本发明专利技术公开了基于分区解耦的配电网状态估计的分布式并行计算方法及系统，以全量测配置为边界对配电网进行解耦分区，把分区作为独立的分析单元对状态估计进行分块处理，再采用基于支路电流的量测变换技术对配电网的单分区进行状态估计，弥补了量测变换中无法利用电压量测的缺陷；同时构建分布式并行计算的分层结构，引入基于消息中间件ZeroMQ，采用不同类型套接字组合实现分布式系统内部的N-N高效通信，并在分布式并行计算平台上以分区状态估计为子任务，实现全网状态估计的分布式并行计算，使应用程序不直接通信，与消息中间件通信，实现应用程序的松耦合方式集成，支持多个线程、内核和主机盒之间的弹性伸缩，支持分布式系统构架，以统一接口支持包括线程间通信。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统配电网状态估计领域，尤其涉及一种基于分区解耦的配电网 状态估计的分布式并行计算方法及系统。
技术介绍
目前配电网量测配置不足、量测装置误差较大，无法满足配电网自动化和智能化 的精度要求。因此需要通过状态估计的过滤作用和对配电网实时数据进行优化，使其具有 更高的完整性和精确性，以满足智能配电网各项高级应用对实时数据的要求。目前配电网 状态估计存在以下不足： 1.状态估计一般采用量测变换这一经典的方法，但是其中提出的基于支路电流的 量测变换是状态估计信息矩阵与支路阻抗无关，实现三相解耦以及实虚部解耦，求解简单， 计算速度快；并且过程中无法利用电压幅值量测，而电压幅值量测是配网量测配置中精确 度最高的，这是对现有量测数据的浪费。 2.配电网分支多，规模大，使得配电网状态估计的矩阵规模巨大，各种传统的配电 网状态估计串行计算方法均难以满足配网大规模实时快速计算的要求。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于分区解耦的配电网状态估 计的分布式并行计算方法，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为： 基于分区解耦的配电网状态估计的分布式并行计算方法，其特征在于包括如下步 骤： 1)系统初始化：构建分布式并行计算平台，所述分布式并行计算平台包括服务器 端、执行端、外部系统和客户端，所述服务器端还包括实例和管理模块，由外部系统获取配 电系统的初始数据； 2)所述客户端向管理模块发送任务请求，获得实例信息，选择实例； 3)所述实例接收到客户端发来的任务请求，从任务表中获取任务信息，对状态估 计分析对象进行拓扑结构分析及解耦分区；然后以分区为单位进行任务分解，将状态估计 任务分解为多个分区状态估计子任务； 4)将子任务组发给管理模块，管理模块的负载均衡中间件，存储任务信息后将子 任务包派发各隔执行端； 5)所述执行端按照优先级把子任务包加入任务队列，由任务执行线程按顺序从任 务队列中取子任务包进行单分区状态估计计算； 6)计算结束后，执行端根据子任务包里的实例信息向相应实例返回子任务中对应 分区状态估计的计算结果； 7)实例收回所有子任务后，整合计算结果，并将计算结果列表返回给客户端。 作为上述技术方案的改进，所述步骤3)中子任务包组成子任务，所述每个子任务 包包括任务表、(ΠΜ类对象、SCADA类对象以及实例信息。 作为上述技术方案的改进，所述步骤4)管理模块中负载均衡中间件，根据最近 最少使用的原则将子任务包均衡地分配给可用的执行端。 作为上述技术方案的改进，所述步骤3)中状态估计分析对象的解耦分区的具体 步骤为：以馈线为单位将状态估计分析对象划分为若干个计算区域，并进一步根据全量测 配置状态将馈线划分为若干个独立的分区，每个馈线单位可以作为一个子任务的状态估计 分析对象和一个独立的计算单元。 作为上述技术方案的改进，所述步骤5)中单分区状态估计计算步骤为： 1)读取分析对象初值化信息； 2)从末端回推各支流电流； 3)由支路电流及根节点电压前推各节点电压初值； 4)量测变换，更新量测相量z ; 5)更新雅可比矩阵H、增益矩阵G = H' WH，并将G因子化分解； 6)求取状态量迭代值 7)更新状态量 8)由更新的支路电流前推各节点电压值； 9)判断是否，否，进一步判断是否I SMIXNUM，是，1 = 1+1，否，发 散；是，输出量测估计值及估计残差。 作为上述技术方案的改进，所述量测变换将将实时支路功率量测及节点负荷伪量测转换为等效电流量测，实时支路功率量测P,、Qu的等效电流量测为 节点负荷伪量测Pp Qj的等效电流量测为 所述Vp 1分别为节点i、j的电压。 ，. 作为上述技术方案的改进，所述量测函数为选择各支路电流的实部虚部为状态变 量，建立量测函数，由状态量表示量测量，计算方式如下： 其中，下标r/x分别表示电流的实部和虚部。 为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于分区解耦的配电网状态估 计的分布式并行计算方法配电网状态估计的分布式并行计算系统，其特征在于包括： 数据处理模块，将SCADA系统提供的数据、(ΠΜ模型的XML数据进行解析，所述数据 通过标准的CIS接口传入系统；提供对计算结果的处理，封装成标准的格式，通过标准CIS 接口返回用户； 解耦分区模块，把分区作为独立的分析单元对状态估计进行分块处理； 分区状态估计模块，在分区式平台上实现状态估计计算； 结果分析模块，是对状态估计计算的结果进行分析与应用。 本专利技术的有益效果有： 本专利技术一种基于分区解耦的配电网状态估计的分布式并行计算方法及系统，以全 量测配置为边界对配电网进行解耦分区，把分区作为独立的分析单元对状态估计进行分块 处理，再采用基于支路电流的量测变换技术对配电网的单分区进行状态估计，弥补了量测 变换中无法利用电压量测的缺陷；同时构建分布式并行计算的分层结构，引入基于消息中 间件ZeroMQ，采用不同类型套接字组合实现分布式系统内部的N-N高效通信，并在分布式 并行计算平台上以分区状态估计为子任务，实现全网状态估计的分布式并行计算，使应用 程序不直接通信，与消息中间件通信，实现应用程序的松耦合方式集成，支持多个线程、内 核和主机盒之间的弹性伸缩，支持分布式系统构架，以统一接口支持包括线程间通信。【附图说明】 下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步说明，其中： 图1是本专利技术具体实施例的分布式计算平台总体结构框图； 图2是本专利技术具体实施例的状态估计并行计算实现流程图示； 图3是本专利技术具体实施例的馈线分区示意图； 图4本专利技术具体实施例的单分区状态估计流程图； 图5是本专利技术具体实施例的三节点馈线示意图； 图6是本专利技术具体实施例的分布式系统的总体架构； 图7是本专利技术具体实施例的分布式平台层次结构； 图8是本专利技术具体实施例的分布式通信架构示意图。【具体实施方式】 参见图2,本专利技术实施例的目的在于一种配电网状态估计的分布式并行计算方法， 具体步骤包括： 1)系统初始化：构建分布式并行计算平台，所述分布式并行计算平台包括服务器 端、执行端、外部系统和客户端，所述服务器端还包括实例和管理模块，由外部系统获取配 电系统的初始数据； 2)所述客户端向管理模块发送任务请求，获得实例信息，选择实例； 3)所述实例接收到客户端发来的任务请求，从任务表中获取任务信息，对状态估 计分析对象进行拓扑结构分析及解耦分区；然后以分区为单位进行任务分解，将状态估计 任务分解为多个分区状态估计子任务；子任务组由这些子任务包组成，每个子任务包中包 含了该分区的任务表、(ΠΜ类对象、SCADA类对象以及实例信息； 4)将子任务组发给管理模块的负载均衡中间件，并存储任务信息。管理模块的负 载均衡中间件在收到实例发来的子任务组后，根据最近最少使用的原则将子任务包均衡地 分配给可用的执行端； 5)执行端的任务接收线程收到子任务包后，执行端按照优先级把子任务包加入任 务队列，由任务执行线程按顺序从任务队列中取子任务包进行单分区状态估计计算； 6)计算结束后，执行端根据子任务包里的实例信息向相应实例返回子任务中对应 分区状态估计的计算结果； 7)实例收回所有子任务后，整合计算结果，并将计算结果列表返回给客户端。 进本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于分区解耦的配电网状态估计的分布式并行计算方法，其特征在于包括如下步骤：1)系统初始化：构建分布式并行计算平台，所述分布式并行计算平台包括服务器端、执行端、外部系统和客户端，所述服务器端还包括实例和管理模块，由外部系统获取配电系统的初始数据；2)所述客户端向管理模块发送任务请求，获得实例信息，选择实例；3)所述实例接收到客户端发来的任务请求，从任务表中获取任务信息，对状态估计分析对象进行拓扑结构分析及解耦分区；然后以分区为单位进行任务分解，将状态估计任务分解为多个分区状态估计子任务；4)将子任务组发给管理模块，管理模块的负载均衡中间件，存储任务信息后将子任务包派发各隔执行端；5)所述执行端按照优先级把子任务包加入任务队列，由任务执行线程按顺序从任务队列中取子任务包进行单分区状态估计计算；6)计算结束后，执行端根据子任务包里的实例信息向相应实例返回子任务中对应分区状态估计的计算结果；7)实例收回所有子任务后，整合计算结果，并将计算结果列表返回给客户端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宋红艳，薛洪颖，张泽虎，
申请(专利权)人：珠海许继芝电网自动化有限公司，珠海许继电气有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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