一种短路电流的扫描方法及装置与流程

本发明的实施例涉及电力系统分析领域，尤其涉及一种短路电流的扫描方法及装置。

背景技术：

短路电流计算是电气设备选择、电气保护整定计算的前提，是电力系统规划、设计和运行的重要基础。基于电力系统的电磁暂态模型进行短路电流计算可以得到精确的结果，但是计算速度过慢，而且计算规模受到了限制，不能满足工程需求。多年以来，许多学者一直致力于在短路电流的计算准确性和易用性之间找到一个平衡点。

随着电网的发展和扩大联网，电网的规模越来越大，短路电流扫描的计算量越来越大。近年来，随着对电网运行的要求越来越精细化，对电网的实时分析和在线校核就显得尤为重要，所以对分析电网的速度要求也越来越高。

提高短路电流扫描的计算速度，必然会提高电力系统分析的速度。因此如何提高短路电流扫描的计算速度，成为一个研发的热点问题。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种短路电流的扫描方法及装置，能够提高计算速度，缩短短路电流的扫描时间，利于提高电力系统分析的速度。

为了达成上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种短路电流的扫描方法，包括：

主机将对网络内短路电流进行扫描的计算任务映射到图形处理器GPU中；

GPU根据从所述主机接收到的所述计算任务的故障信息，确定网络内各个故障点的故障类型以及短路电流；

GPU将短路电流的扫描结果返回到所述主机；所述扫描结果包括网络内各个故障点的故障类型以及短路电流。

第二方面，提供一种短路电流的扫描方法装置，用于执行第一方面所提供的方法。

本发明的实施例所提供的短路电流的扫描方法及装置，将对短路电流进行扫描的计算任务映射到GPU中进行，比现有技术中扫描短路电流的计算时间更短，从而缩短了短路电流的扫描时间，利于提高电力系统分析的速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例所提供的短路电流的扫描方法流程示意图；

图2为本发明的实施例所提供的短路电流的扫描装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

并行计算技术从最早的分布式计算发展到后来的多核中央处理器(英文全称：Central Processing Unit，英文简称：CPU)，再到近几年发展迅速的图形处理器(英文全称：Graphics Processing Unit，英文简称：GPU)，相对比较成熟。GPU具有低成本，高计算效率的优点，所以其在计算领域的地位越来越显著。英伟达推出的通用并行计算构架(英文全称：Compute Unified Device Architecture，英文简称：CUDA)，使得GPU解决复杂的计算问题能够充分发挥其优势。

本发明的目的在于，提供一种对短路电流的更快速高效的扫描方法及装置，利用GPU以并行方式实现短路电流扫描过程中的计算，从而提高短路电流扫描计算的速度。结合图1所示，本发明的实施例提供的短路电流的扫描方法，包括以下步骤：

101、主机将对网络内短路电流进行扫描的计算任务映射到GPU中。

基于通用并行计算构架CUDA，将对网络内短路电流进行扫描的计算的任务映射到GPU。

求解短路电流的关键在于求解短路点的短路阻抗，计算任务包括对各个故障点进行短路电流扫描的故障信息，包括短路点的短路阻抗等。

对于小型网络，可以利用星-三角变换等方法对网络进行化简，消去除短路点以外的所有节点，得到全系统的一端口等值阻抗，即为对应的短路阻抗。

对于结构复杂的大型网络，首先应该得到全系统节点导纳矩阵，然后对节点导纳矩阵进行LDU分解，最后根据故障点信息回代求解，这样便可得短路点对应的短路阻抗。各个故障点短路阻抗的回代求解之间互不干扰，故可用并行计算实现。

假设网络内有n个节点，Y_n×n是该网络的节点导纳矩阵，对其进行LDU分解，得到：

Y_n×n＝LDU〃

如果要计算节点i的短路电流，则设:

b＝{···0 1 0···}

第i-1项 第i项 第i+1项

求解如下方程得到X向量:

Y_n×nX＝b

进一步得到i节点的短路阻抗Z_i,SC:

Z_i,SC＝X_第i项

根据上述原理，把短路电流扫描计算的任务映射到GPU时，假设网络内有m个故障节点，则需要有m个线程，每个线程处理一个故障点。

102、GPU确定网络内各个故障点的故障类型以及短路电流。

网络内的故障点的数目可以有一个或者以上。计算任务映射到GPU之后，GPU穷举网络内所有故障点，根据从主机接收到的计算任务的故障信息，确定网络内各个故障点的故障类型以及短路电流。

在一种具体的实施方式中，GPU以并行计算方式，根据网络内各个故障点的故障信息，计算确定各个故障点的故障类型以及短路电流。结合步骤101，网络内m个故障节点对应m个线程，GPU中各个线程同步进行，先判断该线程所处理故障点的类型，并进一步计算短路电流。直到穷举所有故障节点，完成短路电流扫描。

103、GPU将短路电流的扫描结果返回到主机。

扫描结果包括网络内各个故障点的故障类型以及短路电流。

本发明的实施例所提供的短路电流的扫描方法，将对短路电流进行扫描的计算任务映射到GPU中进行，比现有技术中扫描短路电流的计算时间更短，从而缩短了短路电流的扫描时间，利于提高电力系统分析的速度。进一步地，基于CUDA并行计算实现短路电流扫描，使得GPU在解决复杂计算问题的过程中能够充分发挥其优势，具有可执行性强、速度快的优势。

本发明的实施例还提供一种短路电流的扫描装置，用于执行上述实施例中所描述的短路电流的扫描方法，结合图2所示，扫描装置包括控制单元101和图形处理器GPU102。

控制单元101，用于将对网络内短路电流进行扫描的计算任务映射到GPU102中。

GPU102，用于根据从控制单元101接收到的计算任务的故障信息，确定网络内各个故障点的故障类型以及短路电流。

GPU102，还用于将短路电流的扫描结果返回到主机。扫描结果包括网络内各个故障点的故障类型以及短路电流。

可选的，控制单元101，基于通用并行计算构架CUDA，将对网络内短路电流进行扫描的计算的任务映射到GPU102。

可选的，GPU102，以并行计算方式，根据网络内各个故障点的故障信息，计算确定各个故障点的故障类型以及短路电流。

本发明的实施例所提供的短路电流的扫描装置，将对短路电流进行扫描的计算任务映射到GPU中进行，比现有技术中扫描短路电流的计算时间更短，从而缩短了短路电流的扫描时间，利于提高电力系统分析的速度。进一步地，基于CUDA并行计算实现短路电流扫描，使得GPU在解决复杂计算问题的过程中能够充分发挥其优势，具有可执行性强、速度快的优势。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。