【正文】 點(diǎn)到點(diǎn)連接的電纜數(shù)據(jù)線標(biāo)準(zhǔn)。這條數(shù)據(jù)線可以向每一個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)下載運(yùn)行規(guī)則和模型任務(wù)，還可以傳輸模型以及節(jié)點(diǎn)自身的參數(shù)和命令，也可以上載節(jié)點(diǎn)中得到的仿真結(jié)果。 第三部分 外圍結(jié)構(gòu)同樣是一塊 IEEE 1394編譯板，用來把計(jì)算節(jié)點(diǎn)與一塊可選的 I/O端口板相連。每一塊 I/O端口板都有一個(gè) P1394接口和四個(gè) IP端口；每一個(gè) IP端口可以和一個(gè) 8路 A/D組，一個(gè) 8路 D/A組或是一個(gè) 48路數(shù)字 I/O組相連。此外，每一塊層與層之間的 DSP板還有 48路快速訪問的數(shù)字I/O口，每一組 I/O信號(hào)都可以通過光耦合保護(hù)電路與外部設(shè)備（如 HVDC控制器等）相連。 實(shí)時(shí)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。 1997年底， EDF與 HP公司合資注冊了 ANHELCO公司，專門負(fù)責(zé)與 ARENE相關(guān)的業(yè)務(wù)。其中， EDF負(fù)責(zé)仿真器中的電力系統(tǒng)模型、仿真以及與實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的校驗(yàn)； HP負(fù)責(zé)提供高效的實(shí)時(shí)并行處理硬件支持。 目前， ARENE主要用于電力系統(tǒng)仿真研究中的電磁和動(dòng)態(tài)過程的研究。該仿真器主要拓展的應(yīng)用領(lǐng)域包括：電力系統(tǒng)研究、故障分析、繼電保護(hù)裝置測試、 HVDC和FACTS控制系統(tǒng)測試、 AC/DC系統(tǒng)互聯(lián)研究、風(fēng)力發(fā)電仿真研究等。 ARENE的研究應(yīng)用范圍 ARENE的硬件體系結(jié)構(gòu)有三種不同的選擇： （ 1） PCRT：運(yùn)行在 PC機(jī)上，使用 Linux操作系統(tǒng)； （ 2） URT：運(yùn)行在 HP工作站上，使用 Unix操作系統(tǒng)； （ 3） RTP：運(yùn)行在并行計(jì)算機(jī)上，可以使用 2～ 32個(gè) CPU。 電力系統(tǒng)全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真裝置 —— ADPSS “電力系統(tǒng)全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真裝置的研制”是國家電網(wǎng)公司的重大科技項(xiàng)目。經(jīng)中國電力科學(xué)研究院 3年多的研制，開發(fā)出基于高速 PC機(jī)群的電力系統(tǒng)全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真裝置，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模復(fù)雜交直流電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)和電磁暫態(tài)的實(shí)時(shí)和超實(shí)時(shí)仿真。 ? 該裝置成功實(shí)現(xiàn)了機(jī)電暫態(tài)的分網(wǎng)并行計(jì)算，使得超大規(guī)模電網(wǎng)的實(shí)時(shí)和超實(shí)時(shí)仿真成為可能；也實(shí)現(xiàn)了電磁暫態(tài)的分網(wǎng)并行計(jì)算，使其做到了實(shí)時(shí)和超實(shí)時(shí)仿真。 ? 該裝置成功實(shí)現(xiàn)了大電網(wǎng)機(jī)電暫態(tài)和電磁暫態(tài)仿真的接口，使之既能對直流輸電、電力電子裝置等做詳細(xì)的電磁暫態(tài)仿真模擬，又能保證大電力系統(tǒng)的整體仿真計(jì)算速度。 ADPSSAdvanced Digital Power System Simulator ? 該裝置在所模擬的系統(tǒng)中可接多個(gè)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?cái)U(kuò)展了對電力系統(tǒng)的仿真分析能力。 ? 該裝置可通過數(shù) /模和模 /數(shù)變換接口接入物理模型或?qū)嶋H控制裝置，進(jìn)行電力系統(tǒng)的仿真研究或裝置試驗(yàn)。 ? 該裝置以其強(qiáng)大的超實(shí)時(shí)計(jì)算能力，可廣泛應(yīng)用于各級電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行方式的離線和在線計(jì)算分析，其核心技術(shù)可進(jìn)一步應(yīng)用于電網(wǎng)在線動(dòng)態(tài)安全評估，作為調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，以適應(yīng)我國大規(guī)模交直流輸電和全國聯(lián)網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的需要。 ? 基于國產(chǎn) 8節(jié)點(diǎn)集群計(jì)算機(jī) (聯(lián)想 iCluster1800,曙光 TC1700) ? 高速網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)由 myri和 1000M/100M以太網(wǎng)組成 ? Linux操作系統(tǒng) ? 可進(jìn)行 10000節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)實(shí)時(shí)仿真 ? 5機(jī) 20條線路系統(tǒng)電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)仿真 ? 電磁 機(jī)電暫態(tài)混合仿真 聯(lián)想 iCluster1800機(jī)群系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)都是基于 IA架構(gòu)的機(jī)架型萬全服務(wù)器，其中機(jī)柜都采用聯(lián)想高性能機(jī)群服務(wù)器專用機(jī)柜（ 30U或 42U）；具體配置根據(jù)應(yīng)用需求實(shí)行定制，各種節(jié)點(diǎn)因功能不同而有不同的規(guī)格，比如計(jì)算 /服務(wù)性結(jié)點(diǎn)，其配置的就是 2U的機(jī)架式服務(wù)器，結(jié)點(diǎn)數(shù)量依用戶需求的不同最小為 4個(gè)，最大可達(dá) 512個(gè)；每個(gè)結(jié)點(diǎn)的CPU數(shù)量及規(guī)格為： 2 * Intel ；而系統(tǒng)內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)為 512MB，最大可達(dá) 12GB DDR；存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)量及規(guī)格為 6 * 18/36/73GB Ultra160 SCSI。 此外，結(jié)點(diǎn)配置的操作系統(tǒng)為 RedHat Linux ，并配備聯(lián)想機(jī)群管理系統(tǒng) LCMS LCM 。系統(tǒng)控制臺(tái)采用的也是基于 IA架構(gòu)的萬全服務(wù)器，它與管理域網(wǎng)相連，是系統(tǒng)管理員配置、管理和維護(hù)整個(gè)集群系統(tǒng)的操作平臺(tái)。 ADPSS邏輯結(jié)構(gòu) 機(jī)電暫態(tài)和電磁暫態(tài)過程仿真的對比分析 機(jī)電暫態(tài)過程 是指電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的變化引起電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械運(yùn)動(dòng)變化的過程。 電磁暫態(tài)過程 是指電力系統(tǒng)各個(gè)元件中電場和磁場以及相應(yīng)的電壓和電流的變化過程。 (1)機(jī)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。 (2)機(jī)電暫態(tài)仿真規(guī)模較大，理論上沒有限制；電磁暫態(tài)仿真由于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)能力和算法的限制，規(guī)模有限，一般都要對原始系統(tǒng)進(jìn)行等值和簡 化后才能進(jìn)行仿真。 (3)機(jī)電暫態(tài)仿真的計(jì)算元件模型都采用基波相量來描述，基于序網(wǎng)分解理論將系統(tǒng)分成相互解耦的正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)后分別求解，它只能反映工頻或者相近頻率范圍上的系統(tǒng)運(yùn)行狀況；電磁暫態(tài)仿真的計(jì)算元件模型采用微分方程或偏微分方程來描述，基于 a,b， c三相瞬時(shí)值的表達(dá)方式和對稱矩陣求解，模型描述較為具體和詳細(xì)，通常需要考慮元件的電磁耦合、非線性以及輸電線路的分布參數(shù)特征和頻率相關(guān)特性等，求解過程繁瑣、復(fù)雜。 (4)機(jī)電暫態(tài)仿真主要研究系統(tǒng)的功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定、短路電流以及低頻振蕩等問題；而電磁暫態(tài)仿真?zhèn)戎赜诓僮鬟^電壓、行波、高次諧波以及變壓器等元件飽和特性的分析。 ADPSS相關(guān)技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)分割和并行計(jì)算技術(shù) 由于描述電力系統(tǒng)不同動(dòng)態(tài)元件特性的微分方程組之間相互獨(dú)立，易于并行求解，電力系統(tǒng)暫穩(wěn)并行算法的關(guān)鍵就在于非線性網(wǎng)絡(luò)方程的并行求解，進(jìn)一步可以轉(zhuǎn)化為具有雜散稀疏結(jié)構(gòu)的線性網(wǎng)絡(luò)方程的并行求解問題。根據(jù)其實(shí)現(xiàn)方案的不同，主要有 4: 分塊法、多重因子化法、稀疏矢量法和逆矩陣法。 機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)并行計(jì)算： 1 邊界條件計(jì)算 通過節(jié)點(diǎn)分裂或支路分割將大網(wǎng)分為若干子網(wǎng)。將子網(wǎng)聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，各子網(wǎng)故障點(diǎn)，各子網(wǎng)接入電磁暫態(tài)計(jì)算點(diǎn)構(gòu)成多端口等值導(dǎo)納陣和等值電源，通過聯(lián)絡(luò)線方程聯(lián)系起來統(tǒng)一求解。 2 將計(jì)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(dú)立求解機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)電壓。 電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)并行計(jì)算： 在傳統(tǒng)的利用波過程描述的長距離輸電線路可以將連接的二個(gè)網(wǎng)絡(luò)自然解耦的特性進(jìn)行分網(wǎng)并行計(jì)算的基礎(chǔ)上，增加利用節(jié)點(diǎn)分裂進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分割和并行計(jì)算方法，在保證計(jì)算速度的同時(shí)，提高網(wǎng)絡(luò)分割的靈活性。 1 網(wǎng)絡(luò)分割后，首先利用 子網(wǎng)間邊界母線電壓相等的條件計(jì)算聯(lián)絡(luò)電流。 2 各子網(wǎng)將此電流該子網(wǎng)計(jì)算中進(jìn)行獨(dú)立 并行計(jì)算，求解網(wǎng)絡(luò)。 EMTP算法參考書： ， 《 電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)計(jì)算理論 》 ，水利電力出版社， 1991 電磁 機(jī)電暫態(tài)混合仿真技術(shù) 混合仿真接口采用等值原理 在電磁暫態(tài)計(jì)算時(shí) ,將機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)等值為戴維南等值電路 。在機(jī)電暫態(tài)計(jì)算時(shí) ,將電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)一般等值為諾頓等值電路。 在一側(cè)進(jìn)行仿真時(shí)，另一側(cè)采用合適的等值電路來代替，數(shù)據(jù)交換時(shí)刻只發(fā)生在機(jī)電暫態(tài)步長點(diǎn)，即每隔一個(gè)機(jī)電暫態(tài)仿真步長兩側(cè)才交換一次數(shù)據(jù)。 機(jī)電暫態(tài)仿真 (常規(guī)交流系統(tǒng)部分） 電磁暫態(tài)仿真 (有 FACTS或HVDC的部分 )） 接口 算例：步長為 10ms，仿真時(shí)間 10s。 在 8節(jié)點(diǎn) (16CPU)上進(jìn)行離線方式并行計(jì)算，加速比普遍在 10 倍以上。 在 18節(jié)點(diǎn) (36CPU)的離線分布式計(jì)算加速比在 20 倍以上。 性能指標(biāo) 10000 節(jié)點(diǎn) 1000 臺(tái)發(fā)電機(jī) 13000 條線路（或變壓器）網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的機(jī)電暫態(tài)實(shí)時(shí)仿真，仿真步長 =10 毫秒； 5 臺(tái)發(fā)電機(jī)和 20 條線路網(wǎng)絡(luò)規(guī)模（發(fā)電機(jī)采用 Park 方程模型）的電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)仿真，仿真步長 =100 微秒；若網(wǎng)絡(luò)滿足分布參數(shù)線路分網(wǎng)條件，仿真步長 =50 微秒； 100 節(jié)點(diǎn)、 600 條線路和 20 臺(tái)發(fā)電機(jī)左右網(wǎng)絡(luò)規(guī)模（發(fā)電機(jī)采用簡單模型）的電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)仿真，仿真步長 =120 微秒；若網(wǎng)絡(luò)滿足分布參數(shù)線路分網(wǎng)條件，仿真步長=100 微秒； 10000節(jié)點(diǎn) 1000臺(tái)發(fā)電機(jī) 13000 條線路（或變壓器）網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)和 5 機(jī) 20 條線路左右（發(fā)電機(jī)為Park 方程模型）電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)的混合實(shí)時(shí)仿真，機(jī)電暫態(tài)仿真步長 =10 毫秒，電磁暫態(tài)仿真步長 = 100 微秒。