JPH06261453A - Power system simulation equipment - Google Patents

Power system simulation equipment

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Publication number
JPH06261453A
JPH06261453A JP4626393A JP4626393A JPH06261453A JP H06261453 A JPH06261453 A JP H06261453A JP 4626393 A JP4626393 A JP 4626393A JP 4626393 A JP4626393 A JP 4626393A JP H06261453 A JPH06261453 A JP H06261453A
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JP
Japan
Prior art keywords
power system
calculation
simulation
substitution
inverse matrix
Prior art date
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Pending
Application number
JP4626393A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Amano
雅彦 天野
Yutaka Komi
裕 小海
Moreraato Andore
アンドレ・モレラート
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to quickly perform a simulation for a power system by efficiently paralleling a portion for solving simultaneous linear equations. CONSTITUTION:With respect to the portion for solving simultaneous linear equations among the simulation calculations for a power system, part of the advance and regression substitution calculations is replaced with the calculations with inverse matrix factors when performing the advance and regression substitution. At first, bus lines are separated to several independent groups in step 51, and advance substitution calculations are made in parallel. Then in step 52, the products of inverse matrix factors and vectors are calculated by parallel processing for each line for the remaining buses. In step 53, buses are separated to groups likewise in step 51 and parallel regression substitution calculations are performed. By paying attention to a resolution passgraph during LU resolution, paralleled by replacing with calculations using inverse matrix factors for the trunk portion of the graph. By doing this, simulation for power system can be performed at a high speed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は並列計算機を用いて電力
系統の現象のシミュレーションを行う装置に係り、特に
高速な過渡安定度計算が必要な場合に好適な電力系統シ
ミュレーション装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for simulating a phenomenon of a power system by using a parallel computer, and more particularly to a power system simulation apparatus suitable for a case where high speed transient stability calculation is required.

【0002】[0002]

【従来の技術】(発明に最も近い公知例:A.Abur,“A
Parallel Scheme for the Forward/Backward Substitut
ions in Solving Sparse Linear Equations”,IEEE Tr
ans. on Power Systems,Vol.3-4, pp.1471 (1988-11)
)シミュレーションを高速化する手段の一つとして並
列計算機を用いて並列計算する方法がある。電力系統シ
ミュレーションの一種である過渡安定度計算を並列化す
る方法としては、例えば次に述べるようなものがある。
2. Description of the Related Art (Public example closest to the invention: A. Abur, "A
Parallel Scheme for the Forward / Backward Substitut
ions in Solving Sparse Linear Equations ”, IEEE Tr
ans. on Power Systems, Vol.3-4, pp.1471 (1988-11)
) As one of the means for accelerating the simulation, there is a method of performing parallel calculation using a parallel computer. As a method of parallelizing the transient stability calculation, which is a kind of power system simulation, for example, there is the following method.

【0003】過渡安定度計算は、発電機の動特性を表す
常微分方程式と系統の回路方程式とからなる方程式を解
くもので、通常は各時刻ステップで常微分方程式と回路
方程式を交互に解いていく。このうち、常微分方程式は
各発電機ごとに独立であるため、各発電機を個々のプロ
セッサに割り当てることにより容易に並列計算できる。
一方、回路方程式は系統の母線数の次元の連立一次方程
式となり、並列化には工夫が必要となる。
The transient stability calculation solves an equation consisting of an ordinary differential equation representing the dynamic characteristics of a generator and a system circuit equation. Normally, the ordinary differential equation and the circuit equation are alternately solved at each time step. Go. Of these, the ordinary differential equations are independent for each generator, and therefore can be easily parallel-calculated by assigning each generator to an individual processor.
On the other hand, the circuit equation becomes a simultaneous linear equation in the dimension of the number of busbars in the system, and some ingenuity is required for parallelization.

【0004】連立一次方程式は、通常、係数行列のLU
分解と前進後退代入によって解く。このうちLU分解は
回路条件が変わったときだけ計算すればよいが、前進後
退代入は毎回計算が必要である。この前進後退代入を並
列処理する方法として、例えば、IEEE Transactions on
Power Systems,3巻4号,第1471〜1478頁に
記載されている方法がある。この方法は、LU分解を行
う際の分解パスグラフを利用して、分解パスグラフをい
くつかのサブグラフに分割し、各々のサブグラフをプロ
セッサに割り当ててサブグラフごとに前進後退代入を行
うものである。この方法を用いれば、各プロセッサが必
要に応じてデータを交換しながら並列に前進後退代入処
理を行うことができる。
A simultaneous linear equation is usually an LU of a coefficient matrix.
Solve by decomposition and forward / backward substitution. Of these, LU decomposition may be calculated only when the circuit conditions change, but forward / backward substitution needs to be calculated every time. As a method of processing this forward / backward substitution in parallel, for example, IEEE Transactions on
Power Systems, Vol. 3, No. 4, pp. 1471 to 1478. This method utilizes a decomposition path graph when performing LU decomposition, divides the decomposition path graph into several subgraphs, assigns each subgraph to a processor, and performs forward / backward substitution for each subgraph. By using this method, each processor can perform forward / backward substitution processing in parallel while exchanging data as necessary.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、分
解パスグラフをサブグラフに分割する際に、グラフの幹
に相当する部分が各サブグラフに重複して含まれるた
め、同じ演算操作を複数のプロセスが重複して行うこと
になるという問題があった。すなわち、分割して並列化
しても、演算操作が複数のプロセスで重複する分だけ並
列化の効率が落ちてしまうという問題があった。
In the above prior art, when the decomposition path graph is divided into subgraphs, the portion corresponding to the trunk of the graph is redundantly included in each subgraph, so that the same arithmetic operation is performed by a plurality of processes. There was a problem that it would be duplicated. That is, even if the data is divided and parallelized, there is a problem that the efficiency of parallelization is reduced due to the overlap of arithmetic operations in a plurality of processes.

【0006】本発明の目的は、同じ演算が重複しないよ
う並列化を工夫し、並列化の効率を向上させることによ
り、高速にシミュレーションが行える装置を提供するこ
とにある。また、その際できるだけ不必要な演算を省略
して、より高速にシミュレーションできる装置を提供す
ることにある。さらに、オンライン情報に基づいたシミ
ュレーションを行うことにより、実際の制御に結果を反
映させることのできるシミュレーション装置を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to provide a device capable of high-speed simulation by devising parallelization so that the same calculation is not duplicated and improving the efficiency of parallelization. Another object of the present invention is to provide a device capable of simulating at higher speed by omitting unnecessary calculation as much as possible. Another object of the present invention is to provide a simulation device capable of reflecting the result in actual control by performing a simulation based on online information.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、連立一次方程式を解く際の前進後退代入計算の一部
分、特にLU分解の分解パスグラフの幹に相当する部分
を逆行列因子による計算に置き換えて、並列計算するよ
うにした。また、連立一次方程式の定数ベクトルに含ま
れる、発電機母線に対応しない要素についての前進後退
代入計算を省略するようにした。また、電力系統のオン
ライン情報を取り込む入力手段を設け、取り込んだオン
ライン情報をもとにシミュレーションを行うようにし
た。
In order to achieve the above object, a part of forward / backward substitution calculation when solving simultaneous linear equations, in particular, a part corresponding to the trunk of a decomposition path graph of LU decomposition is replaced with calculation by an inverse matrix factor. I tried to calculate in parallel. Also, the forward / backward substitution calculation for the elements included in the constant vector of the simultaneous linear equations and not corresponding to the generator bus is omitted. In addition, an input means for taking in the online information of the power system is provided, and the simulation is performed based on the taken online information.

【0008】[0008]

【作用】前進後退代入計算の一部分、特に分解パスグラ
フの幹の部分を逆行列因子による計算に置き換えたこと
により、複数のプロセッサで同じ演算操作を重複して行
うことがなくなる。
By replacing a part of the forward / backward substitution calculation, particularly the stem part of the decomposition path graph, with the calculation by the inverse matrix factor, the same arithmetic operation is not duplicated in a plurality of processors.

【0009】逆行列因子による計算とは、LU分解した
行列、またはそれらを更に分解した行列についての逆行
列を計算し、逆行列と定数ベクトルとの積を順次計算す
ることにより一次方程式を解くものである。行列とベク
トルとの積は、行列の各行ごとに独立して計算できるの
で、各行をプロセッサに割り当てることにより並列計算
できる。
The calculation by the inverse matrix factor is to solve a linear equation by calculating an inverse matrix of an LU-decomposed matrix or a matrix obtained by further decomposing them and sequentially calculating a product of the inverse matrix and a constant vector. Is. The product of a matrix and a vector can be calculated independently for each row of the matrix, and thus can be calculated in parallel by assigning each row to a processor.

【0010】通常、逆行列をとると行列の非零要素の数
が増え、計算量は増える。しかし、分解パスグラフの幹
の部分はもともと非零要素が多く、この部分についての
み逆行列をとるため、計算量はあまり増えない。この方
法により、全体の計算量をあまり増やさずに並列計算で
きるため、効率よい並列化が図れ、高速にシミュレーシ
ョンを行うことができる。
Usually, when the inverse matrix is taken, the number of non-zero elements of the matrix increases and the amount of calculation increases. However, the main part of the decomposition path graph originally has many non-zero elements, and the inverse matrix is taken only for this part, so the calculation amount does not increase so much. By this method, parallel calculation can be performed without increasing the overall calculation amount, so that efficient parallelization can be achieved and high-speed simulation can be performed.

【0011】また、連立一次方程式の定数ベクトルの中
の発電機母線に対応しない要素についての処理を省略す
ることにより、より高速にシミュレーションできる。常
微分方程式で必要なのは発電機母線の電圧値であり、そ
れ以外の母線の電圧値については特に指定がない限り必
要でない。さらに定インピーダンス負荷の母線について
は電流指定値が0なので、対応する連立一次方程式の定
数ベクトルの要素も0になる。これらを考慮して不必要
な計算を省略すると、シミュレーションの高速化が図れ
る。また、分解パスグラフもその分簡単になり、特に幹
の部分の要素が少なくなるため、効率よく並列化でき
る。
Further, by omitting the processing for the elements which do not correspond to the generator bus in the constant vector of the simultaneous linear equations, the simulation can be performed at a higher speed. The ordinary differential equation requires the voltage value of the generator bus, and the other bus voltage values are not required unless otherwise specified. Furthermore, since the designated current value is 0 for the constant impedance load bus, the element of the constant vector of the corresponding simultaneous linear equations is also 0. If unnecessary calculations are omitted in consideration of these, the simulation speed can be increased. In addition, the decomposition path graph becomes simpler by that amount, and especially the number of elements in the trunk is reduced, so that parallelization can be efficiently performed.

【0012】さらに、オンライン情報を取り込むことに
より、実際に電力系統で発生した現象に対応したシミュ
レーションが行える。十分に高速なプロセッサを用いれ
ば実際の現象よりも高速にシミュレーションが実行で
き、その結果を制御方策の決定に反映させることができ
る。
Furthermore, by taking in the online information, it is possible to carry out a simulation corresponding to the phenomenon actually occurring in the power system. If a sufficiently fast processor is used, the simulation can be executed faster than the actual phenomenon, and the result can be reflected in the decision of the control policy.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】図1は、本発明を電力系統のオンライン安
定度監視装置に適用した場合の構成図である。データ入
力部11を介して電力系統の回路条件や潮流状態などの
オンライン情報が取り込まれ、シミュレータ12に送ら
れる。シミュレータ12は決まった時間サイクル、例え
ば10分ごとに様々な事故を想定した過渡安定度計算を
行い、結果を表示部14を介して運転員に提示する。
FIG. 1 is a configuration diagram when the present invention is applied to an online stability monitoring device of a power system. Online information such as circuit conditions and power flow conditions of the power system is captured via the data input unit 11 and sent to the simulator 12. The simulator 12 performs transient stability calculation assuming various accidents every predetermined time cycle, for example, every 10 minutes, and presents the result to the operator via the display unit 14.

【0015】シミュレータ12は、一つのホストプロセ
ッサ15と複数個のノードプロセッサ16、及びデータ
ベース13とからなる。データベース13には、線路定
数,発電機定数などシミュレーションに必要なデータが
保存されている。各ノードプロセッサ16にはそれぞれ
ローカルメモリ17が付いている。また、全部のプロセ
ッサがアクセスできる共有メモリ18がある。
The simulator 12 comprises one host processor 15, a plurality of node processors 16 and a database 13. The database 13 stores data necessary for simulation such as line constants and generator constants. Each node processor 16 has a local memory 17, respectively. There is also a shared memory 18 accessible by all processors.

【0016】シミュレーションの大まかな手順を図2に
示す。まず、ステップ21で、回路条件,潮流条件,事
故条件などの条件設定を行う。次にステップ22で初期
状態の潮流計算を行う。ここまでは主にホストプロセッ
サ15が処理を行い、必要に応じてノードプロセッサ1
6を使用したり、後の計算で必要なデータをノードプロ
セッサ16を介してローカルメモリ17に転送したりす
る。続いて、ステップ23で一つ一つ時刻を進め、ステ
ップ24で常微分方程式を数値積分で解き、ステップ2
5で回路方程式を解く、という手順を繰り返しながら計
算を進めていく。時刻があらかじめ定めた終了時刻まで
進んだか、または発電機の相差角がある一定の値を超え
て発散したかどうかをステップ26で判断し、もしそう
であれば計算は終了する。
The general procedure of the simulation is shown in FIG. First, in step 21, conditions such as circuit conditions, power flow conditions, and accident conditions are set. Next, in step 22, the power flow in the initial state is calculated. Up to this point, the host processor 15 mainly performs the processing, and if necessary, the node processor 1
6 is used, or data required for later calculation is transferred to the local memory 17 via the node processor 16. Next, in step 23, the time is advanced one by one, in step 24, the ordinary differential equation is solved by numerical integration, and in step 2
Repeat the procedure of solving the circuit equation in 5, and proceed with the calculation. In step 26, it is judged whether the time has advanced to a predetermined end time or the phase difference angle of the generator has diverged beyond a certain value, and if so, the calculation ends.

【0017】ステップ24と25は過渡安定度計算の中
心となる部分で、主に複数のノードプロセッサ16によ
り並列計算する。以下、図3に示す発電機が3台、母線
数が9の簡単な系統を例に、これを3つのノードプロセ
ッサで並列計算する方法について説明する。
Steps 24 and 25 are the main part of the transient stability calculation, and are mainly performed in parallel by a plurality of node processors 16. In the following, a method of performing parallel calculation with three node processors will be described by taking a simple system having three generators and nine busbars shown in FIG. 3 as an example.

【0018】まずステップ24であるが、常微分方程式
は各発電機ごとに独立であるため、各発電機をノードプ
ロセッサ16に割り付けていけばよい。図3の例では発
電機が3つでノードプロセッサも3つであるから、1対
1に割り付けて、それぞれ独立に計算する。計算方法と
しては、ルンゲクッタ法などの数値積分法を用いて計算
する。
First, in step 24, since the ordinary differential equation is independent for each generator, each generator may be assigned to the node processor 16. In the example of FIG. 3, since there are three generators and three node processors, one-to-one allocation is performed and calculation is performed independently. As the calculation method, a numerical integration method such as the Runge-Kutta method is used.

【0019】次にステップ25の部分について詳しく説
明する。
Next, the step 25 will be described in detail.

【0020】回路方程式は、数1のような連立一次方程
式を解くものである。
The circuit equation is for solving simultaneous linear equations such as equation (1).

【0021】[0021]

【数1】 YV=I …(数1) ここで、Yはノードアドミッタンス行列、Vは母線電圧
を並べた変数ベクトル、Iは母線電流を並べた定数ベク
トルである。連立一次方程式は、通常、LU分解と前進
後退代入という操作で解く。
[Formula 1] YV = I (Formula 1) Here, Y is a node admittance matrix, V is a variable vector in which bus voltages are arranged, and I is a constant vector in which bus currents are arranged. The simultaneous linear equations are usually solved by the operations of LU decomposition and forward / backward substitution.

【0022】LU分解とは、係数行列Yを数2のように
二つの行列LとUに分解するものである。
The LU factorization is a factorization of the coefficient matrix Y into two matrices L and U as shown in equation 2.

【0023】[0023]

【数2】 Y=LU …(数2) ここで、Lは下三角行列、Uは上三角行列である。アド
ミッタンス行列Yは系統条件が変わったときのみ変わる
ので、そのときだけLU分解を行えばよい。
## EQU00002 ## Y = LU (Expression 2) where L is a lower triangular matrix and U is an upper triangular matrix. Since the admittance matrix Y changes only when the system condition changes, LU decomposition may be performed only at that time.

【0024】LU分解はホストプロセッサ15で行い、
その結果をノードプロセッサ16に転送する。
LU decomposition is performed by the host processor 15,
The result is transferred to the node processor 16.

【0025】前進後退代入は、LU分解した結果を用い
て数3,数4を解くものである。
The forward / backward substitution is to solve the equations 3 and 4 by using the result of LU decomposition.

【0026】[0026]

【数3】 LX=I …(数3)LX = I ... (Equation 3)

【0027】[0027]

【数4】 UV=X …(数4) ただし、Xは変数ベクトルである。数3は、行列Lが下
三角になっているため、逆行列を計算しなくても代入操
作によりXの上の要素から順番に解ける。これを前進代
入という。数4も同様に、Vの下の要素から順番に代入
操作で解が得られる。これを後退代入という。しかし、
一般に代入操作はある程度の順番を守らないといけない
ので、これを単純に並列化することはできない。以下、
この部分を並列化する方法について述べる。
## EQU00004 ## UV = X (Expression 4) where X is a variable vector. Since the matrix L has a lower triangular shape, the mathematical expression 3 can be solved in order from the element above X by the substitution operation without calculating the inverse matrix. This is called forward substitution. Similarly, in the equation 4, a solution can be obtained by substituting the elements below V in order. This is called backward substitution. But,
In general, assignment operations must follow a certain order, so they cannot be simply parallelized. Less than,
A method of parallelizing this part will be described.

【0028】図4は図3の系統についてLU分解を行っ
た際の、分解パスグラフの一例である。分解パスグラフ
とは、LU分解した行列の要素の関係を示すもので、前
進代入はグラフの上から順番に、後退代入は下から順番
に行う必要がある。たとえば、母線dについての前進代
入は母線aについての前進代入の後で行う必要がある。
逆に母線aと母線cは関係がないので独立に前進代入で
きる。
FIG. 4 is an example of a decomposition path graph when LU decomposition is performed for the system of FIG. The decomposition path graph shows the relationship between the elements of the LU decomposed matrix, and it is necessary to perform forward substitution from the top of the graph and backward substitution from the bottom. For example, forward substitution for bus d must occur after forward substitution for bus a.
On the contrary, since the bus a and the bus c have no relation to each other, the forward substitution can be performed independently.

【0029】そこでまず、例えば図4のP1,P2,P
3のように独立した枝葉の部分と、幹の部分Wとにグラ
フを分割する。そして、図5に示すように、P1〜P3
の部分についての前進代入(ステップ51),Wの部分
についての逆行列因子による計算(ステップ52),P
1〜P3の部分についての後退代入(ステップ53)の
順序で計算する。
Therefore, first, for example, P1, P2 and P in FIG.
As shown in FIG. 3, the graph is divided into independent branches and leaves and a trunk portion W. Then, as shown in FIG. 5, P1 to P3
Forward substitution for the part of P (step 51), calculation by the inverse matrix factor for the part of W (step 52), P
Calculation is performed in the order of backward substitution (step 53) for the portions 1 to P3.

【0030】このうち、ステップ51の前進代入とステ
ップ53の後退代入については、P1〜P3はそれぞれ
独立しているので、ノードプロセッサごとに並列に計算
できる。結果は必要に応じて共有メモリ18に格納す
る。
Among these, the forward substitution in step 51 and the backward substitution in step 53 can be calculated in parallel for each node processor because P1 to P3 are independent. The result is stored in the shared memory 18 as needed.

【0031】ステップ52の逆行列因子による計算は次
のように行う。逆行列因子とは行列L,Uまたはそれら
をさらに分解した行列の逆行列のことであるが、ここで
はWの部分に対応する逆行列因子を計算する。まず数5
のように、行列Lを二つの行列LPとLWに分解する。
The calculation by the inverse matrix factor in step 52 is performed as follows. The inverse matrix factor is an inverse matrix of the matrices L and U or a matrix obtained by further decomposing them. Here, the inverse matrix factor corresponding to the part of W is calculated. First number 5
As described above, the matrix L is decomposed into two matrices L P and L W.

【0032】[0032]

【数5】 [Equation 5]

【0033】ここで、LP はP1〜P3に含まれる母線
に対応する列はLと同じで、それ以外の列は対角要素に
のみ1がある行列、LW は逆にWに含まれる母線に対応
する列はLと同じで、それ以外の列は対角要素のみが1
の行列である。同様に行列Uも数6のように二つの行列
WとUPに分解する。
Here, L P is a matrix corresponding to the busbars included in P1 to P3, which is the same as L, and the other columns are matrices in which only one diagonal element is 1, and L W is conversely included in W. The column corresponding to the bus is the same as L, and the other columns have only diagonal elements of 1
Is the matrix of. Similarly, the matrix U is decomposed into two matrices U W and U P as shown in Equation 6.

【0034】[0034]

【数6】 [Equation 6]

【0035】数6と数1,数2,数5,数6から数7が
得られる。
From Equation 6 and Equation 1, Equation 2, Equation 5, and Equation 6, Equation 7 is obtained.

【0036】[0036]

【数7】 [Equation 7]

【0037】ここで、数8のようにおくと、WBがWに
ついての逆行列因子になる。
Here, when equation 8 is set, W B becomes an inverse matrix factor for W.

【0038】[0038]

【数8】 [Equation 8]

【0039】LPの逆行列を掛ける部分はP1〜P3の
前進代入計算に相当し、UPの逆行列を掛ける部分は同
じくP1〜P3の後退代入計算に相当する。
The part of multiplying the inverse matrix of L P corresponds to the forward substitution calculation of P1 to P3, and the part of multiplying the inverse matrix of U P corresponds to the backward substitution calculation of P1 to P3.

【0040】LP の逆行列とIとの積の結果は既に前進
代入計算で得られているので(ステップ51)、これに
逆行列因子WB を掛け合わせればWの前進後退代入に相
当する計算ができることになる。ここで、行列とベクト
ルの積は行列の各行ごとに独立して計算できることを利
用し、各行ごとにノードプロセッサ16で並列に計算す
る。WB は数8からわかるように、Wに対応する部分
(UWdの逆行列,LWdの逆行列)以外は単位行列である
から、この部分の行についてのみ計算すればよい。計算
した結果は必要に応じて共有メモリ18に書き込む。な
お、WB はLU分解を行う際に、ついでにホストプロセ
ッサ15で計算しておく。
Since the result of the product of the inverse matrix of L P and I has already been obtained by the forward substitution calculation (step 51), multiplication of this with the inverse matrix factor W B corresponds to forward and backward substitution of W. You will be able to calculate. Here, the fact that the product of the matrix and the vector can be calculated independently for each row of the matrix is used, and is calculated in parallel by the node processor 16 for each row. As can be seen from the equation (8), W B is an identity matrix except for the part corresponding to W (the inverse matrix of U Wd , the inverse matrix of L Wd ), and therefore only the row of this part needs to be calculated. The calculated result is written in the shared memory 18 as needed. Note that W B is calculated by the host processor 15 when performing LU decomposition.

【0041】一般に、逆行列を求めると非零要素の数が
増えるため、逆行列因子による計算では演算数が増加す
る。しかしこの場合、W部分は分割パスグラフの幹の部
分であり、既にフィルインによって非零要素の数が増え
ているため、逆行列をとってもあまり演算数は増えな
い。
In general, when the inverse matrix is obtained, the number of non-zero elements increases, so the number of operations increases in the calculation using the inverse matrix factor. However, in this case, the W portion is the trunk portion of the divided path graph, and the number of non-zero elements has already increased due to fill-in, so the number of operations does not increase much even if the inverse matrix is taken.

【0042】以上述べた方法により、連立一次方程式を
解く部分が効率よく並列化でき、過渡安定度計算が高速
に行える効果がある。
By the method described above, the parts for solving simultaneous linear equations can be efficiently parallelized, and transient stability calculation can be performed at high speed.

【0043】なお、上述の説明では簡単な系統について
述べたが、ノード数や発電機台数が多い場合、ノードプ
ロセッサの数が多い場合でも、もちろん同様の方法で並
列計算できる。基本的には分解パスグラフに着目し、枝
葉の部分は前進後退代入計算,幹の部分は逆行列因子に
よる計算とすればよい。
Although a simple system has been described in the above description, parallel calculation can of course be performed by the same method even when the number of nodes or the number of generators is large or the number of node processors is large. Basically, focusing on the decomposition path graph, the branch and leaf parts may be calculated by forward and backward substitution, and the trunk part may be calculated by the inverse matrix factor.

【0044】次に、スパースベクトル法を適用する場合
について述べる。
Next, the case where the sparse vector method is applied will be described.

【0045】過渡安定度計算の場合、通常は全ての母線
について回路方程式を計算するが、ベクトルVのうち微
分方程式の計算で必要なのは発電機母線の値のみである
こと、ベクトルIのうち定インピーダンス負荷の母線に
ついては値が0になることを考えると、かなりの演算が
省略できる。このように、ベクトルVとIのスパース性
に着目して不必要な演算を省略する方法をスパースベク
トル法と呼ぶ(文献,W.Tinney,et al.,“Sparse Vec
tor Methods”,IEEE Trans. on Power Apparatus and
Systems,Vol.104,No.2,pp.295 (1985-2))。
In the transient stability calculation, the circuit equations are usually calculated for all the buses, but only the generator bus value is required for the calculation of the differential equation in the vector V, and the constant impedance in the vector I. Considering that the value of the load bus becomes 0, considerable calculation can be omitted. In this way, a method of paying attention to the sparsity of the vectors V and I and omitting unnecessary operations is called a sparse vector method (reference, W. Tinney, et al., “Sparse Vec
tor Methods ”, IEEE Trans. on Power Apparatus and
Systems, Vol.104, No.2, pp.295 (1985-2)).

【0046】この方法を適用した場合も、全く同様に並
列化が行える。例えば図3の系統の場合、分解パスグラ
フは図6のように簡単になるが、同様の考え方で並列化
できる。特に、分解パスグラフに現れるノード数が減る
場合には、並列化の効率がさらに良くなる効果が期待で
きる。
Even when this method is applied, parallelization can be performed in exactly the same manner. For example, in the case of the system of FIG. 3, the decomposition path graph is simple as shown in FIG. 6, but can be parallelized by the same idea. In particular, when the number of nodes appearing in the decomposition path graph is reduced, the effect of further improving the parallelization efficiency can be expected.

【0047】次に、本発明を電力系統の安定化制御装置
に適用する場合について、図7を用いて説明する。電力
系統で事故などの異常が発生した際に、保護リレーや遮
断器の動作情報などがデータ入力部11を介してオンラ
インで入力され、シミュレータ12は、それをもとにシ
ミュレーションを行う。シミュレータ12は図1と同様
にホストプロセッサと複数のノードプロセッサを持つも
のとする。シミュレーションの結果は制御装置71に送
られ、制御装置71はその結果をもとに制御方策を決定
し、電力系統内の制御装置に操作指令を送る。
Next, a case where the present invention is applied to a stabilization control device for a power system will be described with reference to FIG. When an abnormality such as an accident occurs in the electric power system, the operation information of the protection relay and the circuit breaker is input online via the data input unit 11, and the simulator 12 performs the simulation based on the input. The simulator 12 has a host processor and a plurality of node processors as in FIG. The result of the simulation is sent to the control device 71, the control device 71 determines a control strategy based on the result, and sends an operation command to the control device in the power system.

【0048】本発明を用いれば高速にシミュレーション
が行えるので、十分に高速なプロセッサを用意すれば、
例えば発電機が脱調に到る前にそれをシミュレーション
で予測し、対策を立てることができる。また、制御方策
に対する結果の予測もシミュレータ12を用いて高速に
行うことができる。
Since the simulation can be performed at high speed by using the present invention, if a sufficiently high speed processor is prepared,
For example, before a generator goes out of step, it can be predicted by simulation and countermeasures can be taken. Further, the prediction of the result for the control measure can be performed at high speed by using the simulator 12.

【0049】このように本発明を系統安定化制御装置に
適用することにより、事故に対する挙動を実時間より高
速に予測し、それを制御方策に反映して的確な安定化制
御が行える効果がある。
As described above, by applying the present invention to the system stabilization control device, it is possible to predict the behavior with respect to an accident faster than real time, and reflect it in the control policy to perform accurate stabilization control. .

【0050】また、本発明の中心は連立一次方程式を高
速に解く方法であるから、連立一次方程式を高速に解く
必要があるものであれば、電力系統のシミュレーション
以外のどんなものでも適用が可能である。
Further, since the center of the present invention is a method for solving simultaneous linear equations at high speed, any method other than power system simulation can be applied as long as the simultaneous linear equations need to be solved at high speed. is there.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明によれば、連立一次方程式を解く
際に、プロセッサ間で同じ演算が重複することがなく効
率よく並列計算できるので、高速に電力系統の現象をシ
ミュレーションできる効果がある。また、スパースベク
トル法を適用することにより不必要な処理を省略し、よ
り高速にシミュレーションできる効果がある。また、オ
ンライン情報をもとにシミュレーションを行い、その結
果を制御方策に反映させることにより、的確な系統安定
化が行える効果がある。
According to the present invention, when solving simultaneous linear equations, it is possible to efficiently perform parallel calculation without duplicating the same calculation between the processors, so that the phenomenon of the power system can be simulated at high speed. Also, by applying the sparse vector method, unnecessary processing can be omitted, and there is an effect that simulation can be performed at higher speed. In addition, simulation is performed based on the online information, and the result is reflected in the control policy, so that there is an effect that the system can be stabilized accurately.

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

【図1】本発明を電力系統のオンライン安定度監視装置
に適用した場合の構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram when the present invention is applied to an online stability monitoring device of a power system.

【図2】過渡安定度計算の手順を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a procedure of transient stability calculation.

【図3】電力系統の例を示す系統図。FIG. 3 is a system diagram showing an example of a power system.

【図4】分解パスグラフを表す図。FIG. 4 is a diagram showing a decomposition path graph.

【図5】連立一次方程式を解く手順を示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram showing a procedure for solving simultaneous linear equations.

【図6】スパースベクトル法を用いたときの分解パスグ
ラフを表す図。
FIG. 6 is a diagram showing a decomposition path graph when a sparse vector method is used.

【図7】本発明を電力系統の安定化制御装置に適用した
場合の構成図。
FIG. 7 is a configuration diagram when the present invention is applied to a stabilization control device of a power system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…データ入力部、12…シミュレータ、15…ホス
トプロセッサ、16…ノードプロセッサ、18…共有メ
モリ。
11 ... Data input section, 12 ... Simulator, 15 ... Host processor, 16 ... Node processor, 18 ... Shared memory.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数個のプロセッサが電力系統の現象を記
述する方程式を解いてシミュレーションを行う電力系統
シミュレーション装置において、該複数個のプロセッサ
が連立一次方程式を前進後退代入計算によって解く際
に、前進後退代入計算の一部分を逆行列因子による計算
に置き換えたことを特徴とする電力系統シミュレーショ
ン装置。
1. A power system simulation apparatus in which a plurality of processors solve an equation describing a phenomenon of a power system for simulation, and when the plurality of processors solve simultaneous simultaneous linear equations by forward-backward substitution calculation A power system simulation device characterized in that a part of the backward substitution calculation is replaced with calculation by an inverse matrix factor.
【請求項2】請求項1において、連立一次方程式の定数
ベクトルの中に含まれる、発電機母線に対応しない要素
についての前進後退代入計算を省略することを特徴とす
る電力系統シミュレーション装置。
2. The power system simulation device according to claim 1, wherein forward / backward substitution calculation for elements not included in the constant vector of the simultaneous linear equations and not corresponding to the generator bus is omitted.
【請求項3】請求項1において、電力系統のオンライン
情報を取り込む入力手段を備え、該入力手段から入力さ
れたオンライン情報に基づいてシミュレーションを行う
ことを特徴とする電力系統シミュレーション装置。
3. The power system simulation apparatus according to claim 1, further comprising input means for taking in online information of the power system, and performing simulation based on the online information input from the input means.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09205731A (en) * 1996-01-24 1997-08-05 Tokyo Electric Power Co Inc:The Power system computing device
JP2008299641A (en) * 2007-05-31 2008-12-11 Mitsubishi Electric Corp Parallel solving method of simultaneous linear equations and node sequencing method
JP2013514756A (en) * 2009-12-16 2013-04-25 ネーデルランツ オルガニサティー フォール トゥーゲパストナトゥールヴェテンシャッペリーク オンデルズーク テーエンオー Distributed state calculation in power network using agents
WO2016188503A3 (en) * 2015-05-22 2016-12-29 中国电力科学研究院 Implementation method suitable for electromagnetic transient multi-time scale real-time simulation interface
WO2017101295A1 (en) * 2015-12-15 2017-06-22 中国电力科学研究院 Automatic subnetting method for electromagnetic transient grid simulation and computer storage medium

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09205731A (en) * 1996-01-24 1997-08-05 Tokyo Electric Power Co Inc:The Power system computing device
JP2008299641A (en) * 2007-05-31 2008-12-11 Mitsubishi Electric Corp Parallel solving method of simultaneous linear equations and node sequencing method
JP2013514756A (en) * 2009-12-16 2013-04-25 ネーデルランツ オルガニサティー フォール トゥーゲパストナトゥールヴェテンシャッペリーク オンデルズーク テーエンオー Distributed state calculation in power network using agents
WO2016188503A3 (en) * 2015-05-22 2016-12-29 中国电力科学研究院 Implementation method suitable for electromagnetic transient multi-time scale real-time simulation interface
WO2017101295A1 (en) * 2015-12-15 2017-06-22 中国电力科学研究院 Automatic subnetting method for electromagnetic transient grid simulation and computer storage medium

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