基于图形处理器的广义最小残差迭代法在电力系统暂态仿真中的应用.pdf

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1、第37卷第5期电网技术Vol.37No.52013年5月PowerSystemTechnologyMay2013文章编号：1000-3673（2013）05-1365-07中图分类号：TM744文献标志码：A学科代码：470·40基于图形处理器的广义最小残差迭代法在电力系统暂态仿真中的应用唐聪，严正，周挺辉（电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学)，上海市闵行区200240）ApplicationofGraphProcessingUnit-BasedGeneralizedMinimal

2、ResidualIterationinPowerSystemTransientSimulationTANGCong,YANZheng,ZHOUTinghui(KeyLaboratoryofControlofPowerTransmissionandConvention(ShanghaiJiaoTongUniversity),MinistryofEducation,MinhangDistrict,Shanghai200240,China)ABSTRACT:Thealgorithmfortransient

3、simulationofpower算中线性方程组稀疏性的特点，算法应用稀疏存储技术以节systemanditsparallelizationdesignareresearched.Basedon省计算量和内存占用空间。测试表明，所提出的GPU并行thefeaturesofgraphicprocessingunit(GPU)andapplying算法与PSAT软件计算结果近似；相对CPU串行程序，当generalizedminimalresidual(GMRES),aGPU-basedparallel

4、算例规模足够大时，GPU并行算法的加速效果明显，实测algorithmforpowersystemtransientsimulationisproposed.In最高加速比为3.3。theproposedalgorithm,thepretreatmentalgorithmisutilized关键词：暂态仿真；预处理；广义最小残差法；图形处理器；topretreatthecoefficientmatrixintransientsimulationprocess并行计算；统一计算设备架构；稀疏技术tor

5、educethenumbersofconditionstospeeduptheconvergence;bymeansofGMRESalgorithmthepretreated0引言linearequationsaresolvedbyGPU.Accordingtothesparsity为保证电力系统的安全稳定运行，用于计算大oflinearequationsduringtransientsimulation,thesparse干扰冲击后电力系统动态行为的机电暂态仿真是storagetechniquei

6、sadoptedtosavethememoryfootprintand必不可少的工具之一。受软硬件条件限制，现有的decreasethecomputingcapacity.TestresultsshowthatthecomputingresultsbytheproposedGPUparallelalgorithmare暂态仿真程序普遍采用基于预想故障集的离线方similartothosebyPSATsoftware;relativetoCPUserial式进行计算，而随着电力系统规模的扩大和未来波a

7、lgorithm,whenthescaleofthecalculationexampleisbig动性新能源的大规模接入，业界对在线仿真计算的enough,theacceleratingeffectofGPUparallelalgorithmis需求将越来越紧迫，提高暂态仿真程序计算速度成remarkable,andthemeasuredhighestaccelerationratiois3.3.为当务之急。KEYWORDS:transientsimulation;pretreatment;并行计算

8、是提高暂态仿真程序计算速度理想generalizedminimalresidual(GMRES);graphicprocessing的解决方法，其核心思路是将一项复杂的计算任务unit(GPU);parallelcomputing;CUDA;sparsetechnology拆解为多个较为独立的子任务，并分配到多个计算摘要：文中对电力系统暂态仿真算法及并行化设计进行了研节点上同时计算。文献[1-2]基于按电网区域分块的究，针对图形处理器(graphicprocessin