【正文】 mC E R N C o m p u t e r C e n t r eF e r m i L a b ~ 4 T I P SF r a n c e R e g i o n a lC e n t r eI t a l y R e g i o n a lC e n t r eG e r m a n y R e g i o n a lC e n t r eI n s t i t u t eI n s t i t u t eI n s t i t u t eI n s t i t u t e~ 0 . 2 5 T I P S物 理 學 家 的 工 作 站~ 1 0 0 M B y t e s / s e c~ 1 0 0 M B y t e s / s e c~ 6 2 2 M b i t s / s e c~ 1 M B y t e s / s e c~ P B y t e s / s e c~ 6 2 2 M b i t s / s e cT i e r 2 C e n t r e~ 1 T I P ST i e r 2 C e n t r e~ 1 T I P ST i e r 2 C e n t r e~ 1 T I P SC a l t e c h~ 1 T I P S~ 6 2 2 M b i t s / s e c第 0 層第 1 層第 2 層 中 心在 線 系 統(tǒng)離 線 處 理 場~ 2 0 T I P SC E R N 計 算 機 中 心法 國 區(qū) 域 中 心 意 大 利 區(qū) 域 中 心德 國 區(qū) 域 中 心研 究 機 構(gòu)研 究 機 構(gòu)研 究 機 構(gòu)研 究 機 構(gòu)物 理 數(shù) 據(jù) 緩 存第 2 層 中 心第 2 層 中 心第 2 層 中 心加 里 福 尼 亞理 工 學 院~ 1 T I P S第 2 層第 4 層第 3 層粒 子檢 測 器中國教育科研網(wǎng)格計劃 ChinaGrid 徐聞長春哈爾濱烏魯木齊拉薩西寧蘭州銀川呼和浩特臺北沈陽南昌西安徐州武漢合肥鄭州石家莊北京南寧廣州福州杭州上海南京天津貴陽?？谌齺喺拷瓱o錫大連太原濟南煙臺成都長沙重慶黃梅九江昆明青島汕頭唐山漢中宜昌珠海深圳惠州柳州百色 廈門主干網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)G igaP opP op桂林深圳 ? 基于教育與科研網(wǎng)的基礎(chǔ)，建立聚合能力超過每秒 15萬億次量級的教育科研網(wǎng)格，總存儲容量超過 260TB， 其結(jié)點覆蓋 211建設(shè)的 100所部屬高等院校，爭取在網(wǎng)格計算的基礎(chǔ)研究和應用研究方面走在世界前列。 a．應用網(wǎng)格技術(shù)對動態(tài)分布的海量數(shù)據(jù)進行整合處理，再利用其超級計算能力進行實時甚至超實時仿真，使電力系統(tǒng)實時性問題可以得到更好的解決。 馬克 1 服務(wù)能力具有優(yōu)于分鐘級的可伸縮性。 ? 2023年， IBM先后在無錫和北京建立了兩個云計算中心； ? 阿里巴巴成立了阿里云公司。 云計算與網(wǎng)格計算區(qū)別 ? 廣義云計算 是指服務(wù)的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式獲得所需的服務(wù)。 而 云計算 的資源相對集中 ， 主要以數(shù)據(jù)中心的形式提供底層資源的使用 ， 并不強調(diào)虛擬組織 （ VO） 的概念 。網(wǎng)格計算強調(diào)將工作量轉(zhuǎn)移到遠程的可用計算資源上。 云計算與智能電網(wǎng) ? Smart Grid 全面、及時地感知電網(wǎng)運行的信息和態(tài)勢，綜合各自動化功能系統(tǒng)對信息分析的結(jié)果作出最優(yōu)的反應。 ? Web 層 負責實現(xiàn)云計算平臺的 Web 站點 ,該站點是用戶訪問云計算平臺的唯一接口。這使得云計算有希望取代現(xiàn)有的集中式計算成為未來電力系統(tǒng)核心計算技術(shù)。 CPU、 GPU協(xié)同工作 GPU計算的模式 GPU計算的模式就是在異構(gòu)協(xié)同處理計算模型中將 CPU與 GPU結(jié)合起來加以利用。 八、 電力系統(tǒng)數(shù)字仿真軟件介紹 1. EDSA軟件 由美國 EDSA Micro Corporation公司開發(fā)的電力設(shè)計系統(tǒng)分析軟件包，是一個功能強大的針對電力電氣系統(tǒng)進行設(shè)計、分析、模擬、控制的綜合性工具軟件包。 此外， NETOMAC的開放性也很好，它不僅提供了豐富的控制器設(shè)計功能，還具有較強的用戶自定義功能，因而使用起來十分靈活方便。 ATP程序正式誕生于 1984年，由 Drs. W. Scott Meyer 和 Tsuhuei Liu,所組成的世界各地的用戶組不斷地發(fā)展。 PSB仿真結(jié)果的有效性已被加拿大魁北克電站的運行數(shù)據(jù)，試驗數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)所證實。 仿真的實時性定義 ??? ??0),(),(yxgyxfx?電力系統(tǒng)仿真模型： 仿真的全局實時性：仿真計算整體所需時間小于仿真設(shè)定總時間； 仿真的嚴格實時性：在每一個仿真計算步長所需時間都小于設(shè)定的仿真計算步長。后臺工作站通常為通用的 RSIC工作站，主要運行圖形用戶界面 PSCAD，并與 RTDS實時仿真機箱用以太網(wǎng)進行通信。與 RISC處理器板相連的外圍設(shè)備主要包括三部分： 第一部分 外圍結(jié)構(gòu)是 DSP板，用來處理并行計算中的連接端口的數(shù)據(jù)，這些連接端口是內(nèi)節(jié)點間通信的 6個 40Mb/s端口。 實時數(shù)字仿真系統(tǒng) ARENE ARENE是法國電力公司（ Electricite de France， EDF）于 1998年開始推出的商業(yè)化產(chǎn)品。 ? 該裝置成功實現(xiàn)了機電暫態(tài)的分網(wǎng)并行計算，使得超大規(guī)模電網(wǎng)的實時和超實時仿真成為可能；也實現(xiàn)了電磁暫態(tài)的分網(wǎng)并行計算，使其做到了實時和超實時仿真。 ADPSS邏輯結(jié)構(gòu) 機電暫態(tài)和電磁暫態(tài)過程仿真的對比分析 機電暫態(tài)過程 是指電力系統(tǒng)中發(fā)電機和電動機電磁轉(zhuǎn)矩的變化引起電機轉(zhuǎn)子機械運動變化的過程。 機電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)并行計算： 1 邊界條件計算 通過節(jié)點分裂或支路分割將大網(wǎng)分為若干子網(wǎng)。 在一側(cè)進行仿真時，另一側(cè)采用合適的等值電路來代替，數(shù)據(jù)交換時刻只發(fā)生在機電暫態(tài)步長點，即每隔一個機電暫態(tài)仿真步長兩側(cè)才交換一次數(shù)據(jù)。 在 8節(jié)點 (16CPU)上進行離線方式并行計算，加速比普遍在 10 倍以上。 2 將計入聯(lián)網(wǎng)、故障、電磁暫態(tài)電流源注入等綜合求解后所得到的端口電壓，分發(fā)給各子網(wǎng)，求出聯(lián)絡(luò)線電流，從而代入各子網(wǎng)獨立求解機電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點電壓。 (1)機電暫態(tài)仿真的步長一般在毫秒級，典型步長為 10ms，電磁暫態(tài)仿真的步長一般在微秒級，典型步長為 50μ s，前者大約是后者的幾百倍。 ADPSSAdvanced Digital Power System Simulator ? 該裝置在所模擬的系統(tǒng)中可接多個用戶自定義模型和由 Matlab仿真程序所模擬的某些設(shè)備和功能，這樣可利用用戶自定義建模和 Matlab及其仿真工具 (Simulink)的資源，極大地擴展了對電力系統(tǒng)的仿真分析能力。其中， EDF負責仿真器中的電力系統(tǒng)模型、仿真以及與實際運行經(jīng)驗的校驗； HP負責提供高效的實時并行處理硬件支持。 第二部分 外圍結(jié)構(gòu)是一塊 IEEE P1394編譯板，用來把通信節(jié)點連向所使用的工作站。每層機箱在物理上是獨立的，主要由 3類功能卡組成，其中 WIC為工作站接口卡， IRC為層間通信卡， TPC為雙處理卡。 實時數(shù)字仿真器（ RTDS） 實時數(shù)字仿真器（ RTDS）是加拿大 RTDS Technologies公司從 80年代起開發(fā)的電力系統(tǒng)實時數(shù)字仿真系統(tǒng)。國際上常用的有美國 PTI公司的 PSS/E,美國電力科學研究院（ EPRI）的 ETMSP， ABB公司的 SYMPOW程序、德國西門子的 NETOMAC也有機電暫態(tài)仿真功能。 4. MATLAB在電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)和機電暫態(tài)仿真中的應用 MATLAB是美國 MathWorks公司推出的一種基于矩陣計算的科學仿真軟件，它采用了開放性開發(fā)的思想，形成了一系列規(guī)模龐大，覆蓋面極廣的工具箱，包括了控制理論，電力系統(tǒng)，數(shù)值計算等大量現(xiàn)代工程技術(shù)學科在內(nèi)。為了研究高壓直流輸電系統(tǒng)， Dennis Woodford博士于 1976年在加拿大曼尼托巴水電局 (Manitoba Hydro)開發(fā)完成了 EMTDC的初版，隨后在曼尼托巴大學創(chuàng)建高壓直流輸電研究中心，多年來在該直流輸電研究中心領(lǐng)導下不斷完善了 EMTDC的元件模型庫和功能，使之發(fā)展為既可以研究交直流電力系統(tǒng)問題，又能夠完成電力電子仿真及非線性控制的多功能工具。 主要功能有：潮流與最優(yōu)潮流、 ANSI／ IEEE／ IEC短路分析、負載對電網(wǎng)的沖擊分析、諧波分析、 暫態(tài)穩(wěn)定分析 、智能焊接設(shè)備分析、輸電網(wǎng)智能型保護設(shè)備配合、功率因數(shù)的校正、接地母線的設(shè)計、電力系統(tǒng)設(shè)備性能分析、電動機參數(shù)估計、電纜托架分析、輸電線的弧垂及張拉力分析、電網(wǎng)與