JPH09205731A - Power system computing device - Google Patents

Power system computing device

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JPH09205731A
JPH09205731A JP8029996A JP2999696A JPH09205731A JP H09205731 A JPH09205731 A JP H09205731A JP 8029996 A JP8029996 A JP 8029996A JP 2999696 A JP2999696 A JP 2999696A JP H09205731 A JPH09205731 A JP H09205731A
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load
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data
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Masahito Yamamoto
將人 山本
Toshiyuki Nakada
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
NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make effective use of operation independency in conducting computation of simultaneous ordinary differential equations on the internal condition of a generator and a load while ensuring preference of a parallel computer system of bus coupling type shared memory system in a transmission network computation. SOLUTION: This power system computing device 1 is provided with a bus 15, a plurality of processors 10 which consist of central processing units 10 and local memories 12, and a shared memory 16. In a computing process of a simultaneous ordinary differential equation on the internal condition of a generator and a load, the respective processors 10 conducts computing using data 14 on the internal condition of the generator and the load on the local memories 12. In a process where transmission network computation is computed by solving an simultaneous equation, the respective processors 10 conducts the allocated transmission network computation using data 17 for transmission network computation of the shared memory 16.

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 an electric power system calculation device, and more particularly to an electric power system calculation device for performing an analytical calculation regarding an electric power system including a plurality of generators, a plurality of loads, and a power 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 are power generation facilities (hereinafter,
A generator), a transmission facility that distributes the electric power generated by the generator, a substation facility that sends load power (hereinafter referred to as a load), and a demand facility that consumes it. It is necessary to operate the power system efficiently without causing frequency changes or local voltage changes 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。
The analysis calculation of the power system is performed by expanding the system scale,
The demand for high-speed processing is increasing due to the demand 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, in recent years, the progress of microprocessors has been remarkable. It is expected that it will be possible to construct a power system calculation device with much better cost performance than the conventional system by performing the power system calculation using a parallel computer system in which a large number of microprocessors are connected.

【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。
Generally, in the analysis calculation of the electric power system,
In order to solve the simultaneous ordinary differential equations related to the internal states of multiple generators and multiple loads, the data at each time of the simultaneous ordinary differential equations related to the internal states of generators and loads should be calculated and established between them. Repeat the grid calculation.

【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。
The percentage of time for these calculations depends on the algorithm used. Therefore, it is necessary to efficiently perform both of the simultaneous ordinary differential equation calculations concerning the internal states of the generator and the load, and the grid calculation.

【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。
In the latter transmission network calculation, the solution of simultaneous equations using LU decomposition is the main content. Generally, in the case of analytical calculation of a power system, since the number of couplings between the generator and the load is small, when the simultaneous equations to be solved are expressed 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 solving such simultaneous equations of a matrix having a very small non-zero element rate in parallel, the granularity of parallel processing is finer than that of a distributed memory type parallel computer system which requires explicit communication between processors. Is more efficient in the case of a bus-coupled shared memory parallel computer system in which a plurality of processors performs operations while referring to / updating data arranged in a shared memory connected to a bus (Hiroshi 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 simultaneous ordinary differential equations regarding the internal states of the generator and the load, the data are completely independent for each generator and the load. When such a calculation is performed by a bus-coupled shared memory system parallel computer system, even though the data is originally completely independent, when each processor refers to the shared memory via the bus, at the same time, one Since only the processor can refer to the shared memory, another processor 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。
Further, in the bus-coupled shared memory system parallel computer system, there is a problem in that not only data but also a program (a group of instructions executed by a processor) may have to wait.

【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。
An object of the present invention is to ensure the superiority of a bus-coupled shared memory type parallel computer system in transmission network calculation, while maintaining the independence of operations in the calculation of simultaneous ordinary differential equations regarding the internal states of the generator and load. An object is to provide an electric power system calculation device that effectively utilizes the.

【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の値を用いて割り当て
られた送電網計算を行うことを特徴とする。
A power system calculation apparatus according to the present invention performs an analytical calculation for a power system including a plurality of generators, a plurality of loads, and a power transmission network interconnecting them at every hourly step. In a power system calculation device that calculates simultaneous ordinary differential equations related to the internal states of a generator and a load, and then repeatedly solves the simultaneous equations to calculate the transmission network that holds between them. A bus that enables connection of clothing,
A central processing unit that is connected to the bus and performs arithmetic operations;
A plurality of processors each including a program executed by the central processing unit and a local memory, for holding data regarding the internal states of the generator and the load, which are assigned to the processor among the data regarding the internal states of the generator and the load. And a shared memory that is connected to the bus and holds data necessary for the power grid calculation, and in the calculation process of the simultaneous ordinary differential equations regarding the internal states of the generator and the load, each processor is In the step of performing a calculation using data on the internal states of the generator and the load on the local memory, and calculating the grid calculation by solving simultaneous equations, each processor uses the value of the shared memory. It is characterized in that the transmission network is assigned and calculated.

【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。
Further, in the electric power system calculation device according to the present invention, in the calculation step of the simultaneous ordinary differential equations regarding the internal states of the generator and the load, each processor is
After reading the connection terminal voltage data of the power grid relating to the generator and load assigned to the processor from the shared memory, the internal state of the generator and load assigned to the processor existing in the local memory Data is independently calculated based on the Runge-Kutta method, and the data of the internal induced voltage and admittance obtained as a result are transferred to the shared memory, and in the power grid calculation step, the processors share the shared data. The grid calculation assigned to the processor is executed while referring to and updating the data necessary for the grid calculation on the memory.

【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。
The power system calculation device according to the present invention is
In the calculation process of the simultaneous ordinary differential equations related to the internal states of the generator and the load, a modified equation of the 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 grid are used. In the case where each state variable solution is obtained by iterative correction using the Newton-Raphson method in parallel with the correction equation, the connection terminal voltage data of the transmission network regarding the generator and the load is read out from the shared memory, and 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 states of the generator and the load assigned to the processor and stored in the local memory. Storage, residuals of equations related to the state variables of the grid and 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 LU decomposition and forward elimination operation of the element assigned to the processor, the residual of the local memory and the element of the Jacobian matrix. / Execute independently while updating, and further update the data on the shared memory when it is necessary to update the data of the part related to the power grid with the calculation of the generator and the load by the LU decomposition and the forward elimination operation. Regarding the modified equation coefficient matrix and residuals of the power transmission network, each processor executes LU decomposition and forward elimination operation of the elements assigned to the processor while referring to / updating data on the shared memory, Each processor uses the data in the shared memory to determine the correction amount related to the state variable of the power grid. It is determined by applying a backward substitution calculation to the residual subjected to forward elimination, and the correction amount of the state variable related to the generator and the load is corrected by each processor from the shared memory to the correction amount data of the state variable of the power grid. After reading, the Jacobian matrix in the local memory and the residual data that has been subjected to forward elimination and backward substitution are referenced to determine by backward substitution calculation to correct all state variables, and the correction amount of all state variables is small. Repeatedly calculate until.

【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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS 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 computing device 1 according to an embodiment of the present invention. The power system calculation device 1 of the present embodiment has a form 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 a 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 is a program 13 executed by the processor 10 and data concerning the internal states of the generator and the load in charge of the processor 10 (generator / load).
(Abbreviated as load data) 14 is held.

【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 holds data 17 (abbreviated as power grid calculation data) necessary for power grid 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 flow of the entire processing 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 this embodiment. ing. Referring to FIG.
This process is basically the calculation step 21 relating to the generator / load and the transmission network calculation step 2 at each time step.
2 is repeated 4 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 calculation described in the power system calculation device 1 of the present embodiment is basically a simultaneous ordinary differential including a grid calculation for M g generators and M l loads. It is a problem that solves an equation.

【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。
As a method of solving this in parallel, if there are n (positive integer) processors 10, M g generators and M l loads are evenly allocated 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。
Regarding the power transmission network calculation step 22, each processor 10 is assigned to 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 voltage as input

【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] There is a system of ordinary differential equations in response to g, and as a result, the internal induced voltage of the generator is

【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 the power transmission network, the relationship of the equation 1 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, in the case of a generator

【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. By solving Equation 1, 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Further, 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 of 2 holds with g , the current of the generator is

【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 flow chart for explaining the calculation step 21 relating to the generator / load in FIG. 2 in more detail. Each processor 10 executes the generator operation step 30 as many times as the number of allocated 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 equations hold for the calculation step 30 of the generator (see Taiji Sekine: Power System Transient Analysis, 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。
Regarding the rotor motion equation, the equations 3 and 4 hold.

【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。
Regarding the change equation of the interlinkage magnetic flux, the equations (5), (6), (7) and (8) are established.

【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。
Regarding the characteristic formula of the automatic voltage regulator,
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。
Regarding the governor characteristic formula, the following equation 10 holds.

【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 has a terminal voltage of the generator obtained from the shared memory 16 in the immediately preceding grid calculation step 22.

【外16】 g を元に、当該発電機の電流[Outside 16] Based on 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] The values of g and internal variables in the generator are calculated based on the Runge-Kutta method, and finally the admittance is calculated.

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

【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。
After that, 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 calculation step 31,
The ordinary differential equations of Equations 12 and 13 are established (Yamamoto Masato: Dynamic load model for system voltage stability analysis, 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 has the voltage of the load obtained from the shared memory 16 in the immediately preceding grid 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

【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 shared memory read step 32.
And much longer than the time required for the shared memory writing step 33.

【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。
Further, in the operation step 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 flow chart for explaining the power grid 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 used as 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 the LU decomposition / forward elimination step 40 and the 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. Below, the n * n matrix that is the target of LU decomposition is (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] The element in the i-th row and the j-th column of is represented by a i, j . At this time, processing of the LU decomposition outer product format is expressed as follows (Haruo 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
For the kth row (k = 1 to n), the following is repeated. -A k, k = 1 / a k, k - For the i-th row (i = k + 1~n), it repeats the following. * A i, k = a i, k * a k, 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 LU decomposition, each processor 10 takes charge of processing row by row. The process itself is performed by a process (50) of repeating the k-th row to be decomposed 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 the process, the processor 10 in charge of the k-th line indicates that the line has reached the line concerned.
Notify 0. The other processors 10 wait for processing until the notification comes.

【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。
After that, each processor 10 has the (k +
1) Regarding the i-th row in the row to the n-th row which the processor 10 is in charge of, a new value of each element in the row in charge is calculated based on the value of the kth 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, each element in the j-th column from the k-th column to the n-th column in the i-th row is calculated (step 52). Find the value of a i, j . In the actual calculation, since the matrix is a slant matrix, the calculation is performed only on the element having a non-zero value.

【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 decomposition / forward elimination step 40, all the values of the elements a i, j of the Jacobian matrix are arranged in the shared memory 16. In this part, communication between processors that originally occurs when reading the value of the pivot row is shared memory 16
It substitutes 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 decomposing / forward erasing step 40 in which there are many data sharing processes, the superiority of the bus coupled shared memory system 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 this embodiment is executed by the trapezoidal formula.

【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, at each time step, the Newton-Raphson method process 6 is performed until the convergence condition is satisfied.
0, that is, a residual calculation step 61 relating to the state equations of the generator, the load, and the power grid, and a Jacobian matrix element calculation step 62 of the correction equation for obtaining the correction amount of the state variables of the power generator, the load, and the power grid. , The LU decomposition of the modified equation coefficient matrix (hereinafter referred to as the Jacobian matrix) of the load and the transmission network, the forward elimination and the 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, a solution method based on the trapezoidal formula will be described. Ordinary differential equation for the generator (Equation 3 to Equation 10)
Then, an equation obtained by time-differentiating the ordinary differential equation (Equation 11) regarding the load using a trapezoidal formula is obtained. When this equation is combined with the algebraic equations regarding the generator and the load (Equation 2 and a similar equation not shown) and the algebraic equations regarding the power grid, the equation is expressed 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] Shows all 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 of the equation (14) are non-linear equations, and when the Newton-Raphson method is used as the numerical solution, the modified equation becomes the 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 of the simultaneous equations and each state variable, 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 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 process 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。
A generator and a load are mechanically assigned to each processor 10. Regarding the power grid,
The terminals for connecting to the generators or loads of the power transmission network are mechanically allocated to the processors 10 to which the generators and loads are allocated, 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 nonzero matrix elements exist in the blocks surrounded by dotted lines are hatched, and blocks in which 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 not hatched do not require calculation in all cases. In the operation of the Newton-Raphson method, the structural features shown in FIG. 8 are used to arrange the data memory so that the time required for reading and writing the data described below is reduced. That is, the generator / load data 14 is stored in the local memory 12, and the power grid 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 relates to a generator and a load in charge thereof and has a terminal voltage of the generator.

【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 generator, load and state equation of the power grid in charge, and the generator, load, and A Jacobian matrix element calculation step 62 of a modified equation regarding a power transmission network and a LU decomposition and forward elimination calculation step 71 of a Jacobian matrix regarding a generator / load are performed. And the resulting generator
The step 33 of storing the update data of the Jacobian matrix element at the contact point 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。
The residual calculation step 61 relating to the state equations of the generator, the load and the transmission network in charge, the Jacobian matrix element calculation step 62 of the modified equation relating to the generator, the load and the transmission network, and the Jacobian matrix relating to the generator and the 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 regarding the state equation of the generator, the load and the transmission network in charge, a Jacobian matrix element calculation step 62 of the modified equation regarding the generator, the load and the transmission network, and a Jacobian matrix regarding the generator / load. In the LU decomposition and forward erasure calculation step 71 of, each processor 10 can execute the 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, the processors 10 refer to the shared memory 16 and frequently perform LU decomposition and forward elimination calculation step 72 of the Jacobian matrix related to the power transmission network (while communicating with each other by updating the data in the shared memory 16). , And the backward substitution calculation step 73 relating to 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。
For steps 72 and 73, LU
Processing is performed by the same method as the disassembly / forward elimination 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。
After that, each processor 10 reads out the correction amount of the state variable of the power transmission network on the shared memory 16 and then independently performs the backward substitution process 74 regarding the generator and the load on 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 refers to the local memory 12 and performs the modifying step 75 on 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 for the power transmission network, the correction amount of the tentative state variable solution for 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 generators shared by the respective processors 10 and the correction amount of the tentative state variable solution of the contact point between the load and the power transmission network, and uses them to read the generators. Then, the backward substitution calculation step 74 regarding the load and the load is performed, and the correction amount of the temporary solution of the state variable regarding the generator and the load is obtained and 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
After that, each processor 10 tentatively solves the state variables relating to the generator and the load and the power 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 by the 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 amount of modification of all state variables becomes sufficiently small, and the provisional solution at the end of the repetition is taken as the 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,
Regarding the transmission network calculation process, there is an effect that the superiority of the bus-combined shared memory parallel computer 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 regarding the internal states of the generator and the load, each processor performs calculation by 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 contention 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 power transmission network calculation step and the generator / load calculation step, since each processor reads the instruction of the processor from the local memory, there is an advantage in that the instruction read performance does not deteriorate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of 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 showing 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 shows the Runge in the power system calculation device according to the present embodiment.
It is a flowchart which shows an example of the electric 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 for explaining in more detail the calculation process of simultaneous ordinary differential equations regarding the internal states of the generator / load in FIG.

【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 the power grid calculation process 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。
5 is a flowchart illustrating parallel execution of LU decomposition / forward erasing steps in FIG. 4. FIG.

【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 showing an example of a power system calculation based on a trapezoidal formula in the power system calculation device according to 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 Jacobian 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
1 Power System Calculator 10 Processor 11 Central Processing Unit 12 Local Memory 13 Program 14 Generator / Load Data 15 Bus 16 Shared Memory 17 Power Grid Calculation Data 21 Generator / Load Calculation Process 22 Power Grid Calculation Process 30 Generator Calculation process 31 Load calculation process 32 Shared memory reading process 33 Shared memory writing process 34 Calculation process based on Runge-Kutta method 40 LU decomposition / forward erasing process 41 Backward substitution process 42 Forward erasing process 50 Pivot row (k) from 1 Step 51 of repeating up to n 51 Updating the element of the row (i) in charge 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 i-th row Process 60 Treatment process of Newton-Raphson method 61 State variable of generator, load and power grid Residual calculation step of the equation to be performed 62 Jacobian matrix element calculation step of generator, load and transmission network 63 LU decomposition, forward elimination and backward substitution step of generator, load and transmission network Jacobian matrix 64 Correction and time of state variables Update process 71 LU decomposition of Jacobian matrix and forward elimination calculation process for generator / load 72 LU decomposition and forward elimination calculation process of Jacobian matrix for power transmission network 73 Backward substitution calculation process for power transmission network 74 Backward substitution calculation process for generator / load 75 Modification process of all state variables

Claims (3)

【特許請求の範囲】[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の値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電力系統計算装
置。
1. An analytical calculation for a power system including a plurality of generators, a plurality of loads, and a power transmission network interconnecting them, and a simultaneous ordinary differential equation for the internal states of the generator and the load is calculated at each time step. In the electric power system calculation device that calculates the power grid calculation that is established between them by repeatedly solving simultaneous equations, a bus that enables the connection of multiple pieces of hardware, and a bus that connects to the bus. A central processing unit that performs calculations,
A plurality of processors each including a program executed by the central processing unit and a local memory, for holding data regarding the internal states of the generator and the load, which are assigned to the processor among the data regarding the internal states of the generator and the load. And a shared memory that is connected to the bus and holds data necessary for the power grid calculation, and in the calculation process of the simultaneous ordinary differential equations regarding the internal states of the generator and the load, each processor is In the step of performing a calculation using data on the internal states of the generator and the load on the local memory, and calculating the grid calculation by solving simultaneous equations, each processor uses the value of the shared memory. An electric power system calculation device characterized by performing a transmission network calculation that is assigned according to the above.
【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 regarding the internal states of the generator and the load, each of the processors obtains the connection terminal voltage data of the transmission network regarding the generator and the load assigned to the processor. After reading from the shared memory, the data relating to the internal states of the generator and the load assigned to the processor, which are present in the local memory, are used to independently calculate based on the Runge-Kutta method, 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 processor,
The electric power system calculation device according to claim 1, which executes the electric power grid calculation assigned to the processor while referring to and updating the data necessary for the electric power grid 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. In the calculation process of simultaneous ordinary differential equations concerning the internal states of the generator and the load, a correction equation of variables indicating the internal states of the generator and the load based on a trapezoidal formula, and In the case of solving each state variable solution by iterative correction using the Newton-Raphson method by making simultaneous use of the modified equation of the variable indicating the state, the connection terminal voltage data of the transmission network regarding the generator and the load was read from the shared memory. Later, the residuals of the equations for the internal state variables of the generator and load and the elements of the modified equation coefficient matrix (Jacobi matrix) are independently calculated using the data for the internal states of the generator and load assigned to the processor. Stored in the local memory, the residuals of the equation relating to the state variables of the grid and the modified equation coefficient matrix Elements of the matrix) are calculated by using data necessary for grid calculation stored in the local memory and the shared memory and used for grid calculation allocated to the processor, and the result is calculated as Stored in a shared memory, in the step of calculating the correction equation, for the correction equation coefficient matrix related to the generator and the load, the LU decomposition and forward elimination operation of the elements assigned to the processor are performed and the residual and Jacobian of the local memory are stored. Executes independently while referring / updating the elements of the matrix, and further on the shared memory when it is necessary to update the data of the part related to the power grid with the calculation of the generator and the load by the LU decomposition and the forward elimination operation. Data for the grid and the modified equation coefficient matrix and residuals of the grid are assigned to the processor. Each processor executes LU decomposition and forward erase operation of the stored elements while referring / updating the data in the shared memory, and each processor executes the correction amount related to the state variable of the power transmission network in the shared memory. Data is used to perform a backward substitution calculation on the residuals that have been subjected to forward elimination, and the correction amount of the state variables related to the generator and the load is corrected by the respective processors from the shared memory to the state variables of the power grid. After the correction amount data of is read, the Jacobian matrix on the local memory and the residual data subjected to the forward elimination and the backward substitution are referenced to determine by the backward substitution calculation, and all the state variables are corrected. 2. The electric power system calculation device according to claim 1, wherein the calculation is repeated until the correction amount becomes small.
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