分布式電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)

分布式電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)

任先成，韓富春

（太原理工大學(xué)電氣與動(dòng)力工程學(xué)院，太原030024）

    摘  要：隨著電力系統(tǒng)之互聯(lián)，電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)需要速度更快，數(shù)值穩(wěn)定性更高之算法[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。在本文中，采用了基于快速解耦之分布式并行過程，并與整體并行過程進(jìn)行比較，且以PVM為軟件平臺(tái)對(duì)驗(yàn)證系統(tǒng)進(jìn)行了模擬計(jì)算；PVM之裝配采用群型模式，程序結(jié)構(gòu)采用SPMD模式，實(shí)現(xiàn)了基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之并行計(jì)算[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。通過驗(yàn)證系統(tǒng)IEEE－14和IEEE－30之計(jì)算結(jié)果，可以看出分布式并行狀態(tài)估計(jì)是一個(gè)很有效之方法[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。
    關(guān)鍵詞：狀態(tài)估計(jì)；分布式處理；PVM軟件平臺(tái)

1 引言
　　隨著電力系統(tǒng)之互聯(lián)，電力系統(tǒng)之規(guī)模越來越大，對(duì)大系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控要求數(shù)值穩(wěn)定性和計(jì)算速度更高之算法，傳統(tǒng)之狀態(tài)估計(jì)算法在這兩方面已經(jīng)不湖南陽光電子學(xué)校維修專家認(rèn)為：也許有所突破；另一方面，由于基于高速數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)之分布式EMS技術(shù)之發(fā)展［1］，使得把分布式并行算法應(yīng)用到狀態(tài)估計(jì)中成為湖南陽光電子學(xué)校維修專家認(rèn)為：也許[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。早期之狀態(tài)估計(jì)并行算法主要集中在分級(jí)估計(jì)上［2］，針對(duì)只有一個(gè)中心控制節(jié)點(diǎn)之分級(jí)估計(jì)算法存在之可靠性問題之困擾，提出了一些新之方法［3］、［4］[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。本文提出了基于空間分布之并行算法，利用異構(gòu)運(yùn)算機(jī)制，大大加快了運(yùn)算速度，提高了數(shù)值精度［5］，在驗(yàn)證算法時(shí)采用了網(wǎng)絡(luò)并行計(jì)算軟件PVM[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)工作，著重在并行機(jī)和工作站上，但是由于并行機(jī)之價(jià)格比較昂貴，所以一般大學(xué)和科研所并不具有并行機(jī)[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。本文成功之實(shí)現(xiàn)了PC機(jī)群上以PVM為計(jì)算平臺(tái)之并行運(yùn)算［6］、［7］[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。
2 加權(quán) 小二乘法狀態(tài)估計(jì)數(shù)學(xué)模型
　　在給定網(wǎng)絡(luò)接線、支路參數(shù)和量測(cè)系統(tǒng)情況下，電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)之量測(cè)模型可寫成
    Z＝h（x）＋e（1）
式中：Z是＆×％之量測(cè)矢量；x是n×l之狀態(tài)矢量；h（·）是m×l之線性函數(shù)矢量；e是m×l之量測(cè)誤差矢量；m是量測(cè)量個(gè)數(shù)；n是狀態(tài)量個(gè)數(shù)[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。在通常情況下，狀態(tài)矢量為電壓之幅值和相角，量測(cè)矢量為有功潮流、無功潮流、節(jié)點(diǎn)注入功率和電壓幅值[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。對(duì)于一個(gè)節(jié)點(diǎn)之電力系統(tǒng)來說，狀態(tài)估計(jì)實(shí)際上是一個(gè)WLS 優(yōu)問題：

其中，權(quán)值0＂反映了量測(cè)量之精確程度，權(quán)越大說明量測(cè)量越精確[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。假設(shè)這個(gè)方程之 優(yōu)解為x＾，則x＾滿足下面 優(yōu)化條件：

方程（4）為加權(quán) 小二乘法之方程形式[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。
3 分布式狀態(tài)估計(jì)之?dāng)?shù)學(xué)模型
    我們以下面兩個(gè)子區(qū)域（區(qū)域和區(qū)域）為例說明狀態(tài)估計(jì)中之并行處理過程［8］[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。

　　設(shè)［￥和v￥分別為子區(qū)域之電壓相角和電壓幅值矢量，θk和vk分別為子區(qū)域之電壓相角和電壓幅值矢量[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。這樣我們可以在區(qū)域和區(qū)域內(nèi)分別進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)之迭代運(yùn)算，但每次迭代在躍變區(qū)域內(nèi)（即邊界節(jié)點(diǎn)所在之區(qū)域）必須滿足θk＝θj和vk＝vj這兩個(gè)條件[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。

其中：分別為區(qū)域k之有功量測(cè)矢量和無功量測(cè)矢量；θk和vk分別為區(qū)域k之電壓相角和電壓幅值矢量，括相關(guān)之邊界點(diǎn)[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。這種解耦之特性有利于并行算法之實(shí)現(xiàn)，從而大大減少運(yùn)算時(shí)間[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。
　　同時(shí)屬于兩相鄰區(qū)域之邊界節(jié)點(diǎn)必須滿足上述電壓幅值和相角分別相等之條件，這樣個(gè)子系統(tǒng)就形成如下之等式約束：

　　這樣，基于加權(quán) 小二乘法之分布式狀態(tài)估計(jì)問題就轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�(gè)帶等式約束之 優(yōu)化問題，其目標(biāo)方程為

等式約束為式（7）[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。


　　根據(jù)解耦法可知H矩陣由初始條件計(jì)算出來以后，在迭代中保持不變[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。
    2）邊界節(jié)點(diǎn)之迭代格式

上式中，分別是相鄰區(qū)域k和j中增益逆矩陣中對(duì)應(yīng)于節(jié)點(diǎn)r之對(duì)角線元素[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。
　　在劃分區(qū)域時(shí)邊界點(diǎn)之?dāng)?shù)量盡量要少，而且在躍變區(qū)域內(nèi)沒有注入量測(cè)矢量[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。若在躍變區(qū)域內(nèi)有注入量測(cè)矢量之節(jié)點(diǎn)，則需要用與實(shí)際節(jié)點(diǎn)相聯(lián)

[1] [2] [3] 下一頁

　　湖南省陽光電子技術(shù)學(xué)校常年面向全國(guó)招生.安置就業(yè)�？荚嚭细耦C發(fā)全國(guó)通用權(quán)威證書：《中華人民共和國(guó)職業(yè)資格證》 、《電工證》 、《焊工證》 。采用我校多年來獨(dú)創(chuàng)的“模塊教學(xué)法”,理論與實(shí)踐相結(jié)合、原理＋圖紙＋機(jī)器三位一體的教學(xué)模式，半天理論，半天實(shí)踐，通俗易懂，確保無任何基礎(chǔ)者也能全面掌握維修技能、成為同行業(yè)中的佼佼者。工作(一期不會(huì)，免費(fèi)學(xué)會(huì)為止)。