考虑时空维度的异步迭代模式分布式并行状态估计研究

The effect of large-scale wind power access on power flow and dynamic characteristics could expand to whole network, objectively, all-in-one calculation and analysis of whole network is demanded in relevant control centers. The project is designed to combine distributed calculation on the spatial scale with parallel calculation on the time scale and adopt asynchronous iteration mode to research and establish applicable distributed and parallel state estimation calculation system between control centers. The project includes construction of all-in-one model of distributed state estimation calculation based on virtual link mode, proposing applicable distributed state estimation algorithm in multiple control centers which mainly solves theoretical and technical problems like gathering issue of edge estimation error in different subsystems, construction of iteration form for fixed points of asynchronous distributed state estimation and detection and identification of bad data on the edge of subsystems, etc, designing the structure of parallel calculation system of distributed state estimation which is in accord with cloud computing concept and makes distributed calculation and parallel calculation on the local time scale of subsystem integrate organically and establishing distributed and parallel calculation and management mechanisms like registering of subsystems, synchronous starting, calculation management, conflict resolution and fault tolerance, etc. It is expected that a new solution of distributed all-in-one calculation could be explored for construction of dispatching centers of smart grid through the development of the project.

大规模风电接入对网络潮流和动态特性的影响扩大至全网范围，客观上要求电网相关各控制中心能够进行全网一体化计算和分析。本项目旨在将地域上的分布式计算和时间上的并行计算相结合，采用异步迭代模式，研究建立控制中心之间的可实用化的分布式、并行状态估计计算系统。具体包括：基于虚拟链接方式的一体化分布式状态估计计算模型构建；提出具有实用性的多控制中心分布式状态估计算法，重点解决不同子系统间边界估计误差聚集问题、基于异步迭代模式的分布式状态估计不动点迭代格式的构造以及子系统边界区域不良数据检测与辨识等理论和技术难题；设计出符合"云计算"概念的分布式状态估计并行计算系统结构，使分布式计算与子系统本地时间上的并行计算有机的融为一体；建立子系统的注册、同步启动、计算管理、冲突消减、容错等分布式并行计算管理机制。希望通过本项目的开展，为智能电网调度中心建设探索出一种新的分布式一体化计算的解决方案。

电网一次系统已经互联在一起，但对电网进行监控的各地控制中心仍处于独立计算状态，为解决二次控制系统的互联互通问题，本项目研究控制中心之间的考虑时空维度的异步迭代模式分布式并行状态估计，重点研究解决分布式状态估计所涉及到的模型、算法、计算机制和平台等方面的理论和技术问题。通过本项目的研究，提出了区分不同EMS应用的分布式计算系统建模方法和基于异步迭代模式的分布式状态估计核心算法及边界区域不良数据的处理方法，构建了基于预测-校正的量测采样误差修正算法，提出了适应分布式计算的计及PMU量测的状态估计拓扑可观测性分析算法，建立了考虑时空及应用维度的分布式并行计算系统管理机制，设计并自主开发了分布式计算系统集成平台（含实时数据库分层存储、图形SVG操作平台、分布式通讯平台），开发出了基于源网联合仿真的互联系统CPS研究测试平台。由此，本项目在计算模型、算法、机制和平台等几个方面为新一代能量管理系统（分布式EMS）的开发构建做出了非常有益的前期探索，为实现电力系统控制中心之间的互联互通和实时分布式计算打下了良好的基础。所提出的分布式计算建模方法，各种算法，分布式并行计算机制，以及分布式EMS集成平台和互联系统CPS研究和测试平台都具有良好的推广应用前景。