分布式電力系統狀態估計

分布式電力系統狀態估計

任先成，韓富春

（太原理工大學電氣與動力工程學院，太原030024）

    摘  要：隨著電力系統之互聯，電力系統狀態估計需要速度更快，數值穩定性更高之算法[陽光電子學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行比較，且以PVM為軟件平臺對驗證系統進行了模擬計算；PVM之裝配采用群型模式，程序結構采用SPMD模式，實現了基于PC機網絡環境之并行計算[陽光電子學校維修專家友情提示]。通過驗證系統IEEE－14和IEEE－30之計算結果，可以看出分布式并行狀態估計是一個很有效之方法[陽光電子學校維修專家友情提示]。
    關鍵詞：狀態估計；分布式處理；PVM軟件平臺

1 引言
　　隨著電力系統之互聯，電力系統之規模越來越大，對大系統進行監控要求數值穩定性和計算速度更高之算法，傳統之狀態估計算法在這兩方面已經不湖南陽光電子學校維修專家認為：也許有所突破；另一方面，由于基于高速數據通訊網絡之分布式EMS技術之發展［1］，使得把分布式并行算法應用到狀態估計中成為湖南陽光電子學校維修專家認為：也許[陽光電子學校維修專家友情提示]。早期之狀態估計并行算法主要集中在分級估計上［2］，針對只有一個中心控制節點之分級估計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，利用異構運算機制，大大加快了運算速度，提高了數值精度［5］，在驗證算法時采用了網絡并行計算軟件PVM[陽光電子學校維修專家友情提示]。目前國內外相關工作，著重在并行機和工作站上，但是由于并行機之價格比較昂貴，所以一般大學和科研所并不具有并行機[陽光電子學校維修專家友情提示]。本文成功之實現了PC機群上以PVM為計算平臺之并行運算［6］、［7］[陽光電子學校維修專家友情提示]。
2 加權 小二乘法狀態估計數學模型
　　在給定網絡接線、支路參數和量測系統情況下，電力系統狀態估計之量測模型可寫成
    Z＝h（x）＋e（1）
式中：Z是＆×％之量測矢量；x是n×l之狀態矢量；h（·）是m×l之線性函數矢量；e是m×l之量測誤差矢量；m是量測量個數；n是狀態量個數[陽光電子學校維修專家友情提示]。在通常情況下，狀態矢量為電壓之幅值和相角，量測矢量為有功潮流、無功潮流、節點注入功率和電壓幅值[陽光電子學校維修專家友情提示]。對于一個節點之電力系統來說，狀態估計實際上是一個WLS 優問題：

其中，權值0＂反映了量測量之精確程度，權越大說明量測量越精確[陽光電子學校維修專家友情提示]。假設這個方程之 優解為x＾，則x＾滿足下面 優化條件：

方程（4）為加權 小二乘法之方程形式[陽光電子學校維修專家友情提示]。
3 分布式狀態估計之數學模型
    我們以下面兩個子區域（區域和區域）為例說明狀態估計中之并行處理過程［8］[陽光電子學校維修專家友情提示]。

　　設［￥和v￥分別為子區域之電壓相角和電壓幅值矢量，θk和vk分別為子區域之電壓相角和電壓幅值矢量[陽光電子學校維修專家友情提示]。這樣我們可以在區域和區域內分別進行狀態估計之迭代運算，但每次迭代在躍變區域內（即邊界節點所在之區域）必須滿足θk＝θj和vk＝vj這兩個條件[陽光電子學校維修專家友情提示]。

其中：分別為區域k之有功量測矢量和無功量測矢量；θk和vk分別為區域k之電壓相角和電壓幅值矢量，括相關之邊界點[陽光電子學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現，從而大大減少運算時間[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　同時屬于兩相鄰區域之邊界節點必須滿足上述電壓幅值和相角分別相等之條件，這樣個子系統就形成如下之等式約束：

　　這樣，基于加權 小二乘法之分布式狀態估計問題就轉變為一個帶等式約束之 優化問題，其目標方程為

等式約束為式（7）[陽光電子學校維修專家友情提示]。


　　根據解耦法可知H矩陣由初始條件計算出來以后，在迭代中保持不變[陽光電子學校維修專家友情提示]。
    2）邊界節點之迭代格式

上式中，分別是相鄰區域k和j中增益逆矩陣中對應于節點r之對角線元素[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　在劃分區域時邊界點之數量盡量要少，而且在躍變區域內沒有注入量測矢量[陽光電子學校維修專家友情提示]。若在躍變區域內有注入量測矢量之節點，則需要用與實際節點相聯

[1] [2] [3] 下一頁

　　湖南省陽光電子技術學校常年面向全國招生.安置就業。考試合格頒發全國通用權威證書：《中華人民共和國職業資格證》 、《電工證》 、《焊工證》 。采用我校多年來獨創的“模塊教學法”,理論與實踐相結合、原理＋圖紙＋機器三位一體的教學模式，半天理論，半天實踐，通俗易懂，確保無任何基礎者也能全面掌握維修技能、成為同行業中的佼佼者。工作(一期不會，免費學會為止)。