面向电力分布式潮流的网格计算模型

中图分类号:TM744文献标识码:C文章编号:1003-9082(2015)06-0008-02

一。概述

随着电力行业的快速发展,电网数据广域分布愈加明显,越来越需要对整个电网进行实时的监控和系统一体化仿真,其中最为突出的论文网一点表现在:对大规模计算的需求增加。在诸多电气计算中,潮流计算作为最基础也最重要的一种,对电网的运行。规划以及性能分析各方面均起着至关重要的作用,这就要有一个具备超强数据处理能力和信息整合能力的平台来给予支撑[1-3]。

在Internet基础上发展起来的网格计算自提出以来,历经数载,在全球范围内持续受到关注。从高端科研团队到著名企业机构,都纷纷投入大量的人力。物力和财力进行网格的开发研究。目前,网格的多项技术标准都已经趋于成熟,在各个领域上网格的应用也不断涌现。网格借助宽带网络和中间件技术的支持,将庞大的网络资源充分为系统中的所有节点用户提供完善的协同策略,网格两个最本质的特征便是:资源共享和高性能计算[4]。我们知道,网格的概念最初就是从电力上引申定义的,它本身是一个分步式和并行计算的平台,抽象地看,又是一个集成的和协同的环境。

结合网格技术强大的系统性能和广阔的发展前景,把其应用到潮流分布式并行计算中势必成为未来电力系统仿真的一个趋势[5-6]。网格平台下的并行计算与传统的并行计算方式下比有着明显的优势,主要是在屏蔽了处理机。操作系统等的异构性,克服了资源调用和信息转移的动态性,集成丰富的计算资源和存储资源,来协同完成一项并行计算,不仅大大缩短了计算时间,更使计算系统的扩展性和可靠性都有显著提高。

二。分布式潮流计算模型

1。分布式潮流计算需求分析

关于潮流计算,概括的讲,是对正在设计或运行中的电网系统方案进行一系列计算,得到节点电压或电能损耗等参量,进而对整个系统进行分析和优化。这其中牵涉到大量数据的处理,计算策略的选取将直接关系到完成的速度和准确度。在实际计算中,常涉及到两个概念,即分布式潮流计算和并行潮流计算。两者在内涵上是有所区别的,主要体现在:分布式潮流计算是一个广域计算概念,它强调的是将地理上广域分布的各区域电力调度中心整合“起来,计算一体化潮流;而并行潮流计算是一个局域概念,强调的是利用本地计算资源,将传统上串行的计算任务划分下去,同时并行计算,最大限度地提高整体的运算效率[7]。本文论述的侧重点放在后者,研究利用网格环境来搭建潮流计算的计算模型,并实现整个系统的运行和结果分析。

本文研究开展的基础之一是潮流迭代程序已设计完成,准确生成一系列数据文件,这些数据就是在整个并行计算过程中不断通过计算被动态修改,并在网格中各子系统以及协调层之间反复传输的,潮流计算中文件交互流程如图1所示。

1。1子系统

1。2协调层

就这样,整个并行计算系统不断从各子系统读取bnd_vap_out_百分号d。txt文件,获取子系统潮流计算的结果,经协调层分析后重新分配子任务输出bnd_combp_in_百分号d。txt文件到相应子系统,直到全网收敛。

2。电力计算网格中间件模块组成和功能流程

在明确了潮流计算程序的基本数据文件以及它们在网格并行环境中的执行状况之后,开始设计网格平台,其功能的实现可用下结构图概括地表示:

图2程序模块结构图

由图2所示:子系统同时进行各自的计算,每计算出一组结果就把数据文件传输给协调程序,协调程序处理后产生不同的输出文件,并将文件再分别传送给各个子系统1,2和3。具体地,对于子系统1来说就要实现A――>D和D――>(A,B,C)的传输,同样,任何单个子系统进行计算都产生这两个文件交换过程;

根据网格环境下潮流并行计算功能实现原理的分析,可以确定研究内容的重点包括下面两个方面:

2。1点对点文件传输公共接口的开发

开发一个公开接口程序,根据子系统源地址。协调程序目的地址。子系统输出文件,将子系统的文件传送给协调层,即A――>D的功能;

2。2点对多点的文件传输公共接口的开发

协调层在收到子系统的上传文件后,进行协调,将协调信息以文件的形式分发给各个子系统,即D―>(A,B,C)的功能。

针对接口开发的任务,进行开发环境的部署和调试,最终完成整个系统的设计。

三。面向分布式潮流的网格部署和实现

在4台配置着REDHAT操作系统的PC机中分别安装GT4,这是目前应用最为广泛的一种网格软件开发工具包,集成了各种应用组件。本文研究的数据传输核心部分是通过该平台提供的标准API接口和独特的GridFTP网格文件传输协议来实现。GridFTP作为最适合网格的一种传输协议,它与传统FTP相比增加了许多扩展功能和新的特点,更灵活多样的传输方式,更丰富的函数库,可供用户自由选择。总体上,大大保障了网格系统中数据传输的可靠性和高效性,同时由于这种传输协议所需的控制信息较少,所以能减少系统通信上的额外开销。

在GridFTP传输协议的支持下,每一台PC机作为网格中的一个节点,用各自的IP加以区别并用于与协调层间数据传输的准确寻址,完成潮流并行计算。在实验中,每PC机的GT4已成功安装了GridFTP这个组件,但要让其发挥作用必须要进行一系列的配置和网络连接,如下:

1。配置GridFTP服务器

1。1设置环境变量。环境变量的正确配置几乎是以下所有操作顺利进行的前提,这里需要配置的有:安装目录GLOBUS_LOCATION。路径path和LD_LIBARAYPATH;

1。2向CA中心提出认证,获取用户证书。

1。3建立证书代理。在$HOME目录下建立。globus目录,执行以下命令即可建立用户代理证书。

>ln?Cs/etc/grid-security/hostcert。pem$HOME/。globus/usercert。pem

>ln?Cs/etc/grid-security/hostkey。pem$HOME/。globus/userkey。pem

1。4配置GridFTP用户到本地系统用户的映射。GridFTP必须建立grid-mapfile完成相互间的映射,才能够对本地目录进行访问。在$HOME目录下建立文件“。gridmap“文件结构为:“

在以上GridFTP服务器配置成功后,接下来就便启动服务,启动时要选择几个选项,如设置服务端口和运行方式等。

2。配置ServiceContainer。

2。1安装Globustoolkitalpha3。0binarypackage

2。2配置数据库服务器。

安装了最新版本的数据库后,依次进行初始化。建立ogsa数据库。建立关系表等操作,最后执行。

2。3配置ReliableFileTransfer(RFT)Service

打开server-config。wsdd文件,找到RFT服务的配置位置,按照的格式修改参数,主要包括用户名。密码。jdbc驱动。数据库连接字符串和grid-mapfile位置等。

2。4获取证书和建立证书代理。

获取用户证书,然后执行>grid-proxy-init?Cverify?Cdebug建立证书代理

2。5配置grid-mapfileo

这里跟GridFtp服务器的用户映射配置思路一致。配置完毕后,就要启动此项ServiceContainer服务,即在Globus安装目录下,执行>antstartContainer

3。配置客户端及编写客户端程序

与前述站点相同首先获取CA签署的用户证书,并建立证书代理,再建立安全上下文,最后进行文件传输。

四。结论

本文在局域内构建的网格平台下,实现了多台处理机并行执行潮流计算,解决了数据的传输问题,使分散资源得到集中利用,提高了系统的计算效率和可靠性,为下一步研究广域分布式电力系统监控打下基础。此后,将继续研究在网格计算中资源的最佳调度和分配问题,综合考虑多种因素,进一步优化电力系统仿真。

面向电力分布式潮流的网格计算模型