmission network needs to be updated in accordance with the calculation of the generator and the load by the LU decomposition and the forward elimination operation, the data on the shared memory is updated. , For each of the corrected equation coefficient matrix and the residual of the power transmission network, each processor executes an LU factorization and forward elimination operation of elements assigned to the processor while referring / updating data on the shared memory, Each processor uses the data on the shared memory to determine the amount of correction related to the state variable of the power grid. Determined by performing the backward substitution calculation on the residual subjected to forward elimination, the amount of correction of the state variables related to the generator and the load, each processor from the shared memory the amount of correction data of the state variable of the power grid from the shared memory After the reading, the Jacobi matrix on the local memory and the residual data subjected to forward elimination and back substitution are determined by back substitution calculation to correct all state variables, and the correction amount of all state variables is reduced. Repeat calculations until it is.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して詳細に説明する。
Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0016】[0016]

【実施例】図1は、本発明の一実施例に係る電力系統計
算装置1の構成を示すブロック図である。本実施例の電
力系統計算装置1は、複数個のプロセッサ10と、共有
メモリ16とが、バス15で結合された形態になってい
る。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a power system calculation apparatus 1 according to one embodiment of the present invention. The power system calculation device 1 of the present embodiment has a configuration in which a plurality of processors 10 and a shared memory 16 are connected by a bus 15.

【0017】各プロセッサ10は、中央処理装置11
と、局所メモリ12とからなる。
Each processor 10 includes a central processing unit 11
And the local memory 12.

【0018】局所メモリ12は、プロセッサ10が実行
するプログラム13と、当該プロセッサ10が担当する
発電機および負荷の内部状態に関するデータ(発電機・
負荷データと略記する)14とを保持する。
The local memory 12 stores a program 13 to be executed by the processor 10 and data (generator /
14 (abbreviated as load data).

【0019】共有メモリ16は、送電網計算に必要なデ
ータ(送電網計算用データと略記する)17を保持す
る。
The shared memory 16 retains data (abbreviated as power transmission network calculation data) 17 necessary for power transmission network calculation.

【0020】図2は、本実施例の電力系統計算装置1に
おいて、電力系統計算のうちの過渡安定度計算をルンゲ
・クッタ(Runge−Kutta)法で実行した場合
の全体の処理の流れを示している。図2を参照すると、
この処理は、基本的に、各時間ステップにおいて、発電
機・負荷に関する計算工程21および送電網計算工程2
2を4回繰り返すようになっている。
FIG. 2 shows the overall processing flow when the transient stability calculation of the power system calculation is executed by the Runge-Kutta method in the power system calculation device 1 of the present embodiment. ing. Referring to FIG.
This processing is basically performed in each time step in the calculation step 21 relating to the generator / load and the transmission network calculation step 2.
Step 2 is repeated four times.

【0021】本実施例の電力系統計算装置1において説
明する過渡安定度計算は、基本的には、Mg 個の発電機
と、Ml 個の負荷とに関して、送電網計算を含む連立常
微分方程式を解く問題である。
The transient stability calculations described in the power system computing device 1 of the present embodiment is basically a M g-number of the generator, with respect to the M l number of loads, simultaneous ordinary differential including transmission network calculation This is the problem of solving equations.

【0022】これを並列に解く手法としては、n(正整
数)台のプロセッサ10があった場合、Mg 個の発電機
と、Ml 個の負荷とを、各プロセッサ10に均等に割り
当てる。
[0022] The this is a method for solving in parallel, if there is n (a positive integer) base processor 10, and M g-number generator, and M l number of loads, equally assigned to each processor 10.

【0023】また、送電網計算工程22に関しては、行
毎に、各プロセッサ10に割り当てる。
The transmission network calculation step 22 is assigned to each processor 10 for each row.

【0024】一般に、1個の発電機に関しては、入力と
して、電圧
In general, for one generator, the input is a voltage

【外1】 g および電流[Outside 1] g and current

【外2】 g を受けて連立常微分方程式が存在し、その結果、発電
機の内部誘起電圧
[Outside 2] g , a simultaneous ordinary differential equation exists, and as a result, the internal induced voltage of the generator

【外3】 g および内部インピーダンス1/[Outside 3] g and internal impedance 1 /

【外4】 g が得られる。[Outside 4] g is obtained.

【0025】一方、1個の負荷に関しては、端子電圧On the other hand, for one load, the terminal voltage

【外5】 1 を入力として、アドミッタンス[Outside 5] Admittance with 1 as input

【外6】 1 が得られる。[Outside 6] 1 is obtained.

【0026】これらの発電機および負荷は、互いに送電
網を通して接続されているので、数1という関係が成立
する。
Since these generators and loads are connected to each other through a power transmission network, the relationship expressed by the following equation is established.

【0027】[0027]

【数1】 (Equation 1)

【0028】ここで、Here,

【外7】 は端子電圧であり、発電機の場合は[Outside 7] Is the terminal voltage, for generators

【外8】 g 、負荷の場合は[Outside 8] g for load

【外9】 1 である。また、[Outside 9] Is one. Also,

【外10】 は、送電網アドミッタンス行列である。数1を解くこと
により、端子電圧
[Outside 10] Is the grid admittance matrix. Solving Equation 1 gives the terminal voltage

【外11】 が得られる。[Outside 11] Is obtained.

【0029】また、発電機の内部誘起電圧The internal induced voltage of the generator

【外12】 g と、発電機の端子電圧[Outside 12] g and the terminal voltage of the generator

【外13】 g および電流[Outside 13] g and current

【外14】 g との間には、数2という関係が成り立つので、発電機
の電流
[Outside 14] Since the relationship expressed by Equation 2 holds between g and g , the generator current

【外15】 g が得られる。[Outside 15] g is obtained.

【0030】[0030]

【数2】 (Equation 2)

【0031】図3は、図2中の発電機・負荷に関する計
算工程21をより詳細に説明する流れ図である。各プロ
セッサ10は、割り当てられた発電機の個数分だけ、発
電機の演算工程30を実行する。
FIG. 3 is a flowchart for explaining in more detail the calculation step 21 relating to the generator / load in FIG. Each processor 10 performs the generator operation process 30 by the number of assigned generators.

【0032】発電機の演算工程30に関しては、以下の
常微分方程式が成り立っている(関根泰次:電力系統過
渡解析,オーム社(1984),pp.377参照)。
The following ordinary differential equation is established for the operation step 30 of the generator (see Yasuji Sekine: Transient analysis of power system, Ohmsha (1984), pp. 377).

【0033】回転子運動方程式に関しては、数3および
数4が成り立っている。
Equations (3) and (4) hold for the equation of rotor motion.

【0034】[0034]

【数3】 (Equation 3)

【0035】[0035]

【数4】 (Equation 4)

【0036】鎖交磁束の変化式に関しては、数5,数
6,数7および数8が成り立っている。
Equations (5), (6), (7) and (8) hold for the change equation of the linkage flux.

【0037】[0037]

【数5】 (Equation 5)

【0038】[0038]

【数6】 (Equation 6)

【0039】[0039]

【数7】 (Equation 7)

【0040】[0040]

【数8】 (Equation 8)

【0041】自動電圧調整装置特性式に関しては、数9
が成り立っている。
With respect to the characteristic formula of the automatic voltage regulator, Equation 9
Holds.

【0042】[0042]

【数9】 (Equation 9)

【0043】調速機特性式に関しては、数10が成り立
っている。
Equation (10) holds for the governor characteristic equation.

【0044】[0044]

【数10】 (Equation 10)

【0045】各プロセッサ10は、共有メモリ16から
直前の送電網計算工程22で得られた当該発電機の端子
電圧
Each processor 10 calculates the terminal voltage of the generator obtained from the shared memory 16 in the immediately preceding transmission network calculation step 22.

【外16】 g を元に、当該発電機の電流[Outside 16] g , the current of the generator

【外17】 g および発電機内の内部変数の値をルンゲ・クッタ法に
基づき計算し、最終的にアドミッタンス
[Outside 17] g and the internal variables in the generator are calculated based on the Runge-Kutta method, and finally the admittance

【外18】 g および発電機の内部誘起電圧[Outside 18] g and generator internal induced voltage

【外19】 g から計算した数1の左辺の係数値および右辺の値を共
有メモリ16に書き込む。
[Outside 19] The coefficient value on the left side and the value on the right side of Equation 1 calculated from g are written in the shared memory 16.

【0046】その後、各プロセッサ10は、割り当てら
れた負荷の個数分だけ、負荷の演算工程31を実行す
る。
Thereafter, each processor 10 executes the load calculation step 31 by the number of assigned loads.

【0047】負荷の演算工程31に関しては、数11,
数12および数13の常微分方程式が成り立っている
(山本将人:系統電圧安定解析のための動的負荷モデ
ル,電気学会論文誌,B,Vol.114−B,No.
12,pp.1273−1279(1994)参照)。
Regarding the load calculating step 31, the following equation (11) is used.
Equations (12) and (13) hold (Masato Yamamoto: Dynamic Load Model for System Voltage Stability Analysis, Transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan, B, Vol. 114-B, No.
12, pp. 1273-1279 (1994)).

【0048】[0048]

【数11】 [Equation 11]

【0049】[0049]

【数12】 (Equation 12)

【0050】[0050]

【数13】 (Equation 13)

【0051】各プロセッサ10は、共有メモリ16から
直前の送電網計算工程22で得られた当該負荷の電圧
Each processor 10 reads the voltage of the load obtained from the shared memory 16 in the immediately preceding transmission network calculation step 22.

【外20】 1 を元に、負荷内の内部変数の値をルンゲ・クッタ法に
基づき計算し、最終的にアドミッタンス
[Outside 20] Based on 1 , the value of the internal variable in the load is calculated based on the Runge-Kutta method, and finally the admittance is calculated.

【外21】 1 から計算した数1の左辺の係数値を共有メモリ16に
書き込む。
[Outside 21] Writing the number 1 of the left side of coefficients calculated from 1 to the shared memory 16.

【0052】なお、ルンゲ・クッタ法に基づく演算工程
34に要する実行時間は、共有メモリ読み出し工程32
および共有メモリ書き込み工程33に要する時間より遥
かに大きい。
The execution time required for the operation step 34 based on the Runge-Kutta method is the same as that of the shared memory read step 32.
And the time required for the shared memory writing step 33 is much longer.

【0053】また、ルンゲ・クッタ法に基づく演算工程
34では、各プロセッサ10は、全く独立に演算を実行
することが可能である。
In the operation process 34 based on the Runge-Kutta method, each processor 10 can execute the operation completely independently.

【0054】図4は、図2中の送電網計算工程22をよ
り詳細に説明する流れ図である。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the transmission network calculation step 22 in FIG. 2 in more detail.

【0055】送電網計算工程22では、数1を、ルンゲ
・クッタ法に基づく演算工程34で得られた発電機の内
部誘起電圧
In the transmission network calculation step 22, the equation 1 is obtained by calculating the internal induced voltage of the generator obtained in the calculation step 34 based on the Runge-Kutta method.

【外22】 g ,発電機のアドミッタンス[Outside 22] g , generator admittance

【外23】 g および負荷のアドミッタンス[Outside 23] g and load admittance

【外24】 1 を元に解く。すなわち、数1より、端子電圧[Outside 24] Solve based on 1 . That is, from equation 1, the terminal voltage

【外25】 を求める。[Outside 25] Ask for.

【0056】連立方程式の求解は、LU分解・前進消去
工程40と、後退代入工程41とで占められる。この処
理の中では、LU分解の処理が最も処理時間が長い。し
たがって、図5を用いてLU分解の並列実行に関してよ
り詳細に説明する。
The solution of the simultaneous equations is occupied by an LU decomposition / forward elimination step 40 and a backward substitution step 41. Among these processes, the LU decomposition process has the longest processing time. Therefore, the parallel execution of LU decomposition will be described in more detail with reference to FIG.

【0057】一般に、LU分解は、以下のステップで実
行される。以下では、LU分解の対象となるn*n行列
を(nは行列の大きさ)
In general, LU decomposition is performed in the following steps. In the following, an n * n matrix to be subjected to LU decomposition is defined as (n is the size of the matrix).

【外26】 と表し、[Outside 26] And

【外27】 の第i行、第j列の要素をai,j と表すものとする。こ
のとき、LU分解の外積形式の処理は、以下のように表
される(津田春夫:数値処理プログラミング,pp.1
21−123,岩波書店,参照)。
[Outside 27] Let the element at the i-th row and j-th column be represented by a i, j . At this time, the processing of the outer product form of the LU decomposition is represented as follows (Hario Tsuda: Numerical Processing Programming, pp. 1)
21-123, Iwanami Shoten).

【0058】第k行(k=1〜n)に関しては、以下を
繰り返す。 −ak,k =1/ak,k −第i行(i=k+1〜n)に関しては、以下を繰り返
す。 *ai,k =ai,k *ak,k *第j列(j=k+1〜n)に関しては、以下を繰り返
す。 ・ai,j =ai,j −ai,k *aK,J
The following is repeated for the k-th row (k = 1 to n). -A k, k = 1 / a k, k -For the i-th row (i = k + 1 to n), the following is repeated. * A i, k = a i, k * ak, k * The following is repeated for the j-th column (j = k + 1 to n).・ A i, j = a i, j −a i, k * a K, J

【0059】LU分解においては、各プロセッサ10が
行毎に処理を担当する。処理自体は、分解する第k行を
k=1〜nまで繰り返す処理(50)で行われる。
In the LU decomposition, each processor 10 is in charge of processing for each row. The process itself is performed in a process (50) in which the k-th row to be decomposed is repeated from k = 1 to n.

【0060】当該処理内では、第k行を担当するプロセ
ッサ10は、当該行まで達したことを他のプロセッサ1
0に通知する。他のプロセッサ10は、通知が来るまで
処理を待つ。
In this process, the processor 10 in charge of the k-th row notifies other processors 1 that the row has been reached.
Notify 0. Other processors 10 wait for processing until a notification is received.

【0061】その後、各プロセッサ10は、第(k+
1)行から第n行のうちの当該プロセッサ10が担当す
る第i行に関して、第k行の値を元に、担当する行の各
要素の新しい値を計算する(工程51)。すなわち、第
i行第k列の要素ai,k の値を更新した後、第i行の第
k列から第n列までの第j列の各要素の計算を行ない
(工程52)、要素ai,j の値を求める。なお、実際の
計算では、行列が疏行列のため、非零の値を持つ要素に
だけ演算が行われる。
Thereafter, each processor 10 executes the (k +
1) With respect to the i-th row assigned to the processor 10 out of the rows from the n-th row, a new value of each element of the assigned row is calculated based on the value of the k-th row (step 51). That is, after updating the value of the element a i, k in the i-th row and the k-th column, the calculation of each element in the j-th column from the k-th column to the n-th column in the i-th row is performed (step 52). Find the value of a i, j . In the actual calculation, since the matrix is a canonical matrix, the operation is performed only on elements having non-zero values.

【0062】LU分解・前進消去工程40では、ヤコビ
行列の各要素ai,j の値は全て共有メモリ16上に配置
されている。この部分では、本来ピボット行の値を読み
出すときに発生するプロセッサ間通信を共有メモリ16
を用いることにより代行している。
In the LU factorization / forward erasure step 40, the values of each element a i, j of the Jacobian matrix are all arranged on the shared memory 16. In this part, the inter-processor communication that occurs when reading the value of the pivot row is performed by the shared memory 16.
It is acting by using.

【0063】データを共有している処理が多いLU分解
・前進消去工程40では、バス結合型共有メモリ方式の
並列計算機システムの優位性を確保している。
In the LU disassembly / forward erasure step 40 in which many processes share data, the superiority of the bus-coupled shared memory type parallel computer system is secured.

【0064】図6は、本実施例の電力系統計算装置1に
おける過渡安定度計算を台形公式で実行した場合の全体
の処理の流れを示している。
FIG. 6 shows the flow of the entire processing when the transient stability calculation in the power system calculation device 1 of the present embodiment is executed by the trapezoidal rule.

【0065】基本的には、各時間ステップにおいて、収
束条件が成立するまでニュートン・ラフソン法の処理6
0、すなわち、発電機,負荷および送電網の状態方程式
に関する残差計算工程61と、発電機,負荷および送電
網の状態変数の修正量を求める修正方程式のヤコビ行列
要素計算工程62と、発電機,負荷および送電網の修正
方程式係数行列(以下、ヤコビ行列という)のLU分
解,前進消去および後退代入工程63とを繰り返す。
Basically, in each time step, the processing 6 of the Newton-Raphson method is performed until the convergence condition is satisfied.
0, that is, a residual calculation step 61 relating to a state equation of a generator, a load, and a transmission network; a Jacobian matrix element calculation step 62 of a correction equation for obtaining a correction amount of a state variable of the generator, load, and the transmission network; , Load and transmission network correction equation coefficient matrix (hereinafter, Jacobi matrix), LU decomposition, forward elimination and backward substitution step 63 are repeated.

【0066】ここで、台形公式による解法について述べ
る。前記発電機に関する常微分方程式(数3〜数10)
および前記負荷に関する常微分方程式(数11)を台形
公式を用いて時間微分した方程式を得る。この方程式と
前記発電機および負荷に関する代数方程式(数2および
記載を省略してある同類の式)ならびに前記送電網に関
する代数方程式を連立させて解くとき、この方程式を数
14で表す。
Here, the solution by the trapezoidal rule will be described. Ordinary differential equations for the generator (Equations 3 to 10)
And an equation obtained by time-differentiating the ordinary differential equation (Equation 11) regarding the load by using the trapezoidal rule. When this equation, the algebraic equation relating to the generator and the load (equation 2 and a similar equation omitted from the description), and the algebraic equation relating to the power transmission network are simultaneously solved, this equation is represented by equation 14.

【0067】[0067]

【数14】 [Equation 14]

【0068】ここで、Here,

【外28】 は、前記発電機および負荷ならびに送電網の全ての状態
変数を示す。
[Outside 28] Indicates all the state variables of the generator and load and the grid.

【0069】数14の連立方程式は、非線形方程式であ
り、数値解法としてニュートン・ラフソン法を用いると
き、修正方程式は数15となる。
The simultaneous equations in Equation 14 are nonlinear equations, and when the Newton-Raphson method is used as a numerical solution, the correction equation becomes Equation 15.

【0070】[0070]

【数15】 (Equation 15)

【0071】ここで、1,2,…,i,…,nは連立方
程式の各方程式および各状態変数に付ける識別番号、左
辺の行列は連立方程式の係数行列であり、ヤコビ行列と
呼ばれるものである。{Δxi }は各状態変数暫定解に
加える修正量ベクトル、{ri }は各方程式に各状態変
数暫定解を代入したときの残差ベクトルを示す。
Here, 1, 2,..., I,..., N are identification numbers assigned to each equation and each state variable of the simultaneous equations, and the matrix on the left side is a coefficient matrix of the simultaneous equations, which is called a Jacobian matrix. is there. {Δx i } indicates a correction amount vector to be added to each state variable provisional solution, and {r i } indicates a residual vector when each state variable provisional solution is substituted into each equation.

【0072】図7は、図6のニュートン・ラフソン法の
処理60をより詳細に示したものである。
FIG. 7 shows the processing 60 of the Newton-Raphson method of FIG. 6 in more detail.

【0073】各プロセッサ10には、機械的に発電機お
よび負荷が割り当てられる。また、送電網に関しては、
送電網の発電機または負荷との接続端子を発電機および
負荷が割り当てられたプロセッサ10に、ノードの分だ
け機械的に割り振られている。
Each processor 10 is mechanically assigned a generator and a load. As for the power grid,
The connection terminals of the transmission network to the generators or loads are mechanically allocated to the processors 10 to which the generators and loads are assigned, by the number of nodes.

【0074】図8は、ヤコビ行列の構造を示したもの
で、点線で囲まれたブロック内に非零の行列要素が存在
するブロックにはハッチングが施してあり、全ての行列
要素が零のブロックにはハッチングを施していない。た
だし、ハッチングを施したブロックにおいても、全ての
行列要素が非零ではない。
FIG. 8 shows the structure of the Jacobian matrix. Blocks in which non-zero matrix elements are present in blocks surrounded by dotted lines are hatched, and blocks having all matrix elements are zero. Is not hatched. However, even in the hatched blocks, not all matrix elements are non-zero.

【0075】ハッチングを施していないブロックは、全
ての場合に演算の必要がない。ニュートン・ラフソン法
の演算は、図8が示す構造的特徴を利用して、以下に述
べるデータの読み出しおよび書き込みに要する時間が小
さくなるように、データのメモリ配置を行う。すなわ
ち、前記発電機・負荷データ14は局所メモリ12に保
存し、前記送電網計算用データ17は共有メモリ16に
保存する。
Blocks that are not hatched do not need to be operated in all cases. The calculation of the Newton-Raphson method uses the structural features shown in FIG. 8 to arrange data in a memory so that the time required for reading and writing data described below is reduced. That is, the generator / load data 14 is stored in the local memory 12, and the transmission network calculation data 17 is stored in the shared memory 16.

【0076】各プロセッサ10は、担当する発電機およ
び負荷に関し、発電機の端子電圧
Each processor 10 has a terminal voltage of the generator with respect to the generator and load in charge.

【外29】 g および負荷の端子電圧[Outside 29] g and load terminal voltage

【外30】 1 を共有メモリ16から読み出した後(工程32)、各
プロセッサ10の局所メモリ12を用いながら、担当す
る発電機,負荷および送電網の状態方程式に関する残差
計算工程61と、発電機,負荷および送電網に関する修
正方程式のヤコビ行列要素計算工程62と、発電機・負
荷に関するヤコビ行列のLU分解および前進消去計算工
程71とを行う。そして、結果として得られる発電機・
負荷の送電網との接点部分のヤコビ行列要素の更新デー
タを共有メモリ16に蓄える工程33を行う。
[Outside 30] After reading 1 from the shared memory 16 (step 32), using the local memory 12 of each processor 10, the residual calculation step 61 relating to the state equation of the generator, load and transmission network in charge, and the generator, load and A Jacobi matrix element calculation step 62 of a correction equation relating to the power transmission network and an LU decomposition and forward elimination calculation step 71 of the Jacobi matrix relating to the generator / load are performed. And the resulting generator
A step 33 of storing update data of the Jacobian matrix element at the point of contact of the load with the power transmission network in the shared memory 16 is performed.

【0077】なお、担当する発電機,負荷および送電網
の状態方程式に関する残差計算工程61,発電機,負荷
および送電網に関する修正方程式のヤコビ行列要素計算
工程62,ならびに発電機,負荷に関するヤコビ行列の
LU分解および前進消去計算工程71に要する実行時間
は、共有メモリ読み出し工程32および共有メモリ書き
込み工程33に要する時間より遥かに大きい。
It should be noted that a residual calculation step 61 relating to the state equation of the generator, load and transmission network in charge, a Jacobian matrix element calculation step 62 for correction equations relating to the generator, load and transmission network, and a Jacobian matrix relating to the generator and load The execution time required for the LU decomposition and forward erasure calculation step 71 is much longer than the time required for the shared memory read step 32 and the shared memory write step 33.

【0078】また、担当する発電機,負荷および送電網
の状態方程式に関する残差計算工程61,発電機,負荷
および送電網に関する修正方程式のヤコビ行列要素計算
工程62,ならびに発電機・負荷に関するヤコビ行列の
LU分解および前進消去計算工程71では、各プロセッ
サ10は、全く独立に演算を実行することが可能であ
る。
Further, a residual calculation step 61 relating to a state equation of a generator, a load and a transmission network in charge, a Jacobian matrix element calculation step 62 of a correction equation relating to a generator, a load and a transmission network, and a Jacobian matrix relating to a generator / load In the LU decomposition and forward elimination calculation step 71, each processor 10 can execute an operation completely independently.

【0079】その後、各プロセッサ10は、共有メモリ
16を参照し、頻繁に互いに(共有メモリ16のデータ
を更新することにより通信しながら)送電網に関するヤ
コビ行列のLU分解および前進消去計算工程72と、送
電網に関する後退代入計算工程73とを実行する。
Thereafter, each processor 10 refers to the shared memory 16 and frequently performs the LU decomposition and forward elimination calculation step 72 of the Jacobian matrix relating to the power transmission network (while communicating by updating the data in the shared memory 16). And a backward substitution calculation step 73 for the power transmission network.

【0080】工程72および工程73については、LU
分解・前進消去工程40および後退代入工程41と同様
の方法で処理が行われる。
Steps 72 and 73 are described in LU
Processing is performed in the same manner as in the disassembling / forward erasing step 40 and the backward substitution step 41.

【0081】その後、各プロセッサ10は、共有メモリ
16上にある、送電網の状態変数の修正量を読み出した
後、局所メモリ12にある発電機および負荷に関する後
退代入工程74を独立に行う。
Then, after reading the amount of correction of the state variable of the power grid in the shared memory 16, each processor 10 independently performs the backward substitution step 74 regarding the generator and load in the local memory 12.

【0082】その後、各プロセッサ10は、局所メモリ
12を参照しながら、全状態変数のうちの各プロセッサ
10に割り当てられたものに関して修正工程75を実行
する。
Thereafter, each processor 10 executes the correction step 75 with reference to the local memory 12 for all of the state variables assigned to each processor 10.

【0083】前記送電網に関する後退代入の結果、送電
網に関する状態変数暫定解の修正量が求まり、共有メモ
リ16に蓄えられる。
As a result of the backward substitution regarding the power transmission network, the correction amount of the provisional solution of the state variable regarding the power transmission network is obtained and stored in the shared memory 16.

【0084】引き続いて、各プロセッサ10は、共有メ
モリ16からそれぞれのプロセッサ10が分担する発電
機および負荷と送電網との接点部分の状態変数暫定解の
修正量を読み出し、それらを用いて発電機および負荷に
関する後退代入計算工程74を行い、発電機および負荷
に関する状態変数暫定解の修正量を得、それぞれの局所
メモリ12に蓄える。
Subsequently, each processor 10 reads, from the shared memory 16, the generator and the amount of correction of the provisional solution of the state variable at the point of contact between the load and the transmission network, which are shared by the respective processors 10, and uses them to generate the generator Then, a backward substitution calculation step 74 relating to the load and the load is performed to obtain a correction amount of the provisional solution of the state variable relating to the generator and the load, and the correction amount is stored in each local memory 12.

【0085】その後、各プロセッサ10は、発電機およ
び負荷ならびに送電網に関する状態変数暫定解
Thereafter, each processor 10 executes a provisional solution of the state variables relating to the generator and load and the grid.

【外31】 ’に修正量Δ[Outside 31] 'To the correction amount Δ

【外32】 を加える数16による修正計算工程75により、各状態
変数解を更新する。
[Outside 32] The state variable solution is updated in a correction calculation step 75 according to the equation (16).

【0086】[0086]

【数16】 (Equation 16)

【0087】この一連の演算を、全状態変数の修正量が
十分に小さくなるまで繰り返し、繰り返し終了のときの
暫定解を解とする。
This series of operations is repeated until the correction amount of all state variables becomes sufficiently small, and the provisional solution at the end of the repetition is regarded as a solution.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
送電網計算工程に関しては、バス結合型共有メモリ方式
の並列計算機システムの優位性を確保しているという効
果がある。
As described above, according to the present invention,
As for the transmission network calculation process, there is an effect that the superiority of the parallel computer system of the bus-coupled shared memory system is secured.

【0089】一方、発電機および負荷の内部状態に関す
る連立常微分方程式の計算工程においては、各プロセッ
サが当該プロセッサの局所メモリを用いて演算を行うた
め、バス上の共有メモリを参照する必要がないので、バ
ス参照競合による性能低下が生じないという利点があ
る。
On the other hand, in the process of calculating the simultaneous ordinary differential equations relating to the internal state of the generator and the load, each processor performs an operation using the local memory of the processor, so that it is not necessary to refer to the shared memory on the bus. Therefore, there is an advantage that performance degradation due to bus reference conflict does not occur.

【0090】また、送電網計算工程ならびに発電機・負
荷に関する計算工程の両方において、各プロセッサは当
該プロセッサの命令を局所メモリから読み出すため、命
令読み出しに関する性能低下が生じないという利点があ
る。
Further, in both the transmission network calculation step and the generator / load calculation step, each processor reads the instruction of the processor from the local memory, so that there is an advantage that the performance of reading the instruction does not decrease.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る電力系統計算装置の構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a power system calculation device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例の電力系統計算装置におけるルンゲ・
クッタ法に基づく電力系統計算の一例を示す流れ図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a runge and a power system in the power system calculation apparatus according to the embodiment;
4 is a flowchart illustrating an example of a power system calculation based on the Kutta method.

【図3】図2中の発電機・負荷の内部状態に関する連立
常微分方程式の計算工程をより詳細に説明する流れ図で
ある。
FIG. 3 is a flowchart illustrating in more detail a process of calculating a simultaneous ordinary differential equation relating to the internal state of the generator / load in FIG. 2;

【図4】図2中の送電網計算工程をより詳細に説明する
流れ図である。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a transmission network calculation step in FIG. 2 in more detail;

【図5】図4中のLU分解・前進消去工程の並列実行に
関して説明する流れ図である。
FIG. 5 is a flowchart illustrating parallel execution of an LU disassembly / forward erasure process in FIG. 4;

【図6】本実施例の電力系統計算装置における台形公式
に基づく電力系統計算の一例を示す流れ図である。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a power system calculation based on the trapezoidal rule in the power system calculation device of the present embodiment.

【図7】図6中のニュートン・ラフソン法の処理をより
詳細に説明する流れ図である。
FIG. 7 is a flowchart for explaining the processing of the Newton-Raphson method in FIG. 6 in more detail;

【図8】ヤコビ行列の構造を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a structure of a Jacobi matrix.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電力系統計算装置 10 プロセッサ 11 中央処理装置 12 局所メモリ 13 プログラム 14 発電機・負荷データ 15 バス 16 共有メモリ 17 送電網計算用データ 21 発電機・負荷に関する計算工程 22 送電網計算工程 30 発電機の演算工程 31 負荷の演算工程 32 共有メモリ読み出し工程 33 共有メモリ書き込み工程 34 ルンゲ・クッタ法に基づく演算工程 40 LU分解・前進消去工程 41 後退代入工程 42 前進消去工程 50 ピボット行(k)を1からnまで繰り返す工程 51 第(k+1)行からn行までのうち担当している
行(i)の要素を更新する工程 52 第i行の第(k+1)列から第n列までの要素を
更新する工程 60 ニュートン・ラフソン法の処理工程 61 発電機,負荷および送電網の状態変数に関する方
程式の残差計算工程 62 発電機,負荷および送籠網のヤコビ行列要素計算
工程 63 発電機,負荷および送電網のヤコビ行列のLU分
解,前進消去および後退代入工程 64 状態変数の修正および時間更新工程 71 発電機・負荷に関するヤコビ行列のLU分解およ
び前進消去計算工程 72 送電網に関するヤコビ行列のLU分解および前進
消去計算工程 73 送電網に関する後退代入計算工程 74 発電機・負荷に関する後退代入計算工程 75 全状態変数の修正工程
REFERENCE SIGNS LIST 1 power system calculation device 10 processor 11 central processing unit 12 local memory 13 program 14 generator / load data 15 bus 16 shared memory 17 data for power grid calculation 21 calculation process for generator / load 22 power grid calculation process 30 generator Calculation step 31 Load calculation step 32 Shared memory reading step 33 Shared memory writing step 34 Calculation step based on Runge-Kutta method 40 LU disassembly / forward erasing step 41 Backward substitution step 42 Forward erasing step 50 Pivot row (k) from 1 Steps to be repeated up to n 51 Steps of updating the element of the assigned row (i) from the (k + 1) th row to the nth row 52 Updating the elements of the (k + 1) th column to the nth column of the ith row Process 60 Processing process of Newton-Raphson method 61 For generator, load and transmission network state variables Calculating the residuals of the equations to be performed 62 generating the Jacobian matrix elements of the generator, load and transmission network 63 LU decomposition, forward elimination and backward substitution of the Jacobian matrix of the generator, load and transmission network 64 correcting the state variables and time Update Step 71 LU Decomposition of Jacobian Matrix and Forward Elimination Calculation Step for Generator / Load 72 LU Decomposition of Jacobian Matrix and Forward Elimination Calculation Step for Transmission Network 73 Backward Substitution Calculation Step for Transmission Network 74 Backward Substitution Calculation Step for Generator / Load 75 Correction process of all state variables

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−33933(JP,A) 特開 平6−261453(JP,A) 特開 平3−256525(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02J 3/00 - 5/00 Continuation of the front page (56) References JP-A-58-33933 (JP, A) JP-A-6-261453 (JP, A) JP-A-3-256525 (JP, A) (58) Fields investigated (Int) .Cl. 6 , DB name) H02J 3/00-5/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数の発電機および複数の負荷ならびに
それらを相互に連係する送電網からなる電力系統に関す
る解析計算を、毎時間ステップ毎に発電機および負荷の
内部状態に関する連立常微分方程式を計算しては、それ
らの間に成立する送電網計算を連立方程式を解くことを
繰り返し行うことによって計算する電力系統計算装置に
おいて、 複数個のハードウェアの接続を可能にするバスと、 前記バスに接続されており、演算を行う中央処理装置,
この中央処理装置の実行するプログラムおよび局所メモ
リからなり、前記発電機および負荷の内部状態に関する
データのうちの当該プロセッサに割り当てられた前記発
電機および負荷の内部状態に関するデータを保持する複
数個のプロセッサと、 前記バスに接続されており、前記送電網計算に必要なデ
ータを保持する共有メモリとを備え、 前記発電機および負荷の内部状態に関する連立常微分方
程式の計算工程においては、前記各プロセッサが、当該
プロセッサに割り当てられた前記発電機および負荷に関
する送電網の接続端子電圧データを前記共有メモリから
読み出した後、前記局所メモリに存在する、当該プロセ
ッサに割り当てられた前記発電機および負荷の内部状態
に関するデータを用いて独立に計算し、その結果得られ
る発電機の内部誘起電圧,発電機のアドミッタンスおよ
び負荷のアドミッタンスを前記共有メモリに前記送電網
計算に必要なデータとして転送し、前記送電網計算を連
立方程式を解くことによって計算する工程においては、
前記各プロセッサが、前記共有メモリ上の前記発電機の
内部誘起電圧,発電機のアドミッタンスおよび負荷のア
ドミッタンスを参照および更新しながら当該プロセッサ
に割り当てられた送電網計算を実行することを特徴とす
る電力系統計算装置。
1. An analytical calculation for a power system composed of a plurality of generators and a plurality of loads and a transmission network interconnecting the plurality of generators, and a simultaneous ordinary differential equation relating to the internal state of the generator and the load for each time step. A power system calculation device that calculates the transmission network calculated between them by repeatedly solving simultaneous equations; a bus that enables connection of a plurality of hardware; and a connection to the bus. A central processing unit that performs calculations,
A plurality of processors, each of which includes a program executed by the central processing unit and a local memory, and retains data relating to the internal state of the generator and the load assigned to the processor among data relating to the internal state of the generator and the load; And a shared memory connected to the bus and holding data necessary for the transmission network calculation.In the step of calculating the simultaneous ordinary differential equations relating to the internal state of the generator and the load, each of the processors ,
The generator and load assigned to the processor.
Power supply connection terminal voltage data from the shared memory
After reading, the process that exists in the local memory
Internal state of the generator and load assigned to the generator
Calculated independently using data on
Generator induced internal voltage, generator admittance and
Network and load admittance to the shared memory
In the step of transferring as data necessary for calculation, and calculating the power grid calculation by solving simultaneous equations,
Each of the processors is configured to operate the generator on the shared memory.
Internal induced voltage, generator admittance and load
The processor while referring to and updating dommitance
A power system calculation device for executing a transmission network calculation assigned to a power system.
【請求項2】 前記発電機および負荷の内部状態に関す
る連立常微分方程式の計算工程においては、前記各プロ
セッサが、当該プロセッサに割り当てられた前記発電機
および負荷に関する送電網の接続端子電圧データを前記
共有メモリから読み出した後、前記局所メモリに存在す
る、当該プロセッサに割り当てられた前記発電機および
負荷の内部状態に関するデータを用いてルンゲ・クッタ
法に基づいて独立に計算し、その結果得られる内部誘起
電圧およびアドミッタンスのデータを前記共有メモリに
転送し、 前記送電網計算工程においては、前記各プロセッサが、
前記共有メモリ上の前記送電網計算に必要なデータを参
照および更新しながら当該プロセッサに割り当てられた
送電網計算を実行する請求項1記載の電力系統計算装
置。
2. In the step of calculating the simultaneous ordinary differential equations relating to the internal state of the generator and the load, each of the processors converts the connection terminal voltage data of the transmission network relating to the generator and the load assigned to the processor to the processor. After reading from the shared memory, it is independently calculated based on the Runge-Kutta method using data on the internal state of the generator and load assigned to the processor, which is present in the local memory, and the resulting internal Transferring the data of the induced voltage and the admittance to the shared memory, in the power grid calculation step, each of the processors,
The power system calculation device according to claim 1, wherein the power system calculation device executes the power network calculation assigned to the processor while referring to and updating data necessary for the power network calculation on the shared memory.
【請求項3】 前記発電機および負荷の内部状態に関す
る連立常微分方程式の計算工程で、これを台形公式に基
づいて前記発電機および負荷の内部状態を示す変数の修
正方程式と、前記送電網の状態を示す変数の修正方程式
とを連立させてニュートン・ラフソン法を用いて反復修
正により各状態変数解を求める場合において、 発電機および負荷に関する送電網の接続端子電圧データ
を前記共有メモリから読み出した後に前記発電機および
負荷の内部状態変数に関する方程式の残差ならびに修正
方程式係数行列(ヤコビ行列)の要素を当該プロセッサ
に割り当てられた前記発電機および負荷の内部状態に関
するデータを用いて独立に計算して前記局所メモリに蓄
え、 前記送電網の状態変数に関する方程式の残差および修正
方程式係数行列(ヤコビ行列)の要素は、前記局所メモ
リおよび前記共有メモリに蓄えられた送電網計算に必要
なデータを用いて当該プロセッサに割り当てられた送電
網計算に必要なデータを用いて計算し、その結果を前記
共有メモリに蓄え、 前記修正方程式の計算工程においては、 前記発電機および負荷に関する修正方程式係数行列につ
いては、当該プロセッサに割り当てられた要素のLU分
解および前進消去演算を当該局所メモリの残差およびヤ
コビ行列の要素を参照/更新しながら独立に実行し、さ
らに前記LU分解および前進消去演算による発電機およ
び負荷の計算に伴い前記送電網に関する部分のデータを
更新する必要がある場合は前記共有メモリ上のデータを
更新し、 前記送電網の修正方程式係数行列および残差について
は、当該プロセッサに割り当てられた要素のLU分解お
よび前進消去演算を前記各プロセッサが前記共有メモリ
上のデータを参照/更新しながら実行し、 前記送電網の状態変数に関する修正量を、前記各プロセ
ッサが前記共有メモリ上のデータを用いて後退代入計算
を前進消去を施した残差に施すことにより決定し、 前記発電機および負荷に関する状態変数の修正量を、前
記各プロセッサが前記共有メモリから前記送電網の状態
変数の修正量データを読み出した後に当該局所メモリ上
のヤコビ行列ならびに前進消去および後退代入を施した
残差データを参照して後退代入計算により決定して全状
態変数を修正し、 これを全状態変数の修正量が小さくなるまで繰り返し計
算を行う請求項1記載の電力系統計算装置。
3. A step of calculating a simultaneous ordinary differential equation relating to the internal state of the generator and the load, wherein the equation is a correction equation of a variable indicating the internal state of the generator and the load based on a trapezoidal rule; In the case where the state variable correction equations are simultaneously obtained and the state variable solutions are obtained by iterative correction using the Newton-Raphson method, the connection terminal voltage data of the power grid regarding the generator and the load are read from the shared memory. Later, the residuals of the equations for the internal state variables of the generator and the load and the elements of the modified equation coefficient matrix (Jacobi matrix) are independently calculated using the data on the internal state of the generator and the load assigned to the processor. In the local memory, and the residuals of the equations relating to the state variables of the power grid and the modified equation coefficient matrix (Yako Matrix) is calculated using the data required for the power grid calculation assigned to the processor using the data required for the power grid calculation stored in the local memory and the shared memory, and the result is calculated as In the correction equation calculation step, for the correction equation coefficient matrix relating to the generator and the load, the LU decomposition and forward elimination of the elements allocated to the processor are performed by the residual and Jacobian of the local memory. When it is necessary to independently execute the matrix while referring to / updating the elements of the matrix, and further to update the data of the portion relating to the power transmission network with the calculation of the generator and the load by the LU decomposition and forward elimination, Is updated, and the corrected equation coefficient matrix and the residual of the power grid are assigned to the processor. The respective processors execute the LU factorization and forward elimination operation of the assigned elements while referring to / updating data on the shared memory, and each processor determines the amount of correction related to the state variable of the power grid on the shared memory. Is determined by performing a backward substitution calculation on the residual subjected to forward elimination using the data of the above, the amount of correction of the state variables related to the generator and load, the respective processors, from the shared memory the state variable of the power grid After reading the correction amount data of, the Jacobi matrix on the local memory and the residual data subjected to forward elimination and back substitution are determined by back substitution calculation, and all state variables are corrected. The power system calculation device according to claim 1, wherein the calculation is repeatedly performed until the correction amount of the power system becomes small.
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