NGHIÊN cứu lập TRÌNH SONG SONG và ỨNG DỤNG TRONG VIỆC TỔNG hợp THÔNG số vận HÀNH lưới điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC PHAN QUANG NHẬT NGHIÊN CỨU LẬP TRÌNH SONG SONG VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC TỔNG HỢP THÔNG SỐ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KHOA HỌC MÁY TÍNH Thừa Thiên Huế, 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC PHAN QUANG NHẬT NGHIÊN CỨU LẬP TRÌNH SONG SONG VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC TỔNG HỢP THÔNG SỐ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÁY TÍNH MÃ SỐ: 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN MẬU HÂN Thừa Thiên Huế, 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn công trình nghiên cứu cá nhân tơi a Những nội dung luận văn thực hướng dẫn trực tiếp PGS.TS Nguyễn Mậu Hân b Tất số liệu, kết nghiên cứu luận văn trung thực c Các tham khảo dùng luận văn trích dẫn rõ ràng trung thực tên tác giả, tên cơng trình, thời gian công bố Tác giả Phan Quang Nhật LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, cho phép bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Mậu Hân, môn Công nghệ phần mềm khoa Công nghệ thông tin trường Đại học Khoa học Huế, người trực tiếp tận tình hướng dẫn tơi q trình làm luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn ThS Nguyễn Hoàng Hà, người cho tơi góp ý hữu ích, tồn thể thầy cô giáo Khoa Công nghệ thông tin trường Đại học Khoa học Huế tận tình dạy dỗ suốt hai năm học vừa qua Tôi xin chân thành cảm ơn ơng Hồng Ngọc Hồi Quang, trưởng phịng Điều Độ Công ty Điện Lực Thừa Thiên Huế, người định hướng cho ý tưởng hỗ trợ tơi q trình phát triển ứng dụng, tồn thể cán nhân viên phịng Điều Độ Cơng ty Điện Lực Thừa Thiên Huế hỗ trợ thời gian qua Và cuối cùng, xin cảm ơn ba mẹ vợ tôi, người theo sát động viên, giúp đỡ tơi để hồn thành tốt luận văn Thừa Thiên Huế, ngày - tháng năm 2016 MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC BẢNG Trang DANH MỤC HÌNH ẢNH Trang ANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ALU Arithmetic Logic Unit (Đơn vị logic số học) BCL Base Class Library (Thư viện lớp sở) BXL Bộ xử lý CD Compact Disk (Đĩa quang) CPU Central Processing Unit (Bộ xử lý trung tâm) CRL Common Runtime Language (Bộ thực thi ngôn ngữ chung) CSDL Cơ Sở Dữ Liệu HĐH Hệ Điều Hành LINQ Language Integrated Query (Ngơn ngữ truy vấn tích hợp) MIMD Multiple Instruction Multiple Data (Đa lệnh đa liệu) MISD Multiple Instruction Single Data (Đa lệnh đơn liệu) MPI Message Passing Interface (Giao diện trao đổi thông điệp) ODMS Operational Data Management System (Hệ thống quản lý liệu thông số vận hành) OPC OLE of Process Control (OLE cho điều khiển trình) PE Parallel Execution (Thực song song) PRAM Parallel Random Access Memory (Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên song song) PVM Parallel Virtual Machine (Máy ảo song song) RTU Remote Terminal Units (Khối thiết bị đầu cuối) SCADA SISD Supervisory Control and Data Acquisition (Hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu) Single Instruction Single Data (Đơn lệnh đơn liệu) SIMD Single Instruction Multiple Data (Đơn lệnh đa liệu) SMP Symmetric Multi-Processor (Đa xử lý đối xứng) TPL Task Parallel Library (Thư viện tác vụ song song) MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ngày nay, sống thời đại bùng nổ thông tin Thông tin không tăng trưởng theo cấp số cộng, mà theo cấp số nhân Các tập đồn, cơng ty hay tổ chức lớn phải đối mặt với nhu cầu xử lý khối lượng liệu ngày khổng lồ Sự tăng trưởng đòi hỏi chiến lược để tăng tốc việc tính tốn liệu Từ đó, giải pháp nhằm tăng tốc độ tính tốn đời Từ năm 2001 đến năm 2003 tốc độ Pentium đă tăng gấp đôi từ 1.5GHz lên đến 3GHz Tuy nhiên, định luật Moore “Số lượng transistor đơn vị inch vuông tăng lên gấp đôi sau hai năm” khơng cịn xác, mà từ năm 2007 đến năm 2011, tốc độ CPU tăng từ 2.93 Ghz lên đến 3.9 Ghz, tức tăng 33% [6] Có thể nói, việc gia tăng xung hoạt động CPU tương lai gần sớm đạt đến ngưỡng giới hạn Trước thực tế này, công ty sản xuất vi xử lý nhanh chóng chuyển hướng sang phát triển cơng nghệ đa lõi, với chế xử lý song song máy tính nhằm tăng hiệu tiết kiệm lượng Tuy nhiên, việc sử dụng công nghệ đa lõi, ví dụ 02 lõi, để xử lý ứng dụng tính tốn khơng giúp tốc độ tính tốn tăng gấp đôi mà chúng tăng thêm khoảng 30% Để tận dụng tối đa ưu công nghệ đa lõi, việc nghiên cứu phát triển thuật tốn, phương pháp lập trình song song cần thiết đóng vai trị quan trọng việc phát triển ứng dụng song song cho nhiều lĩnh vực khác nhau, như: dự báo thời tiết, xếp, tìm kiếm, mơ mơ hình vật lý, chuẩn đốn y khoa, thăm dị dầu khí,… Vấn đề nội dung luận văn Tình hình nghiên cứu tính đề tài 10 Báo cáo thơng số vận hành Hình 3.1.4.594 Để truy cập xem báo cáo thông số vận hành, người sử dụng nhấn vào menu “Báo cáo”, sau nhấn nút “Báo cáo thông số” để xuất giao diện hình sau: Hình 3.1.4.595 Hình Báo cáo thơng số vận hành Hình 3.1.4.596 Ngồi ra, người sử dụng chọn mẫu báo cáo lưu hệ thống danh sách xổ xuống hình Sau đó, nhấn vào biểu tượng màu xanh dương để xem báo cáo Hình 3.1.4.597 Để chọn thơng số cần báo cáo, người sử dụng chọn trạm, chọn thiết bị, chọn thông số cuối chọn thời gian báo cáo 94 Hình 3.1.4.598 Hình Chọn thơng số cần báo cáo Hình 3.1.4.599 Sau hiển thị thơng số báo cáo, người sử dụng xuất liệu file Excel cách nhấn vào biểu tượng Hình 3.1.4.600 Ngồi việc xuất liệu hệ thống cho phép nhập liệu ngược lại từ file Excel máy tính vào hệ thống cách nhấn vào biểu tượng Người sử dụng chọn file Excel cần nhập sau click nút “Nhập file” để tiến hành nhập liệu Hình 3.1.4.601 Lưu ý: File Excel nhập liệu yêu cầu phải có cấu trúc chứa đầy đủ thông tin file liệu xuất Người sử dụng không nên thay đổi cấu trúc file nhập liệu dẫn đến sai sót q trình hệ thống tự động cập nhật thơng số vận hành Hình 3.1.4.602 Sau chọn thông số cần báo cáo, người sử dụng lưu lại thơng số để sử dụng lần sau cách nhấn vào biểu tượng Báo cáo tổng hợp công suất cao điểm Hình 3.1.4.603 Dựa vào thơng số vận hành thu thập, người sử dụng theo dõi công suất cao điểm thông qua giao diện báo cáo “Công suất cao điểm” Báo cáo tổng hợp cách tính giá trị cực đại tổng cơng suất ghi nhận tồn thiết bị tất trạm thời điểm thuộc khung cao điểm ngày 9:00 – 12:00 khung cao điểm tối 18:00 – 21:00 95 Hình 3.1.4.604 Hình Báo cáo tổng hợp cơng suất cao điểm Quản lý trạm Hình 3.1.4.605 Chức quản lý trạm chức dành riêng cho người quản trị Để truy cập, góc trái hình người quản trị chọn vào menu mơ tả hình bên dưới: Hình 3.1.4.606 96 Hình Menu Quản lý trạm biến áp Hình 3.1.4.607 Chọn danh sách trạm để hiển thị tất trạm có hệ thống Trên danh sách cho phép người sử dụng chỉnh sửa xóa trạm biến áp Hình 3.1.4.608 Hình Giao diện quản lý trạm biến áp Hình 3.1.4.609 Để thêm trạm, người sử dụng nhấn vào nút “Thêm mới” góc phải hình Một giao diện thông tin trạm xuất hiện, người sử dụng tiến hành nhập thông tin chi tiết hình sau: 97 Hình 3.1.4.610 Hình Bảng thu thập thông tin để thêm trạm biến áp Quản lý thiết bị Hình 3.1.4.611 Chức quản lý thiết bị chức dành riêng cho người quản trị Để vào xem thông tin chi tiết bảng quản lý thiết bị, người quản trị chọn menu “Quản lý thiết bị” để hiển thị giao diện quản lý sau: Hình 3.1.4.612 98 Hình 10 Giao diện quản lý thiết bị Hình 3.1.4.613 Các chức thêm mới, chỉnh sửa hay xóa thiết bị thực tương tự chức quản lý trạm biến áp Hình 3.1.4.614 Quản lý thơng số Hình 3.1.4.615 Chức quản lý thông số chức dành riêng cho người quản trị Các chức thêm mới, chỉnh sửa hay xóa thơng số, loại thơng số thực tương tự chức quản lý trạm biến áp Tuy nhiên, cần lưu ý khai báo tên OPC xác với giá trị hệ thống SCADA để đọc trích xuất giá trị thơng số cách xác Hình 3.1.4.616 Hình 11 Giao diện quản lý thông số Công cụ thu thập thông số vận hành Hình 3.1.4.617 Cơng cụ cài đặt chạy liên tục tự động định kì kết nối đến hệ thống SCADA để đọc toàn thơng số cần thu thập 99 Hình 3.1.4.618 Hình 12 Công cụ thu thập thông số vận hành Các tiện ích so sánh hiệu xử lý song song xử lý a Tiện ích thống kê thời gian thu thập liệu từ hệ thống SCADA Hình 3.1.4.619 Tiện ích cho phép đặt thời gian để tự động thu thập liệu từ hệ thống SCADA thông qua giao thức OPC với 02 kiểu thu thập khác nhau: cho thông số song song thu thập thông số Đồng thời, tiện ích tự động lưu lại log kết lần thu thập liệu để làm sở lập báo cáo đánh giá 100 Hình 3.1.4.620 Hình 13 Tiện ích thống kê thời gian thu thập liệu từ hệ thống SCADA Tiện ích thống kê thời gian trích xuất liệu từ CSDL Hình 3.1.4.621 Tiện ích cho phép người sử dụng chọn số lượng thơng số, khoảng thời gian cần trích xuất liệu Tiện ích trích xuất theo 02 cách song song để đưa thời gian so sánh Hình 3.1.4.622 Đồng thời, kết lần trích xuất liệu lưu trữ tự động file log để làm sở lập báo cáo đánh giá 101 Hình 3.1.4.623 Hình 14 Tiện ích thống kê thời gian trích xuất liệu từ CSDL Hình 3.1.4.624 102 ... đề tài 11 - Tìm hiểu máy tính song song - Tìm hiểu phương pháp lập trình song song - Ứng dụng lập trình song song việc tổng hợp thông số vận hành lưới điện: sử dụng NET Framework 4.5, Microsoft... truyền thông O(n), độ phức tạp nói chung thuật tốn O(n) 48 CHƯƠNG ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH SONG SONG TRONG VIỆC TỔNG HỢP THƠNG SỐ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN 1.9 LẬP TRÌNH SONG SONG TRONG NET 1.9.1 Tổng quan... DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC PHAN QUANG NHẬT NGHIÊN CỨU LẬP TRÌNH SONG SONG VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC TỔNG HỢP THÔNG SỐ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÁY TÍNH MÃ SỐ: