Конференции ИВТ СО РАН

Третья российско-германская школа по параллельным вычислениям на высокопроизводительных вычислительных системах

28 августа - 8 сентября 2006 года, Новосибирск, Академгородок

Тезисы докладов

7-ое сентября

Некоторые аспекты применения параллельных вычислений в управлении электроэнергетическими системами.

Ильиных Р.С., Кацук А.В.

ЗАО "Институт Автоматизации Энергетических Систем" (Новосибирск)

Ильиных Р.С., ЗАО «Институт автоматизации энергетических систем», e-mail:irs@iaes.ru

Кацук А.В., ЗАО «Институт автоматизации энергетических систем», e-mail:andrew@iaes.ru

Основным направлением деятельности ЗАО “Институт автоматизации энергетических систем“ (ИАЭС) является разработка управляющих вычислительных комплексов (УВК) для решения задач противоаварийной автоматики (ПА) на базе промышленных микропроцессорных устройств общего назначения. В настоящее время в эксплуатации находятся три комплекса ПА, разработанных и внедренных ЗАО ИАЭС:

УВК АДВ ПС «Итатская-1150», осуществляющий управление в западной части ОЭС Сибири (от Омска до Красноярска) и использующий в качестве объектов реализации мер по противоаварийному управлению такие станции, как Саяно-Шушенская ГЭС, Красноярская ГЭС, отключение нагрузки производится на таких заводах как САЗ, КрАЗ и др., величина управляющих воздействий составляет сотни МВт; УВК АПНУ Усть-Хантайской ГЭС и УВК АПНУ Курейской ГЭС обеспечивают сохранение статической и динамической устойчивости Таймырской энергосистемы, питающей Норильский Никель.

Кроме того, ведется разработка локальных устройств ПА, устанавливаемых практически на всех линиях напряжением 220 кВ и выше. Функционирование систем управления в энергетике связано с необходимостью обеспечения их работы в реальном времени и обработки больших объемов информации при высоком уровне надёжности управления. Так выбор управляющих воздействий (УВ) комплексом ПА осуществляется согласно введенной в устройство автоматики математической модели района управления, расчеты устойчивости при этом выполняются самим устройством АДВ до фиксации аварии.

Математическая модель ЭЭС описывается системой узловых уравнений в форме баланса токов в узлах. Установившиеся режимы ЭЭС описываются системой нелинейных уравнений узловых напряжений, преобразованных к форме уравнений баланса активных и реактивных мощностей узлов. Независимыми переменными системы являются модули и фазы напряжений в узлах сети, а параметрами - активные и реактивные мощности генераторов и нагрузок и проводимости схемы замещения электрической сети. Решение нелинейной системы уравнений, описывающей режим ЭЭС, для целей противоаварийного управления реализовано при помощи итерационного метода Ньютона.

Для описанных выше требований тривиальные решения на базе серийно выпускаемых микропроцессорных средств обладают рядом ограничений, и представляется целесообразным использование аппаратурно-программной избыточности и таких принципов построения высокоэффективных вычислительных средств как:

- мультипроцессорность (параллелизм);

- модульность;

- функциональная децентрализация;

- динамическое перераспределение функций и др.

Кроме того, важной представляется задача получения совокупности децентрализованных критериев, позволяющих организовать эффективное крупноблочное распараллеливание вычислений, дающее минимум обмена сообщений между вычислительными единицами распределенной системы.

Рассматриваемые задачи решаются на базе унифицированных комплексов программно-технических средств, строящихся на базе индустриальных компьютеров в промышленном исполнении. Вариантами реализации аппаратной поддержки параллельных вычислений являются: - Многоядерные системы;

- Многопроцессорные компьютеры;

- Многопроцессорные системы на базе шины CompactPCI;

- Blade – сервера;

- Кластерные многомашинные системы (Ethernet 100/1000).

Основой для работы прикладного программного обеспечения является операционная система реального времени QNX, обеспечивающая надежное функционирование прикладных программ в реальном времени.

Описанные комплексы ПА функционируют, на данный момент, под управлением ОСРВ QNX (версии 4.25), позволяющей эмулировать параллельные вычисления на одном процессоре либо организовывать межпроцессное взаимодействие на различных машинах с использованием технологии QNet. Программное обеспечение разрабатывается на языке программирования C++, с использованием компилятора Watcom C/C++ 10.6. В данное время ведутся работы по переводу программного обеспечения под POSIX - совместимую операционную систему QNX 6, которая помимо приведенных выше возможностей поддерживает многоядерные системы, а также сетевой механизм QNet поверх TCP, что дает возможность построения сложных распределенных систем, с использованием возможностей библиотеки MPI. Программное обеспечение разрабатывается на языке программирования C++, с использованием компилятора GNU C++.

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии
Обратная связь

[Головная страница]
[Конференции]