[发明专利]电力系统数值仿真开放式应用程序接口

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统数值仿真开放式应用程序接口。

背景技术

数值仿真在电力系统规划、运行以及安全防御等方面发挥着不可替代的作用。完备的模型、可接受的计算精度和效率是对电力系统数值仿真程序的基本要求。随着电力系统规模不断增大、用户分析需求多样，为使用户能快速、灵活地分析和解决各种问题，提供具有良好开放性的电力系统仿真程序具有十分重要的意义。

软件开放性本质上为一种符合规范的接口，该规范可能是软件本身定义并独有，也可能是一种公共采用的标准。就电力系统分析软件而言，用户自定义建模(User-Defined Modeling,UDM)、应用程序接口(Application Program Interface,API)、不同分析软件数据格式的转换以及计算结果按规定格式的导入/导出等功能都是开放性的表现。其中，前二者是软件与用户之间的接口，其余的为软件与软件之间的接口。

在这些接口中，最为体现开放性的就是UDM功能和API功能，因为两者对于用户而言都是强大的二次开发工具。对于UDM，已有文献研究了其描述形式和求解算法，并以电厂和电力系统数字仿真软件为例，分析了不同建模技术的优缺点，还介绍了UDM技术的具体应用，从而呈现了UDM技术实现原理的整体架构。对于API，在电力系统分析中已有诸多的应用或者类似功能的应用，例如PSAT/command line usage、PSASP/UPI、PSSE/API，从应用结果可知，基于API的二次开发功能在电力系统仿真分析中发挥着重要作用，它对于实验各种新算法、处理各种分析问题都有极大的帮助，其好坏是衡量软件开放性的一个重要标准，然而，尽管在电力系统分析中已有诸多应用，但其技术的具体实现原理往往作为商业机密，并未见公开报道。

基于API的二次开发功能的本质是通过函数命令对计算引擎进行调用，传递参数并处理返回结果，因此其基本架构如图1，折线表示语句、函数接口、功能函数之间的对应关系，一个用户程序的语句对应一个函数接口，但函数接口所实现的某个功能可能需调用软件计算引擎的一个或多个功能函数(图中为两个)。

这样，用户就可以通过编写程序调用软件的接口函数，实现与软件计算引擎的交互，从而快速、方便地进行二次开发，完成特定的高级分析任务。

上述基本架构十分简单，按此架构进行开发，可以实现具有类似PSSE/API功能的电力系统分析软件，这种传统式的软件完全安装于用户端，具有两个明显的缺点，一是受限于用户的设备条件，无法达到最佳计算速度和精度，无法应用一些基于硬件的前沿技术(如需要运行在NVIDIA专门显卡上的GPU并行计算技术)；二是不便于计算引擎的升级，每次都需要用户更新软件，如果计算引擎改变较大，可能导致软件更新十分繁琐甚至发生不兼容的情况。

发明内容

为解决上述问题，本发明引入了客户端/服务器(C/S)模式，图2和图3分别是基于C/S模式架构的网络结构图和应用程序接口架构图，其基本工作原理为用户在各种硬件设备上，包括个人计算机、笔记本、PDA、智能手机等，通过网络将计算命令发送给服务器，服务器收到消息后，分析语句并调用对应的计算引擎函数接口从而完成计算，最后将计算结果返回。

显然，此架构将计算引擎完全放在服务器端，具有两个优点：首先，使计算引擎独立于用户的硬件设备，解决了上述因客户端硬件设备水平参差不齐而带来的问题；其次，使得计算引擎的升级维护独立于用户，只要函数接口不变，当软件的计算引擎需要改进时，只需更新服务器端的分析软件，或是改动内部代码重新生成可执行程序EXE，或是更为简单地替换一个动态链接库(Dynamic Link Library，DLL)，即完成了更新，使用户从计算引擎的升级管理中解脱出来。

因此，此接口方案基于C/S模式将原本的基本架构在物理上进行分割，实现了用户和软件职能的分离，使用户能更专注于高级分析功能的开发，而软件计算引擎也能得到的更高效的应用和简便的维护、更新。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：