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1、中国高等学校电力系统及其骞动他专娥第二十遥瘸学术年会论文繁一种开源电力系统网格计算平台的开发侯冠基1 ，张尧1 ，周二专2 ，武患刚1 。L u ox i a oc h u a n 3( 1 孥惫理工大学电力学院，广东鹰，广髑市5 1 0 6 4 0 ；2 。I n t e r P S SS y s t e m s L L C ，T e x a s ，U S A ；3I S ON e wE n g l a n dI n c ，M a s s a c h u s e t t s ，u s A )攘要：提出7 一种毙够爽璃分布式并纷睾 算的羿澈电力系统躅格计算乎念。该隧格计算孚台是基乎笺联网熬蔫手
2、舅源软 件，通过软件技术把高效网格分析处理软件( 岫a i l l 憨合到电力系统仿真软件I n t e r P S S 中构建而成的。与现有的并行计算平台相比，该平台具有很高的并行效率，并殿建立和维护简单，源代码开放，具有更广阔的发展空间和应用前景。岛传统方法以及瑷毒酶瞬臻警台相毙较戆结果表暖了该鼹接诗箕擎台的霹抒糗嚣绽越牲。美键词：电力系统；并行计算；网格计算；电力系统仿真；评源软件0 引言随着现代电力系统规模的不断扩大，传统的串行计算方法在处理规模和速度上已经无法满足大电网模拟和裳时控刳的仿真要求，研究蹇效的并锫算法及其在电力系统巾酶应用因此成为了近年来学术界和工业界的热点问题之一。随着
3、对并行计算算法研究的不断深入栅成熟，研究的重点舞始转向了其褒电力系统领域孛的应爝，经过嚣内羚不步专家学者的努力，出现了一撤优秀的、可行的并行计算平台和方法。文献【1 】撼出了一种慕于分布式并行原理的i 缴传算法，采爨主刍k 方茂缀织局域隧魂的多台规器遴每捣建并霉亍处理平裔，并将其廒用到无功优化问题中。文献 2 1 通过构造J a c o b i 粕迭代并行求解的方法，实现了动态仿真的实时计算。文献1 3 】拳j 薅一令明逮终工豫蛄( N O W ) 纛著毒亍纛撅祝( P V M ) ，成功地构造了个并行计算环境。文献洚5 锵分布式并行计算技术臌用到电网实时、在线的决策和分析，以满跫对海蟹数据进
4、簿快速处理戆爨要。文献 6 】基手裹牲熊集爨环境构建了一个穰粒度M o n t eC a r l o 并行计算模型，实现了对大型电力系统可靠性的评估计算。文献【7 埔1 将分布性并行计算懿技术应震瑟继邀保护定德懿在线校核，取褥了较好粒计算性能上的提升。而基于文献p 瞧出的并行计算技术，中国电科院已研发出了网格计算平台P S A S P h o m c ，平裔可为在线计算戆各赣韵态评售较佟据供不霹缺少戆运蠢平念，该平台鼹前已在国调中心等多个单位成功应用。在国外也有一些成功的并行和网格计算的平台，例如S 删圆烬P n 公司的电力系统分据软件P S S E 逶过整合矮穆臻境管溪软箨E n F u z
5、 i o n 构建了个网格计算环境【。缀然目前的这些并行处理平台已经取得了可观的成果，毽是这些软粹纛警台：或者是某些高校研究团队根据特定的研究项目所开发的，不具有广泛的适用性；或者是蘸渣敦件，不彀黉要支纣熹薅酶费蘼来获褥软件，而且软件是采取封装的形式发布的，薮源代码是不公开“十一夏”国家裁技交捧诗划重大疆嚣2 f 1 0 6 B A A 0 2 A 1 7 ) ，的，并不利予广大高校师生的科研、学习和对软件的改进；茬往震要特定薛硬绛繇凌纛专受鹃段方瑟的专l 靠谖掣；是基予老一代的网格技术，例如P 、能、E n F u z i o n 等建立的。随着并行计算技术的快速发展，筒述软件所采用的构造诗
6、箕鼹旅懿技零还有很大戆提裹空阏，泼便这裂媛高的芳行计算效率。基于上述的原因，本文将介绍一种基于最新网格技术鳇、舞源酶、薪墅蕞武并行诗算警台涵溆p s S 鼹耪诗 算平台。该平台是在I n t e r P S S t n l 个开源的电力系统仿真软件的基础上，整合最新的网格i - t S * 技术构建而成的，舆有建立纛维护鏊单，免费使爰、澡役码公瑟、并行效率裹和扩展性、普遍适用性强的特点。与现有的一些网格计算平台的测试比较表明，该计算平台在并行效率上有比较大的提势，具毒棼鬻抒酶应磊蘸景。1 构建I n t e r P S S 网格计算平台的资源和工具1 。1I n t e r P S S 萋于I
7、 n t e m e t 麓拜源电力系统仿真软件I n t e r P S S 是一个基予蔑联网概貌的、源代码公开的电力暴统仿真软讳，它主要蒸子现代酶隧络狠诗算税技术，铡如J A V A ，X M L 、E c l i p s e 平台和其他的一些开源软件系统，例如S ir i n gF r a m e w o r k 、J G r a p h 署1 A p a c h eC o m m o n s 镣，旨在为毫力系统豹设计、运行分析和仿寞提供一个薪魏殍源彷真软僻I 平台。如图l 所恭，I n t e r P S S 整个结构的核心是一种基于嚣向对象的电力系统仿真模烈絮梅。它是一种柔性的、可扩
8、展酶、易子维护的软件系统，其最大特点是其有源代码公开、组成松敷的结梅，用户可以根据各宴的憝求，通过搔传( 曩u g i 1 1 ) 药形式域鸯拜楣应的模块功能或替换糨瘟懿模浃来实褒。目前，I n t e r P S S 已经实现了交流、直流潮流计算、短路计算秘暂态稳定计箕的仿真功能，并且用户可以轻易她在此基础童将其功髓糍震到协调缳护、谐波分析、电力市场、可靠性分析等等领域。赊此之外I o 懈P S S 异# 自定i 嘟本控制功能，用户可U 根据自B 需求+ a 过X m l 者J a v a 编q 简单脚奉( s c n p l ) 来对软件的精 输、计算任务叁数设i 和计算赢目进行控制太大增
9、强r 系统日扩月性。m 本文提出的网格计算平台 是# J j - I n t e r P S S 的这# P l u g - h a 的扩展功能脚本控制功能宴现的，具体内容将杠后立有详细叙述。黜 ，4 *t * ”圉1I n t e r P S S 系统架构图12G n d g a l n 开源的网格计算工具G n d g m n 1 2 j 是一十采月了最新同格平台构建技术白g开掉的J a v a 月格计算平台，可“对复杂计算、数据处理、大规模教据拽索自分析、图像识别等问题的进行丹布式平行处理。G n 电m n 所据雠关键技术是分解和聚台“，其原理现在B 竖广茬用 G o o g l c 等
10、大g 韵搜索 f 擎，如目2 所示。 7 ，j ， 喀妒A2“。图2 刚格计荆g 理目通过这种分裂# 聚合可“实现分布式平行计算井使得计算过程更加高技、更加具有日捌i 性。理论L 米醴计算目络中计算节 越多，效丰提高得越多C 、r l d g m n 的“下的一# 特 使得整十计算d 程中数据n理E 加高教、豆衍自日靠：1 ) 计算任务赢高教控制：实际i ，目格环境通常是异杓，而H 不是静I t ，计算任* 在计算赴理也会发生改变。通d a 种对任务分配流荐制W m 确保任毋照预期的目标完成；2 ) 肘点的类装载技术：用户可“在一台| f 算机L 行多个虚拟的计算i 点不需要进行任何的设i 3
11、 ) 良好纠错能 某一计算节点退出汁算时候，G n d g a l a 能照时发现政目题，并且3 上搜寻网格中柑对空阳的计算节点，把泼来完成的任务转移到该节电。13 X M L - E x t e n s i b t e M a r k u pL a n g u a g en 可扩展的标记语言x | n l 月束自动# 进信息的种新的标准语言。它其E 计算机* i 一样# 自B 语Z 、语沾摧述方法X m l 的#要特点包括异椅系统目信息互a 、数据内容R 示处4 分 离、自定义性和“扩展性。捌是I n 竹P S S 日格汁算平台的根基之。I n m r P S S 月格计算 E 利用x m
12、眯绾j 控制脚本( S c r i p t ) 传达控制信息，包括计算任务的创建、传进、对计算网络参数的修改结果的精m 等等命令。2I n t e r P S S 网格计算平台的构建21 建立I n t e r P S S 网格计算平台本同格计算平自是在I n t e l P S S 自女统仿真器基，利月I n t e r P S S 提供的息好的扩性，整合T 网格软件C a l d g a i n _ f l i 构建的。 目提一个I n t e r P $ S 目椿计算平台的自成镕构。它m 一台安装L T 【口研5 s 客户端、c - n 蛳n e n 咖“a 运行“墙( J a v a
13、R u n d m e E n v o n m e n l ，J R E 6D ) 的计算机作为主* 点，通过局域月把其它若干台安装有j a v a t 行* 境目G f i d g a ma g c n t 的计算机连结起来而。具体工作m 8 目如图4 所示。目-目：蠢 旺二三三三硒叵三三目3I n t e r P S S 月鞯计算平自m 戚囤4I n t c r P S S 捂 r 算平台的T 作流程圈竖万一_ ； 工罐一一 # 一旦镶一目 # m i * # 自# n 镕= 十口目$ * 女422I n t e r P S S 网格计算平台的适用性I n t e r P S S M 格计
14、算平台1 ：1 前尚n f 起步阶，但是a 处理簟此电力系统复杂计并问题t E g t mr 其Fk 的优越性。总体L 蜕，待研究问疆-1 ) 星一十计算甘十分太对计算机硬件资H 、性能求非产高，计算量成为解凄谖目题最大的负担：2 ) 可“分解成为若十个相对独、槽之间有或很少空x 的、可“并行处理的子问题，其最终结果可u 过分析这些于问题的结果m 得出。腺此之* 目为I n t t t P S S 目镕计算甲告具有好r 展性，m 随时据研究兴趣的 同而轻易地改变或者增加其功能，这也是其最重蛋的特点。3I n t e r P S S 网格计算平台的测试和分析31I n t e r P S S 网
15、格计算实验平台的构建为T 测试n t e r P S S 日格计算平青的高教性，作者在宴验! 搭建T 一个测试日格目格有M 台双棱的笔记本自脑和6 台单核n 理器的台式机m 成，网培的传输速度是1 0 0 M b D s 。32 测试算例以厦结果分析3 2 1 算例舟日为了说明问题，这分别就N - 1 植验时的潮流计算和哲稳定计算进# 说明。算蜘一是一个禽有1 9 4 4 条支路# 3 7 8白发电机的博绪定义了2 5 ( 0 十故障。算例一g 十E 硝母线算倒，对动态元件采用高阶模，定卫T I O 个故障。但为T 增加计算量，这里重复计算1 0 0 次这l o 个战障，共需进行1 0 0 0
16、 0 ：的哲态稳定分析汁算，322 纵向较与传统单机串行计茸方珐的M 较为T 说明I n t c r P S S 网格计算平台的优势，遗B 与月传统的单m 串行的i f 算方法得出的结果进行丁较，对f 算例，单机串行自I n r P S S 格平台的计算时问分别是2 5 0 * “ 钟和2 6 分钟，加速是09 6 丁算例一，H 些数丹是3 3 0丹钟、3 5 舟钟和0 9 4 ，如图5 所示。# 3 0 0t l 。0mf $罔5 m e r P S S 同格计算平音与传统算法计算结果m 较3 , 23 C P U 个数对计算建度的响同时，为T 得到 算网特中T 同的C P U 散与汁算4 度的* 对 同c P u 个数的情况下I n t c r P S S 月格计算
