[发明专利]一种基于嵌套对角加边形式的电力系统暂态稳定仿真并行计算方法

权利要求书

1.一种基于嵌套对角加边形式的电力系统暂态稳定仿真并行计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：将电力网络划分为多个子系统，并完成子系统-核心映射，包括以下子步骤：

步骤1.1：基于因子表道路树将电力网络划分为n个叶系统和1个联络系统，再将联络系统进一步分解为m个枝系统和1个根系统，m个枝系统与1个根系统构成一个枝-根BBDF结构单元；

步骤1.2：将叶系统、枝系统、根系统的计算任务绑定到CPU核心上，完成子系统-核心映射；

步骤2：单个仿真积分步的并行计算，包括以下子步骤；

步骤2.1：并行求解叶系统、枝系统、根系统的微分方程；

步骤2.2：并行执行叶系统的快速前代运算与枝-根BBDF结构单元的快速回代运算；

步骤2.3：并行执行叶系统的快速回代运算与枝-根BBDF结构单元的快速前代运算；

步骤2.4：并行判断所有子系统网络方程是否均已收敛，若已全部收敛，转步骤2.5，否则转步骤2.2；

步骤2.5：并行计算叶系统、枝系统、根系统内动态元件的电磁功率；

步骤2.6：并行判断所有的子系统状态变量是否均已收敛，若已全部收敛，结束当前仿真积分步的计算，并开始下一仿真积分步的计算，否则转步骤2.1。

2.根据权利要求1所述的一种基于嵌套对角加边形式的电力系统暂态稳定仿真并行计算方法，其特征在于，所述步骤1.2中，按照如下原则进行子系统-核心映射：①每个叶系统单独分配一个CPU核心，每个枝系统单独分配一个CPU核心；②一个枝系统以及与其相连的所有叶系统构成一个叶-枝BBDF结构单元，每个叶-枝BBDF结构单元包含的子系统应被分配到同一块CPU芯片的CPU核心上；③若同一块CPU芯片上的CPU核心足够多，可以分配多个叶-枝BBDF结构单元，否则将不同的叶-枝BBDF结构单元分配到不同的CPU芯片；④完成叶系统、枝系统的子系统-核心映射后，将根系统分配给某个承担了枝系统计算任务的CPU核心。

3.根据权利要求1所述的一种基于嵌套对角加边形式的电力系统暂态稳定仿真并行计算方法，其特征在于，叶系统与枝系统所在的同一块CPU芯片的CPU核心间，基于OpenMP进行并行通讯，而枝系统与根系统所在的不同CPU芯片的CPU核心间，基于MPI进行并行通讯。

4.根据权利要求1所述的一种基于嵌套对角加边形式的电力系统暂态稳定仿真并行计算方法，其特征在于，所述步骤2.2中，并行执行叶系统的快速前代运算与枝-根BBDF结构单元的快速回代运算； 各个叶系统的快速前代运算包括如下操作：①计算虚拟注入电流；②快速前代运算； 枝-根BBDF结构单元的快速回代运算包括如下操作：①根系统计算虚拟注入电流，读取所有枝系统对根系统的注入电流，完成快速前代、快速回代运算求得根系统节点电压，判断根系统网络方程收敛性；②根系统计算完成后，各个枝系统读取根系统节点电压，完成快速回代运算求得枝系统节点电压，判断枝系统网络方程收敛性。

5.根据权利要求1所述的一种基于嵌套对角加边形式的电力系统暂态稳定仿真并行计算方法，其特征在于，所述步骤2.2至步骤2.4是网络方程的并行求解流程； 所述步骤2.2中，如果是网络方程求解的第一次迭代，则不执行枝-根BBDF结构单元的快速回代运算。

6.根据权利要求1所述的一种基于嵌套对角加边形式的电力系统暂态稳定仿真并行计算方法，其特征在于，所述步骤2.3中，并行执行叶系统的快速回代运算与枝-根BBDF结构单元的快速前代运算； 各个叶系统的快速回代运算包括如下操作：①读取与该叶系统相连的枝系统的节点电压，完成快速回代运算求得叶系统节点电压；②判断叶系统网络方程收敛性； 枝-根BBDF结构单元的快速前代运算包括如下操作：①各个枝系统计算虚拟注入电流，读取与该枝系统相连的所有叶系统对该枝系统的注入电流，完成快速前代运算。