[發(fā)明專利]一種電力系統(tǒng)多區(qū)域并行狀態(tài)估計方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113379327B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘佳霖;陳芳;王棟
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/0631
• 分類號: G06Q10/0631;G06Q10/0639;G06Q50/06;G06F17/16
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張慶騫

本公開提供了一種電力系統(tǒng)多區(qū)域并行狀態(tài)估計方法及系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有多區(qū)域狀態(tài)估計方法由于區(qū)域之間需要協(xié)調(diào)，導(dǎo)致與集中估計結(jié)果不一致的問題。本公開利用并行計算的原理能夠與集中估計結(jié)果一致，無現(xiàn)有方法需要進行協(xié)調(diào)的問題，且計算效率上具有優(yōu)勢。具體是將電力系統(tǒng)分成若干個區(qū)域，并將信息矩陣表示為分塊矩陣的形式；以稀疏矩陣的求解計算過程為基礎(chǔ)，根據(jù)計算因子有向圖確定了節(jié)點消去計算的順序和子系統(tǒng)間需要共享的數(shù)據(jù)；采用Zookeeper系統(tǒng)存儲共享數(shù)據(jù)的同步迭代并行狀態(tài)估計方法。給出了電力系統(tǒng)分區(qū)后相應(yīng)的Zookeeper存儲節(jié)點配置和多區(qū)域并行計算的步驟，為電力系統(tǒng)并行狀態(tài)估計提供了理論依據(jù)，使得電力系統(tǒng)狀態(tài)估計結(jié)果更為準(zhǔn)確，且大幅提高了效率和可靠性，有利于大范圍推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開屬于電力系統(tǒng)運行和控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電力系統(tǒng)多區(qū)域并行狀態(tài)估計方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

狀態(tài)估計作為近代計算機處理實時數(shù)據(jù)的手段，利用實時量測系統(tǒng)提供的冗余信息，以最佳的方法估計電力系統(tǒng)的狀態(tài)變量，并建立可靠和精確的實時數(shù)據(jù)庫。其在電力系統(tǒng)的在線潮流、安全監(jiān)視、負荷預(yù)計、經(jīng)濟調(diào)度、聯(lián)絡(luò)線功率控制等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的逐漸擴大和狀態(tài)估計模型維數(shù)的升高，集中式狀態(tài)估計存在著數(shù)據(jù)存儲量和計算量大、效率低且可靠性差的問題。而采用多區(qū)域狀態(tài)估計能夠減少設(shè)備的計算負載，提高整體的效率，具有重要的意義。

現(xiàn)有的多區(qū)域狀態(tài)估計可分為分層結(jié)構(gòu)和分散結(jié)構(gòu)。其中分層狀態(tài)估計又可分為估計協(xié)調(diào)和迭代協(xié)調(diào)兩大類：估計協(xié)調(diào)法僅協(xié)調(diào)了邊界節(jié)點的狀態(tài)，對整體精度的提高不大；迭代協(xié)調(diào)法則更接近集中估計的結(jié)果，但其過程也更加復(fù)雜且不易實現(xiàn)。分層狀態(tài)估計還存在協(xié)調(diào)中心失效時無法運行的風(fēng)險。分散結(jié)構(gòu)狀態(tài)估計則不存在協(xié)調(diào)中心，效率相對于集中估計也有很大提高，但目前存在的方法需要子區(qū)域之間的多次協(xié)調(diào)導(dǎo)致收斂較慢且實用性不強。

綜上所述，目前對于多區(qū)域狀態(tài)估計問題，未有相對合適的并行計算技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本公開提出了一種電力系統(tǒng)多區(qū)域并行狀態(tài)估計方法及系統(tǒng)，具體為采用Zookeeper系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)的同步迭代并行狀態(tài)估計方法，將電力系統(tǒng)分成若干個不重疊的子系統(tǒng)，以稀疏矩陣的求解計算過程為基礎(chǔ)，將信息矩陣表示為分塊矩陣的形式。根據(jù)計算因子有向圖確定節(jié)點消去計算的順序和子系統(tǒng)間需要交換的數(shù)據(jù)，給出了電力系統(tǒng)分區(qū)后相應(yīng)的Zookeeper存儲節(jié)點的配置和多子系統(tǒng)并行計算的步驟，為并行電力系統(tǒng)狀態(tài)估計提供了理論依據(jù)。可實現(xiàn)以最佳方法估計電力系統(tǒng)的狀態(tài)變量，可用于電力系統(tǒng)在線潮流、安全監(jiān)視、負荷預(yù)計、經(jīng)濟調(diào)度、聯(lián)絡(luò)線功率控制和電力系統(tǒng)調(diào)度等領(lǐng)域，并建立可靠和精確的實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

第一方面，本公開提供了一種電力系統(tǒng)多區(qū)域并行狀態(tài)估計方法，包括：

將指定電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)劃分為不同的子系統(tǒng)，并確定各子系統(tǒng)的內(nèi)部節(jié)點、邊界節(jié)點和各子系統(tǒng)中與相鄰子系統(tǒng)之間的連線；

分別獲取各子系統(tǒng)其內(nèi)部節(jié)點的內(nèi)部量測數(shù)據(jù)，邊界節(jié)點的邊界量測數(shù)據(jù)，及邊界節(jié)點上連接線的量測數(shù)據(jù)；其中邊界節(jié)點量測數(shù)據(jù)和連接線量測數(shù)據(jù)作為與該子系統(tǒng)存在連接的各相鄰子系統(tǒng)的共享內(nèi)容；

獲取各子系統(tǒng)內(nèi)部節(jié)點的初步狀態(tài)；然后根據(jù)其內(nèi)部量測并行處理狀態(tài)估計數(shù)據(jù)并保持共享數(shù)據(jù)的同步，且并行處理過程中每次迭代在前代和回代時通過修改共享數(shù)據(jù)實現(xiàn)區(qū)域間數(shù)據(jù)的交換；最后各子系統(tǒng)并行修正節(jié)點狀態(tài)值；每次迭代結(jié)束時各子系統(tǒng)進行收斂判斷，若所有子系統(tǒng)均收斂則全部子系統(tǒng)結(jié)束計算并分別輸出節(jié)點的最終狀態(tài)值；并將所有子系統(tǒng)內(nèi)部節(jié)點的最終狀態(tài)值作為該指定電力系統(tǒng)的狀態(tài)估計結(jié)果。