基于P2P技术的广域网电力系统分布式并行计算平台

论文摘要

随着电网规模的不断扩大和电力系统信息化进程的不断加快，电力系统对于计算能力的需求不断增加。传统的集中式计算满足不了大规模电力系统仿真的要求，电力系统正在寻找新的计算资源与计算技术。因此，电子科技大学电力自动化实验室开始探索新型、高效的电力系统计算平台，并且已经开发了基于GLOBUS的电力系统网格计算平台。但是由于GLOBUS软件侧重于服务开发，且结构复杂，对于使用者的要求较高。频繁的服务启动时间严重制约了其计算性能的发挥，单纯用在电力系统计算方面，性能表现并不突出。为实现结构简单、计算能力强的计算平台，本文提出并实现了一个用于电力系统分析的新型分布式并行计算平台。该平台是应用P2P（Peer-to-Peer：对等通信）技术，以JXTA协议为支撑，利用网络上分散的计算机作为并行计算节点，实现了广域网分布式并行计算。通过高效的任务分割算法和改进的高速数据传输机制，使得该计算平台具备了提供电力系统快速计算的功能，且该平台具有结构简单的优点。本文还在该平台架构的基础上，实现了用于广域网的分布式并行计算包WD-MPI（Wide Area Network Message Passing Interface）的基本通信操作，使WD-MPI具备广域网上计算节点间通信的基本功能。本文应用P2P分布式并行计算平台对电力系统几种典型数据的潮流计算进行了测试，并与其他平台的性能进行了比较。结果表明：本文所设计的平台数据通信速度快，计算能力强，为电力系统计算提供了新的途径。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 P2P技术在电力系统中的应用前景
• 1.3 国内外的研究现状
• 1.4 项目总体目标与研究思路
• 1.5 本项目研究意义及本文主要工作
• 第二章 P2P技术与分布式并行计算技术
• 2.1 P2P技术概述
• 2.2 P2P网络
• 2.3 JXTA协议
• 2.3.1 JXTA设计目标
• 2.3.2 JXTA核心概念
• 2.3.3 JXTA层次结构
• 2.3.4 JXTA核心协议
• 2.4 分布式并行计算技术
• 2.4.1 网络化分布式并行计算环境
• 2.4.2 并行计算的编程模型
• 2.4.3 并行计算的算法设计模型
• 第三章 电力系统分布式并行计算平台结构设计
• 3.1 电力系统P2P计算网络拓扑结构
• 3.2 电力系统分布式并行计算平台总体架构
• 3.3 平台广域网通信设计模型
• 3.4 平台体系结构
• 第四章 分布式并行计算平台的实现
• 4.1 平台基本功能实现
• 4.1.1 实现基本P2P通信网络
• 4.1.2 对等体的网络配置
• 4.2 控制安全机设计
• 4.2.1 控制安全机功能设计
• 4.2.2 控制安全机功能实现
• 4.3 基本数据传输的实现
• 4.4 并行计算性能测试
• 第五章 高速数据传输的实现
• 5.1 计算平台实现广域网数据通信
• 5.2 XML消息格式封装
• 5.3 改进型二进制消息封装
• 5.4 高速数据传输性能测试
• 5.4.1 文件传输性能测试
• 5.4.2 计算数据传输性能测试
• 第六章 实现WD-MPI基本通讯操作
• 6.1 消息传递标准平台MPI
• 6.2 MPI通信机制
• 6.3 WD-MPI基本通讯操作分析
• 6.2 一对多广播通信
• 6.3 多对一归约通信
• 6.4 多对多私自通信
• 第七章 电力系统分布式并行计算平台测试
• 7.1 潮流计算模型
• 7.2 并行算法设计
• 7.3 整体算法实现
• 7.4 测试环境的配置
• 7.5 性能测试
• 第八章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 论文发表情况