一种基于PQ法的分布式并行潮流计算系统开发方法技术方案

一种基于PQ法的分布式并行潮流计算系统开发方法，以分布式并行计算为指导思想对PQ分解法的潮流计算进行分析，从而对分布式并行潮流计算系统结构体系进行设计与开发。该方法通过对潮流计算数学模型的分解，使用多台计算机并行计算，降低了单机计算量，从而节省了计算时间和内存占用量。其计算过程是对传统PQ分解法计算过程的进行了并行化，并不改变整体迭代过程。故该方法与已有的通过异步迭代的方式进行分布式潮流计算的方法相比，有数学模型建立简便、迭代次数少的优点，可以大大节省计算时间，提高计算效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种潮流计算系统设计开发方法，尤其是一种基于PQ法的分布式并行潮流计算系统开发方法。
技术介绍
随着电力网潮流计算规模的扩大，潮流计算系统对于计算机硬件的要求不断提高。目前计算机潮流计算主要受限于单计算机的处理速度和存储能力。故如何解决这些问题成为计算机潮流计算技术的一大关键问题。分布式并行潮流计算便是解决这个问题的方法之一。其借助高速通信网络与使多台计算机相联系，将计算任务分摊在各计算机中并行计算，从而达到了整合计算资源，提高计算性能的目的。随着近年云计算的发展，对云计算的应用也将成为电力系统仿真系统的发展趋势，而分布式并行潮流计算技术则是电力系统云计算底层架设的关键技术之一。因此，需要对分布式并行潮流计算技术的系统软件进行深入的研发，探索出适用于电力系统里更加精确的云计算系统。
技术实现思路
本专利技术所要解决的关键技术问题是提供一种基于PQ法的分布式并行潮流计算系统开发方法，将分布式并行潮流计算方法设计成软件系统，通过对潮流计算数学模型的分解，使用多台计算机并行计算分摊各个计算任务，降低了单机计算量，从而节省了计算时间和内存占用量。其计算过程是对传统PQ分解法计算过程的并行化，并不改变整体迭代过程。故该方法与已有的通过异步迭代的方式进行分布式潮流计算的方法相比，有数学模型建立简便、迭代次数少的优点。本专利技术所采取的技术方案为：一种基于PQ法的分布式并行潮流计算系统开发方法，包括以下步骤：步骤1：结合了现有的StoC网络通信方式和ZIGBEE技术中的通信方案，构思了系统的结构对象及网格的组建方式，使系统结构设计能满足可伸缩性强等云计算底层服务的要求；步骤2：系统通过建立网格的方式组织计算，网格由服务单元、计算节点两类对象组成；服务单元为网格的核心，其主要负责管理计算节点、分配计算任务、协调各节点计算过程、管理各节点数据；计算节点则负责对分配到的计算任务进行处理，并根据服务单元的指令进行数据反馈和数据存储；各服务单元和计算节点通过高速网络联系在一起，形成一个计算网格，而发出计算请求的用户机只与服务单元交换信息；步骤3：网格的服务单元通过上级通信网络与上级网络中的其他服务单元交互，形成更大的服务群组，以满足未来云计算底层架设的需求；网格的执行单元计算节点通过执行由服务单元发来的接收、计算、存储指令配合实现潮流计算，其为服务单元提供计算、存储两种服务；步骤4：系统采用服务单元固定网络地址和随机自组织两种方式建立网格；步骤5：系统引入P2P技术，解决了并行计算过程中单个服务单元向多个计算节点发送数据时可能引起网络阻塞问题；步骤6：系统开发流程基于自组织方式在局域网建立潮流计算网格的部分。由于此种网格的运行环境较上述固定网络地址方式更加不稳定，故其计算性能的提高程度有一定的代表性。步骤7：针对潮流计算时各参数为标要值的特点，系统设计了自定义定点数及相关算法。步骤8：系统采用面向对象的开发方法，在Windows操作系统下应用VS2010开发环境使用vb.net进行编写，系统为各潮流输入建立了类，并配备相应功能函数，可对不同形式的数据进行计算。本专利技术一种基于PQ法的分布式并行潮流计算系统开发方法，以寻找更加符合未来云计算平台建设要求的分布式计算方式。以分布式并行计算为指导思想对PQ分解法潮流计算进行了分析，进而对系统结构体系进行了设计，并根据结构体系对系统进行了开发。系统根据潮流计算多用标幺值的特点设计专用的定点数及其算法以节省内存。该系统性能分析方面，分布式潮流计算较传统计算机潮流计算的优势在于通过多机并行运算的方式节省了计算时间。通过在多个IEEE系统上仿真计算对系统进行了性能分析，其结果表明该分布式潮流计算系统在大规模潮流计算中有单机内存占用少的优点，在计算耗时方面也有良好的潜质。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术专利作进一步说明：图1为本专利技术专利方法的计算节点开发流程图。图2为本专利技术专利方法的服务单元开发流程图。图3为分布式潮流计算的基本体系结构图。图4为分布式并行潮流计算的迭代过程图。具体实施方式一种基于PQ法的分布式并行潮流计算系统开发方法，系统设计方面：分布式潮流计算主要研究如何将巨大的计算任务分配运行在由多台计算机通过网络互联所建立的平台上。结合了现有的StoC网络通信方式和ZIGBEE技术中的通信方案，构思了系统的结构对象及网格的组建方式使系统结构设计能满足可伸缩性强等云计算底层服务的几点要求：(1)：系统通过建立网格的方式组织计算，网格由服务单元、计算节点两类对象组成。服务单元为网格的核心，其主要负责管理计算节点、分配计算任务、协调各节点计算过程、管理各节点数据等。计算节点则负责对分配到的计算任务进行处理，并根据服务单元的指令进行数据反馈和数据存储。各服务单元和计算节点通过高速网络联系在一起，形成一个计算网格，而发出计算请求的用户机只与服务单元交换信息。(2)：网格的服务单元通过上级通信网络与上级网络中的其他服务单元交互，形成更大的服务群组，以满足未来云计算底层架设的需求。(3)：网格的执行单元计算节点通过执行由服务单元发来的接收、计算、存储指令配合实现潮流计算。其为服务单元提供计算、存储两种服务。(4)：系统采用服务单元固定网络地址和随机自组织两种方式建立网格。3：系统引入P2P技术解决了并行计算过程中单个服务单元向多个计算节点发送数据时可能引起网络阻塞问题。系统开发方面：1：系统开发流程基于自组织方式在局域网建立潮流计算网格的部分。由于此种网格的运行环境较上述固定网络地址方式更加不稳定，故其计算性能的提高程度有一定的代表性。2：针对潮流计算时各参数为标要值的特点，系统设计了自定义定点数及相关算法。3：系统采用面向对象的开发方法，在Windows操作系统下应用VS2010开发环境使用vb.net进行编写。系统为各潮流输入建立了类，并配备相应功能函数，可对不同形式的数据进行计算。系统性能分析：分布式潮流计算较传统计算机潮流计算的优势在于，通过多机并行运算的方式节省了计算时间。一种基于PQ法的分布式并行潮流计算系统开发方法，包括计算节点开发流程和服务单元开发流程，计算节点开发流程如图1所示，由以下步骤组成：步骤(1)：启动分布式计算并初始化。步骤(2)：在局域网广播以寻找服务器位置，连接服务器端口，完成对接。连接成功则转到步骤(3)，连接失败则转到步骤(4)。步骤(3)：完成计算节点的初始化，开始监听7921端口的任务指令，等待任务的下达，并转到步骤(5)。步骤(4)：转换到服务器，任务结束。步骤(5)：开始接受该节点数据，并上传任务，根据端口传输的指令计算节点导纳阵，开始准备因子表的初始数据。步骤(6)：转换到两组任务并行运行模式。并行模式1：1、等待行计算任务指令；2、判定当前行是否属于该节点。如果属于该节点，则转到步骤(3)；如果不属于该节点，则转到步骤(4)。3、进行行计算数据的反馈，完成反馈后转到步骤(4)。4、等待行计算数据，接收数据后，根据行计算数据计算该节点的因子表，计算完毕后，转到步骤(1)。并行模式2：1、等待迭代指令下达，接收△θ指令后转到步骤(2)，接收△V指令后转到步骤(3)。2、求解△P/V，分析本节点的最大有功功率变化△Pmax。△P/V——本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PQ法的分布式并行潮流计算系统开发方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：结合了现有的StoC网络通信方式和ZIGBEE技术中的通信方案，构思了系统的结构对象及网格的组建方式；步骤2：系统通过建立网格的方式组织计算，网格由服务单元、计算节点两类对象组成；服务单元为网格的核心，其主要负责管理计算节点、分配计算任务、协调各节点计算过程、管理各节点数据；计算节点则负责对分配到的计算任务进行处理，并根据服务单元的指令进行数据反馈和数据存储；各服务单元和计算节点通过高速网络联系在一起，形成一个计算网格，而发出计算请求的用户机只与服务单元交换信息；步骤3：网格的服务单元通过上级通信网络与上级网络中的其他服务单元交互，形成更大的服务群组，以满足未来云计算底层架设的需求；网格的执行单元计算节点通过执行由服务单元发来的接收、计算、存储指令配合实现潮流计算，其为服务单元提供计算、存储两种服务；步骤4：系统采用服务单元固定网络地址和随机自组织两种方式建立网格；步骤5：系统引入P2P技术；步骤6：系统开发流程基于自组织方式在局域网建立潮流计算网格的部分；步骤7：针对潮流计算时各参数为标要值的特点，系统设计了自定义定点数及相关算法；步骤8：系统采用面向对象的开发方法，在Windows操作系统下应用VS2010开发环境使用vb.net进行编写，系统为各潮流输入建立了类，并配备相应功能函数，可对不同形式的数据进行计算。...

【技术特征摘要】
1.一种基于PQ法的分布式并行潮流计算系统开发方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：结合了现有的StoC网络通信方式和ZIGBEE技术中的通信方案，构思了系统的结构对象及网格的组建方式；步骤2：系统通过建立网格的方式组织计算，网格由服务单元、计算节点两类对象组成；服务单元为网格的核心，其主要负责管理计算节点、分配计算任务、协调各节点计算过程、管理各节点数据；计算节点则负责对分配到的计算任务进行处理，并根据服务单元的指令进行数据反馈和数据存储；各服务单元和计算节点通过高速网络联系在一起，形成一个计算网格，而发出计算请求的用户机只与服务单元交换信息；步骤3：网格的服务单元通过上级通信网络与上级网络中的其他服务单元交互，形成更大的服务群组，以满足未来云计算底层架设的需求；网格的执行单元计算节点通过执行由服务单元发来的接收、计算、存储指令配合实现潮流计算，其为服务单元提供计算、存储两种服务；步骤4：系统采用服务单元固定网络地址和随机自组织两种方式建立网格；步骤5：系统引入P2P技术；步骤6：系统开发流程基于自组织方式在局域网建立潮流计算网格的部分；步骤7：针对潮流计算时各参数为标要值的特点，系统设计了自定义定点数及相关算法；步骤8：系统采用面向对象的开发方法，在Windows操作系统下应用VS2010开发环境使用vb.net进行编写，系统为各潮流输入建立了类，并配备相应功能函数，可对不同形式的数据进行计算。2.一种基于PQ法的分布式并行潮流计算系统开发方法，其特征在于，包括计算节点开发...

【专利技术属性】
技术研发人员：程杉，陈维，蒋晓宇，赵龙龙，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42