本發(fā)明的實(shí)施例涉及電力系統(tǒng)分析領(lǐng)域，尤其涉及一種短路電流的掃描方法及裝置。

背景技術(shù)：

短路電流計(jì)算是電氣設(shè)備選擇、電氣保護(hù)整定計(jì)算的前提，是電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行的重要基礎(chǔ)?；陔娏ο到y(tǒng)的電磁暫態(tài)模型進(jìn)行短路電流計(jì)算可以得到精確的結(jié)果，但是計(jì)算速度過慢，而且計(jì)算規(guī)模受到了限制，不能滿足工程需求。多年以來，許多學(xué)者一直致力于在短路電流的計(jì)算準(zhǔn)確性和易用性之間找到一個平衡點(diǎn)。

隨著電網(wǎng)的發(fā)展和擴(kuò)大聯(lián)網(wǎng)，電網(wǎng)的規(guī)模越來越大，短路電流掃描的計(jì)算量越來越大。近年來，隨著對電網(wǎng)運(yùn)行的要求越來越精細(xì)化，對電網(wǎng)的實(shí)時分析和在線校核就顯得尤為重要，所以對分析電網(wǎng)的速度要求也越來越高。

提高短路電流掃描的計(jì)算速度，必然會提高電力系統(tǒng)分析的速度。因此如何提高短路電流掃描的計(jì)算速度，成為一個研發(fā)的熱點(diǎn)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種短路電流的掃描方法及裝置，能夠提高計(jì)算速度，縮短短路電流的掃描時間，利于提高電力系統(tǒng)分析的速度。

為了達(dá)成上述目的，本申請的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

第一方面，提供一種短路電流的掃描方法，包括：

主機(jī)將對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)短路電流進(jìn)行掃描的計(jì)算任務(wù)映射到圖形處理器GPU中；

GPU根據(jù)從所述主機(jī)接收到的所述計(jì)算任務(wù)的故障信息，確定網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個故障點(diǎn)的故障類型以及短路電流；

GPU將短路電流的掃描結(jié)果返回到所述主機(jī)；所述掃描結(jié)果包括網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個故障點(diǎn)的故障類型以及短路電流。

第二方面，提供一種短路電流的掃描方法裝置，用于執(zhí)行第一方面所提供的方法。

本發(fā)明的實(shí)施例所提供的短路電流的掃描方法及裝置，將對短路電流進(jìn)行掃描的計(jì)算任務(wù)映射到GPU中進(jìn)行，比現(xiàn)有技術(shù)中掃描短路電流的計(jì)算時間更短，從而縮短了短路電流的掃描時間，利于提高電力系統(tǒng)分析的速度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例所提供的短路電流的掃描方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明的實(shí)施例所提供的短路電流的掃描裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例

并行計(jì)算技術(shù)從最早的分布式計(jì)算發(fā)展到后來的多核中央處理器(英文全稱：Central Processing Unit，英文簡稱：CPU)，再到近幾年發(fā)展迅速的圖形處理器(英文全稱：Graphics Processing Unit，英文簡稱：GPU)，相對比較成熟。GPU具有低成本，高計(jì)算效率的優(yōu)點(diǎn)，所以其在計(jì)算領(lǐng)域的地位越來越顯著。英偉達(dá)推出的通用并行計(jì)算構(gòu)架(英文全稱：Compute Unified Device Architecture，英文簡稱：CUDA)，使得GPU解決復(fù)雜的計(jì)算問題能夠充分發(fā)揮其優(yōu)勢。

本發(fā)明的目的在于，提供一種對短路電流的更快速高效的掃描方法及裝置，利用GPU以并行方式實(shí)現(xiàn)短路電流掃描過程中的計(jì)算，從而提高短路電流掃描計(jì)算的速度。結(jié)合圖1所示，本發(fā)明的實(shí)施例提供的短路電流的掃描方法，包括以下步驟：

101、主機(jī)將對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)短路電流進(jìn)行掃描的計(jì)算任務(wù)映射到GPU中。

基于通用并行計(jì)算構(gòu)架CUDA，將對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)短路電流進(jìn)行掃描的計(jì)算的任務(wù)映射到GPU。

求解短路電流的關(guān)鍵在于求解短路點(diǎn)的短路阻抗，計(jì)算任務(wù)包括對各個故障點(diǎn)進(jìn)行短路電流掃描的故障信息，包括短路點(diǎn)的短路阻抗等。

對于小型網(wǎng)絡(luò)，可以利用星-三角變換等方法對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，消去除短路點(diǎn)以外的所有節(jié)點(diǎn)，得到全系統(tǒng)的一端口等值阻抗，即為對應(yīng)的短路阻抗。

對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型網(wǎng)絡(luò)，首先應(yīng)該得到全系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，然后對節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣進(jìn)行LDU分解，最后根據(jù)故障點(diǎn)信息回代求解，這樣便可得短路點(diǎn)對應(yīng)的短路阻抗。各個故障點(diǎn)短路阻抗的回代求解之間互不干擾，故可用并行計(jì)算實(shí)現(xiàn)。

假設(shè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有n個節(jié)點(diǎn)，Y_n×n是該網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，對其進(jìn)行LDU分解，得到：

Y_n×n＝LDU〃

如果要計(jì)算節(jié)點(diǎn)i的短路電流，則設(shè):

b＝{···0 1 0···}

第i-1項(xiàng) 第i項(xiàng) 第i+1項(xiàng)

求解如下方程得到X向量:

Y_n×nX＝b

進(jìn)一步得到i節(jié)點(diǎn)的短路阻抗Z_i,SC:

Z_i,SC＝X_{第i項(xiàng)}

根據(jù)上述原理，把短路電流掃描計(jì)算的任務(wù)映射到GPU時，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有m個故障節(jié)點(diǎn)，則需要有m個線程，每個線程處理一個故障點(diǎn)。

102、GPU確定網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個故障點(diǎn)的故障類型以及短路電流。

網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的故障點(diǎn)的數(shù)目可以有一個或者以上。計(jì)算任務(wù)映射到GPU之后，GPU窮舉網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有故障點(diǎn)，根據(jù)從主機(jī)接收到的計(jì)算任務(wù)的故障信息，確定網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個故障點(diǎn)的故障類型以及短路電流。

在一種具體的實(shí)施方式中，GPU以并行計(jì)算方式，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個故障點(diǎn)的故障信息，計(jì)算確定各個故障點(diǎn)的故障類型以及短路電流。結(jié)合步驟101，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)m個故障節(jié)點(diǎn)對應(yīng)m個線程，GPU中各個線程同步進(jìn)行，先判斷該線程所處理故障點(diǎn)的類型，并進(jìn)一步計(jì)算短路電流。直到窮舉所有故障節(jié)點(diǎn)，完成短路電流掃描。

103、GPU將短路電流的掃描結(jié)果返回到主機(jī)。

掃描結(jié)果包括網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個故障點(diǎn)的故障類型以及短路電流。

本發(fā)明的實(shí)施例所提供的短路電流的掃描方法，將對短路電流進(jìn)行掃描的計(jì)算任務(wù)映射到GPU中進(jìn)行，比現(xiàn)有技術(shù)中掃描短路電流的計(jì)算時間更短，從而縮短了短路電流的掃描時間，利于提高電力系統(tǒng)分析的速度。進(jìn)一步地，基于CUDA并行計(jì)算實(shí)現(xiàn)短路電流掃描，使得GPU在解決復(fù)雜計(jì)算問題的過程中能夠充分發(fā)揮其優(yōu)勢，具有可執(zhí)行性強(qiáng)、速度快的優(yōu)勢。

本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種短路電流的掃描裝置，用于執(zhí)行上述實(shí)施例中所描述的短路電流的掃描方法，結(jié)合圖2所示，掃描裝置包括控制單元101和圖形處理器GPU102。

控制單元101，用于將對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)短路電流進(jìn)行掃描的計(jì)算任務(wù)映射到GPU102中。

GPU102，用于根據(jù)從控制單元101接收到的計(jì)算任務(wù)的故障信息，確定網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個故障點(diǎn)的故障類型以及短路電流。

GPU102，還用于將短路電流的掃描結(jié)果返回到主機(jī)。掃描結(jié)果包括網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個故障點(diǎn)的故障類型以及短路電流。

可選的，控制單元101，基于通用并行計(jì)算構(gòu)架CUDA，將對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)短路電流進(jìn)行掃描的計(jì)算的任務(wù)映射到GPU102。

可選的，GPU102，以并行計(jì)算方式，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個故障點(diǎn)的故障信息，計(jì)算確定各個故障點(diǎn)的故障類型以及短路電流。

本發(fā)明的實(shí)施例所提供的短路電流的掃描裝置，將對短路電流進(jìn)行掃描的計(jì)算任務(wù)映射到GPU中進(jìn)行，比現(xiàn)有技術(shù)中掃描短路電流的計(jì)算時間更短，從而縮短了短路電流的掃描時間，利于提高電力系統(tǒng)分析的速度。進(jìn)一步地，基于CUDA并行計(jì)算實(shí)現(xiàn)短路電流掃描，使得GPU在解決復(fù)雜計(jì)算問題的過程中能夠充分發(fā)揮其優(yōu)勢，具有可執(zhí)行性強(qiáng)、速度快的優(yōu)勢。

以上，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。