閆麗花 劉健

摘 要：因為電力系統(tǒng)本身具有較為復(fù)雜且龐大的特性，因此我們要注重電力系統(tǒng)平時的分析數(shù)據(jù)，因為我們的日常生活越來越離不開電，所以對電力系統(tǒng)的監(jiān)控工作也就變得越發(fā)重要。在進行電力監(jiān)控的時候，我們要注意保持技術(shù)的時效性以及高效性。為了達到這個目標(biāo)，我們對于電力系統(tǒng)分析的重要性就凸現(xiàn)出來了。本篇文章主要是通過技術(shù)處理以及電力系統(tǒng)相結(jié)合的方式來進行的，其中可能會添加一些專業(yè)性的術(shù)語，都會進行詳細的解釋。電力分析系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)的相互結(jié)合，可以使電力系統(tǒng)的分析更加專業(yè)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；分析；并行處理；應(yīng)用分析

中圖分類號：TM711 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）11-0170-02

在電力分析系統(tǒng)當(dāng)中，還包含有很多內(nèi)容復(fù)雜的計算方式，其中計算方式有潮流計算、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析、電磁暫態(tài)實時仿真等多個種類。但是隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我們的電力系統(tǒng)也變得越來越復(fù)雜，電力系統(tǒng)的分析也開始趨向于復(fù)雜化。為了能夠切實地提升計算機的運算能力，許多專業(yè)人士開始對計算算法入手，展開研究，力求能夠更新出一種全新的算法來幫助我們實現(xiàn)提高分析計算效率的目的。不過，目前串行計算技術(shù)依舊無法解決單個處理器在運算速度上較慢的問題。但是我相信，隨著我們科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，我們的軟硬件持續(xù)的更新，遲早我們能夠?qū)崿F(xiàn)提高分析效率的目標(biāo)，從而為新的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 并行處理技術(shù)

電子計算機從20世紀(jì)40年代問世以來，基本上是按照馮·諾依曼的計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的，這是一種串行處理計算機。然而隨著計算機應(yīng)用的逐步擴大，傳統(tǒng)串行計算機系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)新環(huán)境下的計算性能需求。因此，并行處理技術(shù)也應(yīng)運而生。微電子、超大規(guī)模集成電路、高性能處理機、封裝技術(shù)的發(fā)展為并行處理技術(shù)打下了基礎(chǔ)。

1.1 并行處理技術(shù)概述

通常情況下，我們所說的并行都要求要在時間相同的前提條件下進行。常見的并行處理技術(shù)可以分為三個類型，第一種：時間并行，第二種：空間并行，第三種：前兩種并行方式的結(jié)合。

第一種：時間并行，指的是相同時間條件下，實現(xiàn)對硬件計算機的操作，這種并行方式在相關(guān)領(lǐng)域十分常見。第二種：空間并行?？臻g并行指的是在資源重復(fù)的前提下，利用多個處理機系統(tǒng)，利用空間上的優(yōu)勢，將幾個指令一并處理。時間并行+空間并行綜合使用上述兩種方法，這樣子處理數(shù)據(jù)分析時，速度可以得到有效的提升。

1.2 并行處理技術(shù)的要點

并行數(shù)據(jù)處理技術(shù)實際上需要運用到多種技術(shù)的結(jié)合，其中包含有軟硬件技術(shù)或者是操作系統(tǒng)技術(shù)。其中研究的熱門課題包括有：并行系統(tǒng)、算法以及操作系統(tǒng)等方面的知識。

并行操作系統(tǒng)一般情況下實在并行系統(tǒng)間的通信以及同步過程中使用的，其過程需要系統(tǒng)能夠進行并行計算，能夠滿足進程間的通行要求，同時還要均衡的分配計算人付給每一個系統(tǒng)，這樣才能夠使系統(tǒng)的計算能力得到最大限度的提升。并行操作系統(tǒng)的主要功能并行操作系統(tǒng)，或者是多臺計算機的并行操作。

對于并行技術(shù)的研究而言，研究并新算法可以說是所有課題中最引人矚目的的一個課題之一。通常情況下，傳統(tǒng)的串行算法不能夠在并行系統(tǒng)之中一直循環(huán)的運行，在運行過程中必須要經(jīng)過并行化的處理才可以繼續(xù)運行。因此我們必須要設(shè)計出一個新的算法，可以能夠進行并行計算。所謂的并行算法的主要研究內(nèi)容為，如何將計算任務(wù)分配給各個操作系統(tǒng)，并在系統(tǒng)上進行處理。

2 并行處理在電力系統(tǒng)分析中的應(yīng)用

之所以要對電力系統(tǒng)的并行處理方式進行研究，主要是為了能夠提升電力系統(tǒng)的計算分析能力，使計算的實時性能夠有所提升。由于非電力系統(tǒng)其實是屬于一個快速變化的非線性系統(tǒng)。對于不同的電力系統(tǒng)而言，都有其獨特的數(shù)據(jù)相關(guān)性以及并行，對于每一個電力系統(tǒng)所提出的不同要求，我們都要認(rèn)真的去對待，通過仔細地研究以及精確地計算過程，我們才能找到最適合的方式，才可以得到最好的應(yīng)算結(jié)果。

2.1 并行處理在潮流計算中的應(yīng)用

對于潮流計算的功能來說，其主要是為了能夠更好的表述出電力系統(tǒng)的穩(wěn)定情況，是構(gòu)成電力系統(tǒng)分析計算的一個重要的組成部分。

傳統(tǒng)的串行解法在計算的時候必須要使用到稀疏矩陣、三角分解前代和回代、節(jié)點編號優(yōu)化等多種不一樣的數(shù)學(xué)解題方法與解題技巧。在潮流計算當(dāng)中，串行算法已經(jīng)算得上是一種較為成熟的算法了。從現(xiàn)在的情況看來，對于并行化的潮流算法看來，研究的重點還是應(yīng)該放在并行化三角分解前代以及回代這方面上。利用矩陣分塊發(fā)，我們可以發(fā)現(xiàn)其實還是可以實現(xiàn)并行的。由于這樣可以大大的減低最大因子的路徑長度，這樣我們就可以有效地減少在計算過程中的計算步驟，這樣我們就可以使用向量法來進行并行計算。利用超立方體結(jié)構(gòu)，我們可以找到穩(wěn)定性強的較大矩陣，包括求出這個較大矩陣的特征值以及它的特征向量。通過實踐的方式我們可以知道，快速分解牛頓法的并行化算法，能夠得到的加速比差不多可以是10。通過對現(xiàn)在使用的一些并行化算法的研究，我們可以得出一個結(jié)果，新的并行算法在計算的過程中，都會希望可以利用前代或者是回步代的方式實現(xiàn)步驟的最少花。不過這樣的并行算法也會有一定的限制，盡管有一些加速算法的加速比可以達到十附近，不過這個加速比是以犧牲性能為代價得到的。由于在進行前后迭代時所要克服的前后依賴性比較大，再加上并行潮流化的局限性很難被突破，有的時候如果強行運用并行算法，得到的效果可能還會更差。

2.2 并行處理在電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定中的應(yīng)用

我們在描述暫態(tài)穩(wěn)定性的時候，通常可以說是為了求得一組非線性的微積方程或者說是代數(shù)方程。利用并行處理的方式，可以最大限度的提高計算的速度。暫態(tài)穩(wěn)定性問題的并行化處理有兩種方式：

第一種，把系統(tǒng)的變量分組，采取空間并行化的處理方式。

第二種，通過求解幾個不同的時間段，這種方式叫做時間并行化。最直接的并行化處理方式就是，參考發(fā)電機將微分方程進行分組，從而形成多個方程組，從而實現(xiàn)多個代數(shù)組之間的耦合。時間并行是利用每個時間段建立起來的牛頓方程，同時得出方程的解實現(xiàn)計算。

2.3 并行處理在能量管理中的應(yīng)用

對于分布式系統(tǒng)而言，利用并行處理的方式，能夠?qū)⒄麄€能量管理系統(tǒng)之間的合作做一個更好地規(guī)劃統(tǒng)籌，從而提升工作的效率，在并行化計算方面，提供更加明顯的硬件優(yōu)勢。所以，分布式系統(tǒng)能夠得到更加良好的市場前景。

3 結(jié)論及展望

隨著科技的快速發(fā)展，智能電網(wǎng)開始走入我們的生活，對于越來越復(fù)雜的電力系統(tǒng)而言，使用計算機電力系統(tǒng)分析有兩個領(lǐng)域開始變得越來越突出，主要的潛在研究點包括以下幾個方面：

（1）未來電力系統(tǒng)從源一網(wǎng)一荷一儲都將產(chǎn)生海量的大數(shù)據(jù)，考慮新能源隨機特性的大數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化計算方向，將成為并行計算的應(yīng)用熱點。（2）特高壓交直流混聯(lián)電力系統(tǒng)的逐漸形成，大規(guī)模、系統(tǒng)級機電一電磁暫態(tài)混合仿真，或者全電磁暫態(tài)仿真方向，將成為并行計算的應(yīng)用熱點。

隨著能源互聯(lián)網(wǎng)、信息物理系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，基于PMU和WAMS實時設(shè)備與電網(wǎng)信息的電力系統(tǒng)在線實時分析應(yīng)用方向，亦將成為并行計算的應(yīng)用熱點。

4 結(jié)語

電力系統(tǒng)對于一個國家而言相當(dāng)?shù)闹匾?，其建設(shè)的過程中，我們要考慮到整個國家經(jīng)濟的規(guī)劃，同時還要結(jié)合城市的建設(shè)，考慮到資源的配置問題。在設(shè)備的配合上，我們也需要經(jīng)過大量精確的計算，并對系統(tǒng)提出更高的標(biāo)準(zhǔn)來滿足人們增長的需求，所以在應(yīng)用并行技術(shù)的過程中，我們要不斷的進行改良，通過改良算法的方式來解決計算速度提升的問題，并將技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)當(dāng)中。

參考文獻

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[2]范文濤，薛禹勝.并行處理在電力系統(tǒng)分析中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動化，1998，22（2）：64-67.