Грамматический словарь Зализняка (склонения слова):
Премножество, премножества, премножества, премножеств, премножеству, премножествам, премножество, премножества, премножеством, премножествами, премножестве, премножествах
ПРЕМН’ОЖЕСТВО, премножества, мн. нет, ср., чего (·книж. ·устар. ). Большое множество, великое множество. «Разостлано внизу премножество сетей.» Крылов.