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动态电力系统2012年秋季·研究生课程第三章时域仿真法暂态稳定分析主要内容时域仿真法基本原理暂态稳定计算基本流程机网接口的处理故障与操作的处理微分方程和代数方程的求解方法电力系统微分方程的数值解法学术动态：采用用户自定义模型，对各种控制器有良好适应性；发展新的暂稳算法；并行计算；网格计算(GridComputing)；云计算；计及概率因素的暂稳分析；与直接法、模式识别等相结合；协同仿真理论和方法；全动态过程仿真理论和算法；数字仿真工具；物理仿真工具。辛几何算法及辛代数动力学算法辛算法是由我国已故著名学者冯康及其研究小组，针对Runge-Kutta算法不能保持Hamiltonian系统的辛几何结构以及具有人为耗散等缺点而提出的。这一算法的提出为Hamiltonian系统，同时也是为微分方程数值方法的研究提供了一个崭新的领域和广阔的空间。辛算法较传统的非辛算法具有很多优越性，主要表现为：传统的数值积分即差分方法基于稳定性、收敛性等诸多因素的考虑，不可避免地引入人为的耗散机制等，从而歪曲了原来系统的特征，而辛算法具有能够保持原来系统结构特征的优点，特别是能够长时间稳定地进行数值跟踪模拟，这意味着辛算法可以采用更大的积分步长。汪芳宗，等。电力系统暂态稳定性数值计算的几种新方法及其比较（电力系统保护与控制，2009，37（23）：15-19）网格计算互联网发展到今天已经经过了两代的历程。第一代：（70—80年代），主要成就是把分布在世界各地的计算机用TCP/IP协议连接起来，在信息服务方面的用途主要是E-mail；第二代：（90年代---），这一代互联网技术的主要应用是web信息浏览以及电子商务等，也就是给当代人们带来巨大影响的internet及WWW技术。现在第二代网络技术已接近成熟，在这种情况下，科学家们提出又一种具有革命性的信息技术“网格”（Grid），网格实际上是继传统因特网、万维网之后的第三代因特网应用。传统因特网实现了计算机硬件联通，万维网实现了网页联通，而网格试图实现互联网上所有资源的全面联通，包括各种硬件资源、信息资源等。关于网格的定义的描述有很多，简单地说，网格就是将整个互联网整合成一台巨大的超级计算机，实现计算、存储及其它资源的全面共享。形象地描述网格，可以将它类比为“电力网”，网格是借鉴电力网(electricpowergrid)的概念提出的。在传统internet中，人们获取信息是通过输入域名（网址）从而访问相应的服务器来得到的，而不象我们使用电器那样，插上插头就可以源源不断地使用电力了，无需知道或指定电是哪个发电厂供应的，是火电、水电还是核电，电力是怎样传输的以及怎样管理的等。使用网格的最终目的是希望用户在使用网格计算时，就如同使用电力一样方便。在Internet上，有不可估量的资源，有上千万的网站在提供网络服务，而网格的目的就是提供给最终用户与地理位置、具体的计算机设施无关的透明服务。当用户有一个服务请求时，网格系统会像电力系统那样，通过网格的管理系统，提供给用户相应的服务，用户并不知道服务是由哪里提供的、由谁提供的、怎样提供的对于复杂的服务，也可能是许多的计算机协同工作的结果，就像电能是来自整个电力网，无法分辨使用的是哪个发电厂的电能一样。网格计算的概念是在20世纪90年代美国的I—WAY项目中首先被提出来。I—WAY项目通过高速的网络将一些高性能的计算机和高级的虚拟环境连接在一起，为科学研究和项目服务。当时，连接了位于17个地点的超级计算机和10个不同带宽和协议的网络。网格计算在电力系统中的应用“数字电力系统”（G1998020301）是国家973项目“我国电力大系统灾变防治和经济运行重大科学问题的研究”的子课题。•我国电力系统面临的新问题•大电网的安全稳定性问题•联网效益如何实现的问题•大电网的潮流控制问题•其它问题•解决问题的难点•数据广域分布•参数分布式维护•信息种类多样•大系统模型复杂•计算资源广域分布•高可靠性要求解决问题的关键信息处理平台超强的处理分布式数据的能力超强的计算能力整合分散资源的能力高可靠性网格的研究现状–美国、欧盟、日本、印度等已投入巨资–美国Globus–欧盟DataGrid-英国eScience–国内–清华大学的“先进计算基础设施ACI(AdvancedComputationalInfrastructure)”–以中科院计算所为主的“国家高性能计算环境NHPCE(NationalHighPerformanceComputingEnvironment)”–863计划支持的“中国网格（ChinaGrid）”网格的体系结构之一——沙漏结构构造层－实现对局部的资源的控制连接层－实现相互的通信资源层－实现对单个资源的共享汇聚层－协调多种资源的共享应用层－提供直接面向用户的服务构造层连接层资源层汇聚层应用层以协议为中心网格的体系结构之二——OGSA以服务为中心---开放式网格服务体系高级服务服务1服务2服务3服务21服务22服务23高级任务由众多的服务共同完成服务是分层分级的服务是动态组织的网格基本服务由中间件提供网格的应用领域分布式仪器系统分布式超级计算远程沉浸数据密集型计算Tier2Centre~1TIPSOnlineSystemOfflineProcessorFarmCERNComputerCentreFermiLab~4TIPSFranceRegionalCentreItalyRegionalCentreGermanyRegionalCentreInstituteInstituteInstituteInstitute~0.25TIPS物理学家的工作站~100MBytes/sec~100MBytes/sec~622Mbits/sec~1MBytes/sec~PBytes/sec~622Mbits/secTier2Centre~1TIPSTier2Centre~1TIPSTier2Centre~1TIPSCaltech~1TIPS~622Mbits/sec第0层第1层Tier2Centre~1TIPS第2层中心~1TIPSOnlineSystem在线系统离线处理场~20TIPSCERN计算机中心FermiLab~4TIPS法国区域中心意大利区域中心德国区域中心研究机构研究机构研究机构研究机构~0.25TIPS~100MBytes/sec~100MBytes/sec~622Mbits/sec~1MBytes/sec物理数据缓存~PBytes/sec~622Mbits/secTier2Centre~1TIPS第2层中心~1TIPSTier2Centre~1TIPS第2层中心~1TIPSTier2Centre~1TIPS第2层中心~1TIPSCaltech~1TIPS加里福尼亚理工学院~1TIPS~622Mbits/sec第2层第4层第3层粒子检测器中国教育科研网格计划ChinaGrid徐闻长春哈尔滨乌鲁木齐拉萨西宁兰州银川呼和浩特台北沈阳南昌西安徐州武汉合肥郑州石家庄北京南宁广州福州杭州上海南京天津贵阳海口三亚湛江无锡大连太原济南烟台成都长沙重庆黄梅九江昆明青岛汕头唐山汉中宜昌珠海深圳惠州柳州百色厦门主干网地区网GigaPopPop桂林深圳•基于教育与科研网的基础，建立聚合能力超过每秒15万亿次量级的教育科研网格，总存储容量超过260TB，其结点覆盖211建设的100所部属高等院校，争取在网格计算的基础研究和应用研究方面走在世界前列。•充分利用CERNET和高校的大量计算资源和信息资源，开发相应的网格软件，配合网络计算机(NC)的使用，将分布在教育与科研网格上自治的分布异构的海量信息资源集成起来，实现CERNET环境下资源的有效共享，消除信息孤岛，提供有效的服务，形成高水平低成本的计算机服务平台，将高性能计算送到教育与科研网用户的桌面上，成为国家科研教学服务的大平台。中国电力网格的构想计算能力共享数据共享网格上的所有用户可平等享受网格服务资源管理、网格安全、服务质量由网格负责网格在电力系统中的应用示例一–全网一体化潮流计算–准确的子网模型–准确的子网参数–分布式计算–通过网格交互耦合信息–充分利用了现有的计算资源网格在电力系统中的应用示例二上下级调度间联合反事故演习广域DTS省调A省调B省调C省调D省调E网调A省调A省调B省调C省调D省调E网调C省调A省调B省调C省调D省调E网调B国调省调A省调B省调C省调D省调E网调D中国电力网格的建设•建设基础硬件设施•构筑网格中间件•开发顶层应用研究电力网格示范系统的目的•探讨实现电力网格的可行性•展示电力网格的基本特点和功能•摸索建设电力网格中可能出现新问题示范系统的演示功能•一体化潮流•示范系统展示的网格功能•分布式计算•动态组织资源•异构性•冗余性•安全性示范系统的逻辑构成•注册服务•协调服务•计算服务•存储服务•门户网站和监控系统电力系统需要研究的问题•电力网格的体系结构•电力系统基本服务的划分和资源描述方法•任务的分解与资源映射•电力网格中服务的动态组织和协调策略•基于网格的互联电网新模型•基于网格的分布式算法网格计算是继互联网、Web之后的第三次大浪潮。虽然目前还处于起步阶段，但网格技术和标准最终也会像Internet一样逐步完善和实用化。网格计算强大的分布处理能力具有应用于电力系统计算的潜力。基于网格计算的电力系统分布式计算在不断完善的基础上必将走向实用为达到这一目标。还需要解决许多基础问题，如高效的数据通信机制、高效的分布式并行算法以及系统的稳定性等等。网格计算的应用，可望有效解决电力系统实时、复杂的计算问题，对电力系统运行与控制产生巨大的变革，有着十分重大的意义。a．应用网格技术对动态分布的海量数据进行整合处理，再利用其超级计算能力进行实时甚至超实时仿真，使电力系统实时性问题可以得到更好的解决。b．网格不改变现有的信息系统硬件设施，将现有的硬件、软件资源集成到网格这个统一平台上，各种资源充分协调工作，从而提高资源利用率。c．电力网格与通用网格有许多共同之处，如广域分布性、异构性、动态性、自治性、协同性等，对电力网格的研究必然促进网格计算基础理论进一步发展、完善，还可为网格计算应用于各种复杂大系统提供经验指导。网格可实现跨地域的资源动态共享与协同工作，可充分有效利用现在资源构建新一代的高性能计算环境和信息服务基础设施。电力系统的广域分布式和分层调度管理等固有特性十分适合应用网格计算。因此，网格计算必然成为解决电力系统计算问题的最有效手段之一，将对电力系统的安全稳定和经济运行产生深远影响。云计算云计算是一种商业计算模型。它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和信息服务。马克·贝尼夫的原创MarcRussellBenioff1964--1986年美国南加州大学学士1999年开办salesforce.com，任董事长2009年推出云计算平台force.com2003-05年被任命为美国总统信息技术顾问委员会共同主席信息技术领域公认的原始创新领头人，获得多项奖励和荣誉贝尼夫的原始创新:SaaS1999年贝尼夫在旧金山一所小公寓创建了Salesforce.com，发明“批量生产”CRM软件的模式：通过在线服务，用户自定制个性化系统，无需购买服务器和整套软件。把软件当作服务，按需租用，开创了软件社会化大生产的新纪元。10年来，全球CRM付费企业用户数已达百万，日交易量过亿次，SaaS供应商激增。贝尼夫进而想成为所有SaaS供应商的基础平台，组建了共享应用资源库AppExchange，相当于一个业务领域的软件在线超市，超市产品由第三方软件开发商提供，并帮助第三方的软件开发、交付应用和运营管理。成为所有SaaS供应商的上游，实现软件集约化和专业化大生产的局面。云计算是一种基于互联网的大众参与的计算模式，其计算资源（包括计算能力、存储能力、交互能力等）是动态、可伸缩、被虚拟化的，而且以服务的方式提供。云计算的概念模型云计算的分类将基础