【正文】 點到點連接的電纜數據線標準。這條數據線可以向每一個計算節(jié)點下載運行規(guī)則和模型任務，還可以傳輸模型以及節(jié)點自身的參數和命令，也可以上載節(jié)點中得到的仿真結果。 第三部分 外圍結構同樣是一塊 IEEE 1394編譯板，用來把計算節(jié)點與一塊可選的 I/O端口板相連。每一塊 I/O端口板都有一個 P1394接口和四個 IP端口；每一個 IP端口可以和一個 8路 A/D組，一個 8路 D/A組或是一個 48路數字 I/O組相連。此外，每一塊層與層之間的 DSP板還有 48路快速訪問的數字I/O口，每一組 I/O信號都可以通過光耦合保護電路與外部設備（如 HVDC控制器等）相連。 實時數字仿真系統(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)化產品。 1997年底， EDF與 HP公司合資注冊了 ANHELCO公司，專門負責與 ARENE相關的業(yè)務。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驗的校驗； HP負責提供高效的實時并行處理硬件支持。 目前， ARENE主要用于電力系統(tǒng)仿真研究中的電磁和動態(tài)過程的研究。該仿真器主要拓展的應用領域包括：電力系統(tǒng)研究、故障分析、繼電保護裝置測試、 HVDC和FACTS控制系統(tǒng)測試、 AC/DC系統(tǒng)互聯(lián)研究、風力發(fā)電仿真研究等。 ARENE的研究應用范圍 ARENE的硬件體系結構有三種不同的選擇： （ 1） PCRT：運行在 PC機上，使用 Linux操作系統(tǒng)； （ 2） URT：運行在 HP工作站上，使用 Unix操作系統(tǒng)； （ 3） RTP：運行在并行計算機上，可以使用 2～ 32個 CPU。 電力系統(tǒng)全數字實時仿真裝置 —— ADPSS “電力系統(tǒng)全數字實時仿真裝置的研制”是國家電網公司的重大科技項目。經中國電力科學研究院 3年多的研制，開發(fā)出基于高速 PC機群的電力系統(tǒng)全數字實時仿真裝置，實現(xiàn)了大規(guī)模復雜交直流電力系統(tǒng)機電暫態(tài)和電磁暫態(tài)的實時和超實時仿真。 ? 該裝置成功實現(xiàn)了機電暫態(tài)的分網并行計算，使得超大規(guī)模電網的實時和超實時仿真成為可能；也實現(xiàn)了電磁暫態(tài)的分網并行計算，使其做到了實時和超實時仿真。 ? 該裝置成功實現(xiàn)了大電網機電暫態(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)的整體仿真計算速度。 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。 ? 該裝置可通過數 /模和模 /數變換接口接入物理模型或實際控制裝置，進行電力系統(tǒng)的仿真研究或裝置試驗。 ? 該裝置以其強大的超實時計算能力，可廣泛應用于各級電網調度運行方式的離線和在線計算分析，其核心技術可進一步應用于電網在線動態(tài)安全評估，作為調度自動化系統(tǒng)的重要組成部分，以適應我國大規(guī)模交直流輸電和全國聯(lián)網安全穩(wěn)定運行的需要。 ? 基于國產 8節(jié)點集群計算機 (聯(lián)想 iCluster1800,曙光 TC1700) ? 高速網絡通訊系統(tǒng)由 myri和 1000M/100M以太網組成 ? Linux操作系統(tǒng) ? 可進行 10000節(jié)點系統(tǒng)的機電暫態(tài)實時仿真 ? 5機 20條線路系統(tǒng)電磁暫態(tài)實時仿真 ? 電磁 機電暫態(tài)混合仿真 聯(lián)想 iCluster1800機群系統(tǒng)的節(jié)點都是基于 IA架構的機架型萬全服務器，其中機柜都采用聯(lián)想高性能機群服務器專用機柜（ 30U或 42U）；具體配置根據應用需求實行定制，各種節(jié)點因功能不同而有不同的規(guī)格，比如計算 /服務性結點，其配置的就是 2U的機架式服務器，結點數量依用戶需求的不同最小為 4個，最大可達 512個；每個結點的CPU數量及規(guī)格為： 2 * Intel ；而系統(tǒng)內存標準為 512MB，最大可達 12GB DDR；存儲系統(tǒng)數量及規(guī)格為 6 * 18/36/73GB Ultra160 SCSI。 此外，結點配置的操作系統(tǒng)為 RedHat Linux ，并配備聯(lián)想機群管理系統(tǒng) LCMS LCM 。系統(tǒng)控制臺采用的也是基于 IA架構的萬全服務器，它與管理域網相連，是系統(tǒng)管理員配置、管理和維護整個集群系統(tǒng)的操作平臺。 ADPSS邏輯結構 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矩的變化引起電機轉子機械運動變化的過程。 電磁暫態(tài)過程 是指電力系統(tǒng)各個元件中電場和磁場以及相應的電壓和電流的變化過程。 (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。 (2)機電暫態(tài)仿真規(guī)模較大，理論上沒有限制；電磁暫態(tài)仿真由于計算機存儲能力和算法的限制，規(guī)模有限，一般都要對原始系統(tǒng)進行等值和簡 化后才能進行仿真。 (3)機電暫態(tài)仿真的計算元件模型都采用基波相量來描述，基于序網分解理論將系統(tǒng)分成相互解耦的正、負、零序網絡后分別求解，它只能反映工頻或者相近頻率范圍上的系統(tǒng)運行狀況；電磁暫態(tài)仿真的計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三相瞬時值的表達方式和對稱矩陣求解，模型描述較為具體和詳細，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特征和頻率相關特性等，求解過程繁瑣、復雜。 (4)機電暫態(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相關技術 網絡分割和并行計算技術 由于描述電力系統(tǒng)不同動態(tài)元件特性的微分方程組之間相互獨立，易于并行求解，電力系統(tǒng)暫穩(wěn)并行算法的關鍵就在于非線性網絡方程的并行求解，進一步可以轉化為具有雜散稀疏結構的線性網絡方程的并行求解問題。根據其實現(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。 機電暫態(tài)網絡并行計算： 1 邊界條件計算 通過節(jié)點分裂或支路分割將大網分為若干子網。將子網聯(lián)絡節(jié)點，各子網故障點，各子網接入電磁暫態(tài)計算點構成多端口等值導納陣和等值電源，通過聯(lián)絡線方程聯(lián)系起來統(tǒng)一求解。 2 將計入聯(lián)網、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，求出聯(lián)絡線電流，從而代入各子網獨立求解機電暫態(tài)網絡各節(jié)點電壓。 電磁暫態(tài)網絡并行計算： 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網絡自然解耦的特性進行分網并行計算的基礎上，增加利用節(jié)點分裂進行網絡分割和并行計算方法，在保證計算速度的同時，提高網絡分割的靈活性。 1 網絡分割后，首先利用 子網間邊界母線電壓相等的條件計算聯(lián)絡電流。 2 各子網將此電流該子網計算中進行獨立 并行計算，求解網絡。 EMTP算法參考書： ， 《 電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)計算理論 》 ，水利電力出版社， 1991 電磁 機電暫態(tài)混合仿真技術 混合仿真接口采用等值原理 在電磁暫態(tài)計算時 ,將機電暫態(tài)網絡等值為戴維南等值電路 。在機電暫態(tài)計算時 ,將電磁暫態(tài)網絡一般等值為諾頓等值電路。 在一側進行仿真時，另一側采用合適的等值電路來代替，數據交換時刻只發(fā)生在機電暫態(tài)步長點，即每隔一個機電暫態(tài)仿真步長兩側才交換一次數據。 機電暫態(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，仿真時間 10s。 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。 在 18節(jié)點 (36CPU)的離線分布式計算加速比在 20 倍以上。 性能指標 10000 節(jié)點 1000 臺發(fā)電機 13000 條線路（或變壓器）網絡規(guī)模的機電暫態(tài)實時仿真，仿真步長 =10 毫秒； 5 臺發(fā)電機和 20 條線路網絡規(guī)模（發(fā)電機采用 Park 方程模型）的電磁暫態(tài)實時仿真，仿真步長 =100 微秒；若網絡滿足分布參數線路分網條件，仿真步長 =50 微秒； 100 節(jié)點、 600 條線路和 20 臺發(fā)電機左右網絡規(guī)模（發(fā)電機采用簡單模型）的電磁暫態(tài)實時仿真，仿真步長 =120 微秒；若網絡滿足分布參數線路分網條件，仿真步長=100 微秒； 10000節(jié)點 1000臺發(fā)電機 13000 條線路（或變壓器）網絡規(guī)模的機電暫態(tài)網絡和 5 機 20 條線路左右（發(fā)電機為Park 方程模型）電磁暫態(tài)網絡的混合實時仿真，機電暫態(tài)仿真步長 =10 毫秒，電磁暫態(tài)仿真步長 = 100 微秒。