应用有向图分层的控制系统暂态仿真并行算法及其GPU实现

随着基于变流器的电气接口和交直流混联技术的广泛使用，电网电磁暂态仿真中需对大规模复杂控制系统进行建模。采用细粒度并行方法可加速控制系统计算，提升电网电磁暂态仿真整体效率。文中提出了一种控制系统细粒度并行仿真算法，加速了图形处理器(GPU)计算平台上大规模控制系统仿真。首先，为构造面向GPU的多线程细粒度并行计算，将控制系统建模为由大量基本控制元件构成的有向图。进一步，对控制系统有向图进行分层，生成控制元件求解顺序，以利用GPU的分组细粒度并行实现控制元件的分层计算。最后，结合GPU的三层并行结构，通过优化线程结构和配置共享内存，将计算线程映射到GPU中的计算资源，最大化控制系统仿真的并行度。对分布式电源接入IEEE 13节点系统的仿真结果对比表明，所提出算法在保证电网电磁暂态仿真正确性的同时，可显著提高GPU计算平台上大规模、复杂控制系统的仿真速度，在硬件资源充足时，不存在仿真规模限制