本發(fā)明的實施例涉及電力系統(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)：

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

隨著電網(wǎng)的發(fā)展和擴大聯(lián)網(wǎng)，電網(wǎng)的規(guī)模越來越大，短路電流掃描的計算量越來越大。近年來，隨著對電網(wǎng)運行的要求越來越精細化，對電網(wǎng)的實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算速度，成為一個研發(fā)的熱點問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例提供一種短路電流的掃描方法及裝置，能夠提高計算速度，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。

為了達成上述目的，本申請的實施例采用如下技術(shù)方案：

第一方面，提供一種短路電流的掃描方法，包括：

主機將對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)短路電流進行掃描的計算任務映射到圖形處理器GPU中；

GPU根據(jù)從所述主機接收到的所述計算任務的故障信息，確定網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個故障點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；所述掃描結(jié)果包括網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個故障點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，將對短路電流進行掃描的計算任務映射到GPU中進行，比現(xiàn)有技術(shù)中掃描短路電流的計算時間更短，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)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實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。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，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施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例

并行計算技術(shù)從最早的分布式計算發(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，高計算效率的優(yōu)點，所以其在計算領(lǐng)域的地位越來越顯著。英偉達推出的通用并行計算構(gòu)架(英文全稱：Compute Unified Device Architecture，英文簡稱：CUDA)，使得GPU解決復雜的計算問題能夠充分發(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以并行方式實現(xiàn)短路電流掃描過程中的計算，從而提高短路電流掃描計算的速度。結(jié)合圖1所示，本發(fā)明的實施例提供的短路電流的掃描方法，包括以下步驟：

101、主機將對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)短路電流進行掃描的計算任務映射到GPU中。

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

求解短路電流的關(guān)鍵在于求解短路點的短路阻抗，計算任務包括對各個故障點進行短路電流掃描的故障信息，包括短路點的短路阻抗等。

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)進行化簡，消去除短路點以外的所有節(jié)點，得到全系統(tǒng)的一端口等值阻抗，即為對應的短路阻抗。

對于結(jié)構(gòu)復雜的大型網(wǎng)絡(luò)，首先應該得到全系統(tǒng)節(jié)點導納矩陣，然后對節(jié)點導納矩陣進行LDU分解，最后根據(jù)故障點信息回代求解，這樣便可得短路點對應的短路阻抗。各個故障點短路阻抗的回代求解之間互不干擾，故可用并行計算實現(xiàn)。

假設(shè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有n個節(jié)點，Y_n×n是該網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點導納矩陣，對其進行LDU分解，得到：

Y_n×n＝LDU〃

如果要計算節(jié)點i的短路電流，則設(shè):

b＝{···0 1 0···}

第i-1項 第i項 第i+1項

求解如下方程得到X向量:

Y_n×nX＝b

進一步得到i節(jié)點的短路阻抗Z_i,SC:

Z_i,SC＝X_第i項

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

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

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

在一種具體的實施方式中，GPU以并行計算方式，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個故障點的故障信息，計算確定各個故障點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)點對應m個線程，GPU中各個線程同步進行，先判斷該線程所處理故障點的類型，并進一步計算短路電流。直到窮舉所有故障節(jié)點，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。

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

本發(fā)明的實施例所提供的短路電流的掃描方法，將對短路電流進行掃描的計算任務映射到GPU中進行，比現(xiàn)有技術(shù)中掃描短路電流的計算時間更短，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。進一步地，基于CUDA并行計算實現(xiàn)短路電流掃描，使得GPU在解決復雜計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、速度快的優(yōu)勢。

本發(fā)明的實施例還提供一種短路電流的掃描裝置，用于執(zhí)行上述實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)短路電流進行掃描的計算任務映射到GPU102中。

GPU102，用于根據(jù)從控制單元101接收到的計算任務的故障信息，確定網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個故障點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。掃描結(jié)果包括網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個故障點的故障類型以及短路電流。

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

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

本發(fā)明的實施例所提供的短路電流的掃描裝置，將對短路電流進行掃描的計算任務映射到GPU中進行，比現(xiàn)有技術(shù)中掃描短路電流的計算時間更短，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。進一步地，基于CUDA并行計算實現(xiàn)短路電流掃描，使得GPU在解決復雜計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、速度快的優(yōu)勢。

以上，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，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，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應以權(quán)利要求的保護范圍為準。