[发明专利]基于厂站的电力系统状态估计边缘服务器配置方法及系统

权利要求书

1.一种基于厂站的电力系统状态估计边缘服务器配置方法，其特征在于：

根据厂站地理接线图及量测配置，形成分块矩阵网络图；

电网状态估计的量测方程为：

，

式中，为量测量向量，即传输线路，变压器，节点注入的有功、无功功率，节点电压幅值；为系统的状态变量，即除平衡节点外电压向量，为非线性量测函数向量，为量测误差，各量测分量相互独立且服从均值为零的正态分布；

电力系统加权最小二乘估计的目标函数为：

，

式中，为量测误差方差阵，形式为：

，

求解的迭代公式为：

，

式中，H为量测雅可比矩阵，形式为：

，

迭代公式的另一种表达形式为：

，

式中，，；

若系统共有厂站个，将状态变量按厂站进行重新划分：

，

式中，为厂站i对应的状态变量，变量维数由各厂站拓扑分析后母线节点数决定；

状态估计求解的迭代方程为：

，

式中，若厂站i，j节点数分别为n_i，n_j，则,维数分别是2n_i×2n_i，2n_i×2n_j；

其中为对角子阵，系统可观条件下，该对角子阵为非零阵，子阵为零阵的条件为：

（a）厂站i，j之间无联络线；

（b）厂站有联络线，联络线两端均无功率量测，且厂站i，j所含的量测均无节点注入功率；

若各厂站之间通过联络线联接，联络线保证功率量测的配置，厂站的地理接线图与信息矩阵的网络图一致；

根据电力系统接厂站连接特点，基于厂站的分块矩阵是高度稀疏的对称结构，各厂站独立计算G_ii，并行计算G_ij；在求解状态估计方程的过程中，实行不同分块节点的并发操作，最终实现并行计算的状态估计；

根据注入边最少原则对分块矩阵网络图进行厂站编号，形成有向因子图；

以有向因子图为基础构造加权有向因子图；其中，点权为各厂站本地计算任务量，边权为数据传输量；

由加权有向因子图为形成计算道路树，基于道路树得到所有预选分区方案，从所有预选分区方案中筛选出耗时最小分区方案作为最终的分区方案；

在加权有向因子图中，点集V中的节点信息含计算数据量，时间信息，节点之间边的信息为节点距离，数据传输速率，边权表示传输延时；

节点i元素的描述为：

，

式中，为节点的本地计算任务的CPU周期数；

为节点i本地计算时间；

为本节点在全系统计算的总耗时，含等待其它节点输入时间的延时；

节点i，j之间的边含有信息定义元素为：

，

式中，为节点i向节点j传输数据量；

:节点i，j信息通道距离，用空间距离表示；

:节点i，j带宽或数据传输速率；

:节点i，j数据传输时延；

本地计算时间与节点的计算任务量和设备计算速度相关，表达公式为：

，

式中，c_i为节点i对应设备CPU处理速度；

节点i，j数据传输时延为：

，

式中，t₀为通讯建立联接时的时间；

分区方案耗时的计算过程为：获取深度为0的节点至根节点的所有道路，计算这些道路所经节点和边的点权与边权之和的最大值作为当前分区方案的耗时；

基于最终的分区方案，对电力系统的每个分区配置一个边缘服务器，以用于当前分区内的电力系统状态并行估计；

各厂站的计算量，根据各厂站母线数，出线数及量测个数进行综合折算并进行标幺化处理；厂站发出的数据量与厂站待求状态变量个数一致，即厂站节点发出边数即是厂站传出数据量，设定的单位数据量为1；

厂站之间通讯距离即为厂站之间输电线路长度，无直接线路连接的厂站之间注入产生的边，通讯距离用厂站之间最短路径的线路长度之和代替。