[发明专利]一种基于GPU分层加速的电网拓扑分析方法

权利要求书

1.一种基于GPU分层加速的电网拓扑分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）、CPU中读入实际电网断面文件，CPU中提取电网调度系统中的电网模型为电网物理模型，CPU中对以电网物理模型形式保存的电网断面文件，进行无向图的编制，并对拓扑分析所需信息进行压缩存储，最后将压缩编制的无向图信息传递到GPU；

所述电网物理模型包括电气元件、厂站和子系统，其中电气元件为电网中一次设备集合中的一个元素，包括单端元件、双端元件和多端元件，单端元件包括发电机组、负荷和并联补偿器，分别对应构建Unit数组、负载数组和Compensator_P数组，双端元件包括断路器、隔离开关、串联补偿器、双绕组变压器和输电线路，分别对应构建Breaker数组、Disconnector数组、Compensator_S数组、Transformer数组和ACline数组，多端元件包括三绕组变压器；厂站为由若干电气元件连成的区域，该区域中不包含任何输电线路元件；子系统为由厂站拓扑分析后得到的计算节点和支路构成的集合，与厂站相对应；

其中电网物理模型进行压缩编制的具体方法包括如下步骤：

（1.1）、将电网物理模型中的电气元件抽象为图论中的VertexNum个物理节点和EdgeNum条边，抽象为全网的物理节点后，由vec_Node类向量储存和控制，每个物理节点对应一个向量元素，物理节点间的邻接关系均保存在vec_Node每个元素中的Adjlist中；

（1.2）、进行并行拓扑分析数据准备时，将全体物理节点的Adjlist首尾相连，形成数组h_Adj，并由h_AdjIndex记录每一个物理节点的邻接链表的起始位置；

（1.3）、电网中的厂站信息由vec_Station类向量保存和控制，将全体厂站包含物理节点的信息存储在数组h_StationNode中，并由h_StationIndex记录每一个厂站包含物理节点号的起始位置；

（1.4）、在GPU的全局内存中开辟空间，并将h_Adj、h_AdjIndex、h_StationNode和h_StationIndex四个数组经PCI-E传递到GPU的global memory中，对应数组分别为d_Adj、d_AdjIndex、d_StationNode和d_StationIndex；

（2）、GPU中调用分厂站并行拓扑分析内核函数StationBus_kernel，根据全网开关状态，将各个电气元件抽象成的物理节点划分为厂站内独立编号的计算节点，生成d_Visited并传递给h_Visited；

（3）、将全网计算节点划分结果整理成为适于GPU进行计算的全网唯一编号的计算节点，编制计算节点邻接链表，形成全网计算节点的邻接数组，并以压缩形式储存和传递；

（4）、GPU中调用系统拓扑分析函数System_Kernel_new，根据全网支路开断状态，将全网计算节点划分为全网系统的子系统；

（5）、CPU中遍历全网划分的子系统，划分系统的主岛和孤岛，形成完整的拓扑分析结果。