Accelerated Simulation of Large Scale Power System Transients

Le temps de simulation est un paramètre crucial de l'analyse des transitoires dans les réseaux électriques et il est en train de devenir l'un des facteurs les plus importants pour mesurer les performances et la fiabilité des logiciels. Actuellement, la vitesse et les performances des processeurs ont atteint un point où l'accélération de gain en vitesse et d'opérations en virgule flottante peut être réduite en se concentrant uniquement sur l'aspect vitesse des processeurs individuels. Au contraire, la recherche en informatique et le développement de matériel informatique tendent de plus en plus à rendre les processeurs parallèles plutôt que plus rapides. D'autre part, la simulation des systèmes électriques devient de plus en plus complexe avec l'introduction de modèles complexes tels que les énergies renouvelables, les composantes de réseaux intelligents et l'électronique de puissance. En outre, la demande de puissance sans cesse croissante et l'augmentation de la zone de couverture des réseaux de distribution d'énergie contribuent à l'augmentation de la taille des réseaux de distribution d'énergie et ralentissent encore plus la simulation électromagnétique transitoire de ces réseaux. De nombreux -logiciels de simulation de type EMT effectuent actuellement leurs opérations de manière séquentielle en utilisant un seul - processeur, plutôt que tous les processeurs de la machine. Ce comportement entraîne un temps de simulation long et introduit des difficultés pour simuler des réseaux de systèmes d'alimentation plus avancés et complexes. Ce type de délai devient un obstacle lorsque de grands réseaux, réels ou existants, sont utilisés. Par exemple, simuler le réseau d'Hydro-Québec doté d'une matrice de taille 41555 × 41555 et contenant un grand nombre de dispositifs de commutation et des éléments non linéaires nécessite 1765 secondes pour simuler une seconde avec un pas de temps de 50us. La programmation parallèle multithread est maintenant disponible dans les compilateurs modernes. Elle peut être utilisée pour améliorer de manière significative les performances des calculs EMT. La recherche actuelles dans ce domaine est principalement appliqué à des systèmes moins complexes qui nécessitent l'intervention de l'utilisateur pour le découpage parallèle et manque de généralisation pour toute topologie rencontrée dans les études réels. Cette thèse développe une méthode de parallélisation entièrement automatique applicable aux systèmes à grande échelle avec des topologies arbitraires sans aucune intervention de l'utilisateur.