[发明专利]一种基于在线仿真的分布式并行计算平台及其方法

说明书

本发明涉及一种基于在线仿真的分布式并行计算平台及其方法，分布式并行计算平台由多台高性能服务器组成，划分为不同功能的节点，每类节点都完成不同的功能，整个在线仿真分布式并行计算由网关服务器、调度服务器、数据服务器、计算服务器组成。平台采用TCP和基于可靠协议通信的UDP通信方式，实现整个平台内的数据和文件传输，采用多播技术完成各节点服务器之间的命令和文件下发。本发明采用多播技术以及多核技术组建的分布式并行计算平台为电力系统在线模式周期性计算提供有力的业务保障，系统运行稳定。

技术领域

本发明涉及电力系统在线仿真各类计算的实时计算及结果回收的分布式计算方法，具体涉及一种基于在线仿真的分布式并行计算平台及其方法。

背景技术

电力系统在线仿真计算涉及电力在线计算、多核技术、IP多播技术、分布式文件系统、IO多路复用和多进程并发技术。其中的电力在线计算：

电力市场的逐步发展和电网互连格局的形成，使得系统运行方式变得越来越复杂、快速多变，这就要求有更加快速、准确有效的稳定控制手段。显然，当前使用的“分散设立、离线计算、在线匹配”稳定控制模式已难于适应。而电力系统负荷水平的增长、电网规模的扩大和供电可靠性要求的提高，防止系统暂态稳定破坏仍然是当前电力系统中极为重要的任务之一。在线方式下的电力仿真计算，采用当前电网实时运行状态和数据，分析计算结果符合当前电网实际、避免离线方式造成的计算结果过于保守，又能使运行方式人员从繁重的计算工作中解脱出来，对电网日常运行与控制有着重要的意义。

电力系统的稳定性是电网正常运行的基本前提，国内外多次大停电事故的教训充分说明，确保电力系统的安全稳定运行对国家的社会安定和国民紧急快速发展具有重要意义。纵观国外历次大停电事故的发生、发展的原因，不外乎是：电网结构不合理，缺乏预防性安全控制手段；事故时继电保护动作不正确，对设备跳闸引起的潮流大转移缺乏预计或有效对策，稳定控制系统不完美；电网事故期间信息不畅等。因此，有针对性地采取措施可避免发生大停电事故，而实现电力系统的在线分析和研究则能改善和显著提高电网的安全稳定运行水平，是今后电网安全稳定运行的发展方向。

为了保证电力系统的安全性，在系统规划、设计和运行过程中都需要进行暂态稳定计算分析。电力系统暂态稳定计算的目的在于确定系统受到大扰动(如发生短路故障、负荷瞬间发生较大的突变、切除大容量的发电、输电或变电设备等)以后，系统各个发电机组是否能够维持同步运行，电压是否能够保持在一个较为合理的水平上，分析影响电力系统暂态稳定的各种因素，并在此基础上研究提高电力系统暂态稳定性的措施。即实时计算确定，当稳定性不满足规定要求时，需要采取相应的紧急稳定措施。例如：切机、快关汽门、电气制动、切负荷、解列等措施。提高决策速度，快速使系统安全稳定运行。

多核技术：

多核处理器是多枚芯片，能够直接插入单一的处理器插槽中，但操作系统会利用所有相关的资源，将它的每个执行内核作为独立的逻辑处理器。通过在多个执行内核之间划分任务，多核处理器可在特定的时钟周期内执行更多任务。

多核技术能使服务器并行处理任务，多核系统更易于扩充，并且能够在较纤巧的外形中融入更加强大的处理性能，这种外形所用的功耗更低、计算功耗产生的热量更少。多核架构能够使目前的软件运行更加色，并能创建一个促进未来的软件编写更趋完善的架构。尽管认真的软件厂商还在探索新的软件并发处理模式，随着向多核处理器的移植，现在软件无需修改就可以支持多核平台。

为充分利用多个处理器而设计的操作系统无需修改就可运行。为了充分利用多核技术，应用开发人员需要在程序设计中融入更多思路，但设计流程与目前对称多处理系统的设计流程相同，并且现有的单线程应用也将继续运行。得益于线程技术的应用在多核处理器上运行将显示出卓越的性能可扩充性，此类软件包括多媒体应用、工程和其他技术计算应用以及诸如应用服务器和数据库等中间层与后层服务器应用。