一种谐波阻抗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，尤其涉及一种谐波阻抗的扫描方法及装置。
背景技术：
谐波阻抗计算是电气设备选择、谐波电压估算的前提，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谐波阻抗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谐波阻抗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，谐波阻抗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。
提高谐波阻抗扫描的计算速度，必然会提高电力系统分析的速度。因此，如何提高谐波阻抗扫描的计算速度，称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谐波阻抗的扫描方法及装置，解决现有技术中随着谐波阻抗扫描的计算量增加导致谐波阻抗扫描的计算速度下降的问题。
为了达成上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
本发明实施例的第一方面，提供一种谐波阻抗的扫描方法，所述方法包括：
主机将对网络内谐波阻抗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分配线程并行计算网络内待检测节点在各个频段的谐波阻抗；
gpu将谐波阻抗的扫描结果返回到所述主机；所述扫描结果包括网络内待检测节点在各个频段的谐波阻抗。
优选的，所述将对网络内谐波阻抗进行扫描的计算任务映射到图形处理器gpu中，包括：
基于通用并行计算构架cuda，将对网络内谐波阻抗进行扫描的计算任务映射到图形处理器gpu中。
进一步优选的，所述gpu根据从所述主机接收到的所述计算任务分配线程并行计算网络内待检测节点在各个频段的谐波阻抗，包括：
gpu分配线程并以并行计算方式，根据网络内各待检测节点的节点信息以及频率范围，确定网络内待检测节点在各个频段的谐波阻抗。
进一步优选的，若gpu中存在n个可分配的线程，待检测节点的个数为m个，且满足m大于或等于n时，则每个线程处理待检测节点的个数为m/n，其中：n大于或等于2。
本发明实施例的第二方面，提供一种谐波阻抗的扫描装置，所述装置包括：控制单元和图形处理器gpu，其中：
所述控制单元，用于将对网络内谐波阻抗进行扫描的计算任务映射到图形处理器gpu中；
所述gpu，用于根据从所述主机接收到的所述计算任务分配线程并行计算网络内待检测节点在各个频段的谐波阻抗；
所述gpu，还用于将谐波阻抗的扫描结果返回到所述主机；所述扫描结果包括网络内待检测节点在各个频段的谐波阻抗。
优选的，所述控制单元，具体用于：
基于通用并行计算构架cuda，将对网络内谐波阻抗进行扫描的计算任务映射到图形处理器gpu中。
进一步优选的，所述gpu，具体用于：
gpu分配线程并以并行计算方式，根据网络内各待检测节点的节点信息以及频率范围，确定网络内待检测节点在各个频段的谐波阻抗。
进一步优选的，若gpu中存在n个可分配的线程，待检测节点的个数为m个，且满足m大于或等于n时，则每个线程处理待检测节点的个数为m/n，其中：n大于或等于2。
本发明的实施例所提供的谐波阻抗的扫描方法及装置，将对谐波阻抗进行扫描的计算任务映射到gpu中进行，然后该gpu根据从主机接收到的计算任务分配线程并行计算网络内待检测节点在各个频段的谐波阻抗，由于该gpu并行计算的过程，使得在面对计算量大的问题时，能够仍然保持高效的计算速度，从而缩短了谐波阻抗的扫描时间，提高电力系统分析的速度，有效避免了现有技术中随着谐波阻抗扫描的计算量增加导致谐波阻抗扫描的计算速度下降的问题的发生。
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一种谐波阻抗的扫描方法的流程示意图；
图2为本发明的实施例所提供的一种谐波阻抗的扫描装置的结构示意图。
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。
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：centralprocessingunit，英文简称：cpu)，再到近几年发展迅速的图形处理器(英文全称：graphicsprocessingunit，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：computeunifieddevicearchitecture，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，提供一种谐波阻抗的扫描方法及装置，利用gpu以并行方式实现谐波阻抗扫描过程中的计算，从而提高短路电流扫描计算的速度。如图1所示，本发明的实施例提供的谐波阻抗的扫描方法，包括以下步骤：
101、主机将对网络内谐波阻抗进行扫描的计算任务映射到图形处理器gpu中。
示例性的，上述的步骤101具体包括以下内容：
101a、基于通用并行计算构架cuda，将对网络内谐波阻抗进行扫描的计算任务映射到图形处理器gpu中。
上述的步骤101的具体过程是对网络内谐波阻抗进行扫描的计算任务是在gpu对应的硬件上实现的，具体的可以通过在该gpu上运行相关的程序。
102、gpu根据从主机接收到的计算任务分配线程并行计算网络内待检测节点在各个频段的谐波阻抗。
其中，上述的求解谐波阻抗的关键在于求解待检测节点的戴维南等值阻抗，计算任务包括对各待检测节点在各个频段的谐波阻抗的计算。
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，消去除关注点以外的所有节点，得到全系统的一端口等值阻抗，即为对应的戴维南等值阻抗，该戴维南等值阻抗就是本方案所提及的谐波阻抗。
对于结构复杂的大型网络，首先应该得到全系统的谐波节点导纳矩阵，然后对谐波节点导纳矩阵进行ldu分解，最后根据待检测点信息回代求解，这样便可得待检测点对应的戴维南等值阻抗。由于各个待检测节点的戴维南等值阻抗的回代求解之间互不干扰，故可用并行计算实现。
假设该网络有n个节点，
如果要计算待检测节点i的谐波阻抗，则设：
b＝{···010···}t
第i-1项第i项第i+1项
求解如下方程得到x向量：yn×nx＝b
进一步得到待检测节点i在频率fj下的谐波阻抗：zi,sc＝x第i项
示例性的，基于上述的原理，步骤102包括以下内容：
102a、gpu分配线程并以并行计算方式，根据网络内各待检测节点的节点信息以及频率范围，确定网络内待检测节点在各个频段的谐波阻抗。
优选的，若gpu中存在n个可分配的线程，待检测节点的个数为m个，且满足m大于或等于n时，则每个线程处理待检测节点的个数为m/n，其中：n大于或等于2。
若gpu中存在n个可分配的线程，待检测节点的个数为m个，且满足m小于n，则从n个可分配的线程中选择m个线程，每个线程对应处理一个待检测节点。
例如，当该网络中有10个待检测节点，gpu中存在的可分配的线程有5个，则每个线程处理待检测节点的个数为2个。
当该网络中有10个待检测节点，gpu中存在的可分配的线程有20个，则从该20个可分配线程中选择10个线程，每个线程对应处理一个待检测节点。
基于上述的内容，gpu各个线程同步进行，按照上述原理计算谐波阻抗，直到穷举所有待检测节点，完成谐波阻抗扫描。
103、gpu将谐波阻抗的扫描结果返回到主机。
其中，上述的扫描结果包括网络内待检测节点在各个频段的谐波阻抗。
示例性的，上述的gpu可以通过有线传输或无线传输的方式将谐波阻抗的扫描结果返回至主机中。
本发明的实施例所提供的谐波阻抗的扫描方法，将对谐波阻抗进行扫描的计算任务映射到gpu中进行，然后该gpu根据从主机接收到的计算任务分配线程并行计算网络内待检测节点在各个频段的谐波阻抗，由于该gpu并行计算的过程，使得在面对计算量大的问题时，能够仍然保持高效的计算速度，从而缩短了谐波阻抗的扫描时间，提高电力系统分析的速度，有效避免了现有技术中随着谐波阻抗扫描的计算量增加导致谐波阻抗扫描的计算速度下降的问题的发生。
下面将基于图1对应的谐波阻抗的扫描方法的实施例中的相关描述对本发明实施例提供的一种谐波阻抗的扫描装置进行介绍。以下实施例中与上述实施例相关的技术术语、概念等的说明可以参照上述的实施例，这里不再赘述。
本发明实施例提供一种谐波阻抗的扫描装置，如图2所示，该装置2包括：控制单元21和图形处理器gpu22，其中：
控制单元21，用于将对网络内谐波阻抗进行扫描的计算任务映射到图形处理器gpu中。
gpu22，用于根据从主机接收到的计算任务分配线程并行计算网络内待检测节点在各个频段的谐波阻抗。
gpu22，还用于将谐波阻抗的扫描结果返回到主机。
其中，上述的扫描结果包括网络内待检测节点在各个频段的谐波阻抗。
优选的，上述的控制单元21，具体用于：
基于通用并行计算构架cuda，将对网络内谐波阻抗进行扫描的计算任务映射到图形处理器gpu中。
优选的，上述的gpu22，具体用于：
gpu分配线程并以并行计算方式，根据网络内各待检测节点的节点信息以及频率范围，确定网络内待检测节点在各个频段的谐波阻抗。
优选的，若gpu中存在n个可分配的线程，待检测节点的个数为m个，且满足m大于或等于n时，则每个线程处理待检测节点的个数为m/n，其中：n大于或等于2。
若gpu中存在n个可分配的线程，待检测节点的个数为m个，且满足m小于n，则从n个可分配的线程中选择m个线程，每个线程对应处理一个待检测节点。
例如，当该网络中有10个待检测节点，gpu中存在的可分配的线程有5个，则每个线程处理待检测节点的个数为2个。
当该网络中有10个待检测节点，gpu中存在的可分配的线程有20个，则从该20个可分配线程中选择10个线程，每个线程对应处理一个待检测节点。
基于上述的内容，gpu各个线程同步进行，按照上述原理计算谐波阻抗，直到穷举所有待检测节点，完成谐波阻抗扫描。
本发明的实施例所提供的谐波阻抗的扫描方法及装置，将对谐波阻抗进行扫描的计算任务映射到gpu中进行，然后该gpu根据从主机接收到的计算任务分配线程并行计算网络内待检测节点在各个频段的谐波阻抗，由于该gpu并行计算的过程，使得在面对计算量大的问题时，能够仍然保持高效的计算速度，从而缩短了谐波阻抗的扫描时间，提高电力系统分析的速度，有效避免了现有技术中随着谐波阻抗扫描的计算量增加导致谐波阻抗扫描的计算速度下降的问题的发生。
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。
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