并行计算高级参数设置

本文档介绍电磁暂态仿真并行计算高级参数设置与适用范围，并以 IEEE-39 节点标准测试系统算例进行演示。目前并行计算功能仅在私有服务器上可用，公网暂未开放使用。

功能定义

EMTLab 提供的并行计算高级参数设置功能。

功能说明

计算选项与适用范围

针对用户不同仿真场景的使用需求，EMTLab 提供了常规、 分网并行、 CPU Turbo 与 CPU Super Turbo 等 4 种计算选项。对于新能源单机模型、三机九节点算例等小规模算例，推荐选择常规计算选项进行仿真；对于含长传输线的大规模系统（如省级电网模型），推荐选择分网并行、 CPU Turbo 与 CPU Super Turbo 等三种采用计算选项进行仿真加速；对于不具备分网条件的大规模系统（如仅包含较短集电线的新能源场站模型），推荐选择 [CPU Turbo](#CPU Turbo计算选项配置) 或 [CPU Super Turbo](#CPU Super Turbo计算选项配置) 等 2 种计算选项进行仿真加速。

计算选项	功能说明	适用场景	算例要求	（3 机 9 节点标准算例）10s 物理过程仿真耗时	（某省级电网）10s 物理过程仿真耗时	（某详细风电场模型）10s 物理过程仿真耗时
常规	利用单核 CPU 完成所有计算	小规模算例	无	单核：2.15s	单核：2020.58s	单核：385.22s
分网并行	每个电网分区在一个 CPU 核心中完成计算，利用多核 CPU 加速仿真	含长传输线的大规模电网（如省级电网）	需要长传输线进行解耦	/	分网：114.80s	/
CPU Turbo	多核间执行自动负载均衡策略	含控制节点较多的大规模系统（如新能源场站）	无	不分网：1.74s	不分网：303.23s	不分网：62.56s
CPU Turbo	多核间执行自动负载均衡策略	含控制节点较多的大规模系统（如新能源场站）	需要长传输线进行解耦	/	分网：102.17s	/
CPU Super Turbo	在 CPU Turbo 的基础上优化计算流程，进一步提升计算效率	含控制节点较多的大规模系统（如新能源场站）	无	不分网：1.73s	不分网：300.63s	不分网：57.86s
CPU Super Turbo	在 CPU Turbo 的基础上优化计算流程，进一步提升计算效率	含控制节点较多的大规模系统（如新能源场站）	需要长传输线进行解耦	/	分网：100.68s	/

常规计算选项配置

常规计算选项适用于新能源单机模型、三机九节点算例等小规模算例。对于常规计算选项配置，用户只需选择电磁暂态仿真计算方案并配置基本设置即可。

基本设置
高级设置

在运行标签页新建电磁暂态仿真计算方案，选中新建的计算方案进行配置。

电磁暂态仿真基本设置的参数如下图所示，通常仿真仅需配置结束时间、积分步长与输出通道三个参数即可。积分步长通常选择 50us 即可，但如果需要仿真电力电子开关模型，则需要配置更小的仿真步长，同时切换求解器为开关/离散事件处理增强进行加速。

更多详细的参数配置如下表所示，详细内容可查看电磁暂态仿真计算方案配置帮助文档。

参数名	含义	说明
仿真类型	电磁暂态仿真的仿真类型	可选择离线仿真、实时仿真或组网仿真，默认选择离线仿真, 实时仿真相关内容可查看电磁暂态实时仿真帮助文档。组网仿真功能在公网平台暂不支持。
开始时间	电磁暂态仿真的开始时间	一般为 0，仅在进行断面启动功能时该参数需要与断面参数进行配合选取。
结束时间	电磁暂态仿真的结束时间	当仿真时间达到该值时仿真停止。
积分步长	仿真运算的步长	积分步长越小仿真越精确，但仿真耗时越大，需结合实际情况进行选取。
输出通道	电磁暂态仿真的输出曲线配置	配置在结果页面显示的输出曲线，包括配置显示频率、显示方法、通道选择等内容。更多详细内容可查看量测及输出系统帮助文档。
求解器设置	求解器设置选项	包含常规和开关/离散事件处理增强两个选项，对于包含由分立开关元件的算例（例如 IGBT、二极管、晶闸管等），必须选择为开关/离散事件处理增强，常规选项下系统仿真计算的效率更高。
是否配置启动参数	启动参数的开关	开启后，电磁暂态仿真可以从给定潮流断面启动。更多启动参数说明可查看潮流结果写回及初始化帮助文档。
是否配置断面参数	配置断面参数的开关	开启后，电磁暂态仿真可以从给定断面开始仿真，详细说明可查看断面参数设置帮助文档。

分网并行计算选项配置

分网并行计算选项适用于含长传输线的大规模系统（如省级电网模型）。对于分网并行计算选项配置，用户需要配置基本设置、队列及逻辑核心设置以及交直流拓扑分析等设置。

基本设置
队列及逻辑核心设置
交直流拓扑分析

在运行标签页新建电磁暂态仿真计算方案，对基本设置进行配置。

电磁暂态仿真计算方案

电磁暂态仿真基本设置的参数如下图所示，通常仿真仅需配置结束时间、积分步长与输出通道三个参数即可。积分步长通常选择 50us 即可，但如果需要仿真电力电子开关模型，则需要配置更小的仿真步长，同时切换求解器为开关/离散事件处理增强进行加速。更多详细内容可查看电磁暂态仿真计算方案配置帮助文档。

电磁暂态仿真基本设置
在高级设置中选择分网并行计算选项。

计算选项配置

CPU Turbo计算选项配置

基本设置
队列及逻辑核心设置
交直流拓扑分析

在运行标签页新建电磁暂态仿真计算方案，对基本设置进行配置。

电磁暂态仿真计算方案

电磁暂态仿真基本设置的参数如下图所示，通常仿真仅需配置结束时间、积分步长与输出通道三个参数即可。积分步长通常选择 50us 即可，但如果需要仿真电力电子开关模型，则需要配置更小的仿真步长，同时切换求解器为开关/离散事件处理增强进行加速。更多详细内容可查看电磁暂态仿真计算方案配置帮助文档。

电磁暂态仿真基本设置
在高级设置中选择CPU Turbo计算选项。

计算选项配置

CPU Super Turbo计算选项配置

基本设置
队列及逻辑核心设置
交直流拓扑分析

在运行标签页新建电磁暂态仿真计算方案，对基本设置进行配置。

电磁暂态仿真计算方案

电磁暂态仿真基本设置的参数如下图所示，通常仿真仅需配置结束时间、积分步长与输出通道三个参数即可。积分步长通常选择 50us 即可，但如果需要仿真电力电子开关模型，则需要配置更小的仿真步长，同时切换求解器为开关/离散事件处理增强进行加速。更多详细内容可查看电磁暂态仿真计算方案配置帮助文档。

电磁暂态仿真基本设置
在高级设置中选择CPU Super Turbo计算选项。

计算选项配置

参数名	含义	说明
核心数	仿真使用的 CPU 核心数	计算选项选择分网并行、 CPU Turbo 或 CPU Super Turbo 时可设置，代表 CPU 核心数，默认值为 1。
电气核心数	计算电气系统时使用的 CPU 核心数	控制系统与电气系统并行开关开启时可设置，设置计算电气系统的 CPU 核心数, 如果电气核心数 = 核心数，代表控制系统与电气系统串行。
控制系统与电气系统并行	并行开关	电磁暂态仿真中控制系统与电气系统并行计算。
配置负载均衡策略	负载均衡策略配置开关	如果不开启，采用自动负载均衡策略；如果开启，可在负载均衡策略表进行配置。
是否输出分块信息	输出分块信息开关	在仿真过程中输出分块信息
负载均衡策略表	电气系统和控制系统仿真的负载均衡设置	使用该功能时，请先执行交直流电网拓扑分析，获取各个分区数据，并根据各个分区计算量和预估耗时，设计负载均衡策略，将分区编号对应填入“分区-核心”映射表。也可以在交直流电网拓扑分析结果页中写入负载均衡信息，将负载均衡策略表设置为拓扑分析后的默认值。更多详细说明可查看交直流拓扑分析帮助文档
是否支持事件驱动	事件驱动开关	开启此选项后，可在仿真过程中添加异步事件。更多事件驱动相关内容可参考事件驱动仿真帮助文档。
实时仿真超时时间	实时仿真超时设置	更多实时仿真相关内容可查看电磁暂态实时仿真帮助文档
只进行分网	分网选项	开启此选项后，仿真只进行初始化分网，不进行后续仿真。更多详细说明可查看交直流拓扑分析帮助文档

案例介绍

10 机 39 节点系统分网并行仿真加速
10 机 39 节点系统 CPU Turbo/Super Turbo 仿真加速

新建算例与电磁暂态仿真方案
1. 在 CloudPSS SimStudio 个人中心打开 IEEE-39 节点标准测试系统算例。
  
  IEEE-39节点标准测试系统算例
2. 选择运行标签页新建电磁暂态仿真方案进行参数配置。
  
  新建电磁暂态仿真方案
并行计算方案配置
1. 点击运行设置中计算资源配置选项，根据仿真效率需求选择需要使用的 CPU 核数。
  
  配置需要使用的CPU核数
2. 在高级设置中选择分网并行，并填写使用的核心数，核心数需要小于等于计算资源中配置的值。
  
  分网并行配置
拓扑分析
1. 在运行标签页新建交直流电网拓扑分析方案，并在基本设置中选择需要进行分网的电磁暂态仿真计算方案。
  
  新建交直流电网拓扑分析方案
2. 选择自动分网并点击启动按钮开始分网。
  
  启动分网
3. 在结果标签页点击修改项目文件按钮，将分网结果应用到电磁暂态仿真方案中。
  
  应用分网结果
电磁暂态仿真计算

点击启动按钮进行电磁暂态仿真。一般算例仿真规模越大，分网并行加速效果越好。

启动电磁暂态仿真
效率对比
1. 对于 IEEE39 节点标准测试算例，由于CPU单核性能已经足够，因此采用并行仿真的加速比仅为 1.5 左右。
  
  采用常规计算方案-IEEE39节点算例
  
  采用分网并行-IEEE39节点算例
2. 对于包含十一万电气与控制节点的大规模交直流电网算例，分网后 1s 仿真的物理过程从 884s 提升到了 30s 左右，加速比约为 29。
  
  采用常规计算方案-某大规模交直流电网算例
  
  采用分网并行-某大规模交直流电网算例

常见问题

为什么我无法选择多个逻辑核心？: 目前并行计算功能仅在私有服务器上可用，公网暂未开放使用，仅能使用单核进行计算。
为什么我在分网后仿真效率提升不大？: 一般是由于算例规模较小，采用单核进行计算已有较高效率，因此分网后仿真效率提升不大。
如何选取合适逻辑核心数量？: 对于新能源单机模型、三机九节点算例等小规模算例，选用单核进行仿真即可；对于新能源场站模型，一般选取 4 核、8 核即可；对于大规模省级电网，需要综合考虑设备的核数以及同时使用的人数，对于 32 核的仿真设备，一般选择 16 核即可达到较高效率。
电磁暂态仿真报错: Error: +/- Seq. Travel Time is less than the integration time step. Decrease the time step or use Lumped π-Model instead.: 由于传输线解耦需要电气信号在传输线中的传播延时 $τ$ 大于一个仿真步长 $ΔT$ ，若传输线较短，需要减小仿真步长。
交直流电网拓扑分析方案报错：选择一个电磁暂态仿真方案="args":"@debug":"","@priority":0,"@queue":1,"@tres":"cpu=1.: 在运行标签页新建电磁暂态仿真方案进行参数配置即可。

交直流电网拓扑分析方案报错

新建电磁暂态仿真方案

功能定义​

功能说明​

计算选项与适用范围​

常规计算选项配置​

分网并行计算选项配置​

CPU Turbo计算选项配置​

CPU Super Turbo计算选项配置​

更多高级设置​

案例介绍​

常见问题​