实用化分布式动态潮流计算系统的设计与实现
电力系统潮流计算优化算法研究
电力系统潮流计算优化算法研究电力系统潮流计算是电力系统运行和规划中的基础问题之一。
它是指通过对电力系统中各种元件进行大量的计算、分析和优化，来确定电力系统运行状态的过程。
电力系统潮流计算的结果对于电力系统设计、运行和控制具有重要意义。
为了确保电力系统的稳定运行和优化效果，研究人员不断努力提出新的优化算法来改进潮流计算方法。
本文将介绍电力系统潮流计算的优化算法研究。
首先，基于线性潮流模型的优化算法是最常见的潮流计算方法之一。
线性潮流模型是基于分布式参数模型的一种近似方法，通过对电力系统的线性化建模，可以得到一组线性方程，进而求解电力系统中各节点的电压和功率。
针对线性潮流模型的优化算法主要集中在求解线性方程组的数值分析方法上，如高斯消元法、LU分解法、共轭梯度法等。
这些算法可以快速求解线性方程组，但是由于线性潮流模型的精确性有限，其结果常常存在误差。
其次，基于非线性潮流模型的优化算法被广泛应用于电力系统潮流计算中。
非线性潮流模型是基于注入导纳模型的一种更为精确的模型。
与线性潮流模型相比，非线性潮流模型能够更准确地描述电力系统中的非线性特性，但也更加复杂。
为了高效解决非线性潮流计算问题，研究人员提出了多种优化算法，如牛顿-拉夫逊法、快速潮流法、弛豫法等。
这些算法通过迭代计算的方式逼近非线性潮流模型的解，能够在一定程度上提高计算精确性，但其计算复杂度较高，对计算资源的要求也较高。
此外，近年来随着计算机技术的发展，基于人工智能的优化算法在电力系统潮流计算中得到了应用。
人工智能算法具有较强的适应性和学习能力，可以根据电力系统的运行状态自主调整计算策略，提高计算效率和准确性。
常见的人工智能算法包括遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等。
这些算法能够通过不断搜索和优化，得到接近最优解的结果，但由于其搜索空间较大，计算时间较长。
此外，还有一些特定场景下的优化算法被用于电力系统潮流计算中。
例如，对于含有大量可再生能源的电力系统，研究人员提出了基于微网和分布式发电的潮流计算方法。
电力系统分析课程设计——电力系统潮流计算
信息工程学院课程设计报告书题目: 电力系统潮流计算专业：电气工程及其自动化班级：0310406学号：031040635学生姓名：陈代才指导教师：钟建伟2013年 4 月15 日信息工程学院课程设计任务书2013年4月15日目录1 任务提出与方案论证 (2)2 总体设计 (3)2.1潮流计算等值电路 (3)2.2建立电力系统模型 (3)2.3模型的调试与运行 (3)3 详细设计 (4)3.1 计算前提 (4)3.2手工计算 (7)4设计图及源程序 (11)4.1MA TLAB仿真 (11)4.2潮流计算源程序 (11)5 总结 (19)参考文献 (20)1 任务提出与方案论证潮流计算是在给定电力系统网络结构、参数和决定系统运行状态的边界条件的情况下确定系统稳态运行状态的一种基本方法,是电力系统规划和运营中不可缺少的一个重要组成部分。
可以说,它是电力系统分析中最基本、最重要的计算,是系统安全、经济分析和实时控制与调度的基础。
常规潮流计算的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。
潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。
在电力系统运行方式和规划方案的研究中，都需要进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。
同时，为了实时监控电力系统的运行状态，也需要进行大量而快速的潮流计算。
因此，潮流计算是电力系统中应用最广泛、最基本和最重要的一种电气运算。
在系统规划设计和安排系统的运行方式时，采用离线潮流计算；在电力系统运行状态的实时监控中，则采用在线潮流计算。
是电力系统研究人员长期研究的一个课题。
它既是对电力系统规划设计和运行方式的合理性、可靠性及经济性进行定量分析的依据，又是电力系统静态和暂态稳定计算的基础。
潮流计算经历了一个由手工到应用数字电子计算机的发展过程，现在的潮流算法都以计算机的应用为前提用计算机进行潮流计算主要步骤在于编制计算机程序，这是一项非常复杂的工作。
(完整word版)电力系统潮流计算课程设计
一、问题重述课程设计要求1、在读懂程序的基础上画出潮流计算根本流程图2、经过输入数据，进行潮流计算输出结果3、对不同样的负荷变化，解析潮流分布，写出解析说明。
4、对不同样的负荷变化，进行潮流的调治控制，并说明调治控制的方法，并列表表示调治控制的参数变化。
5、打印利用 DDRTS 进行潮流解析绘制的系统图，以及潮流分布图。
课程设计题目1、系统图：两个发电厂分别经过变压器和输电线路与四个变电所相连。
变电所 1变电所 2变电所 3变电所 435kV 母线10kV 母线35kV 母线10kV 母线一次侧电压 220kV一次侧电压 220kV线路长为 60km线路长为 80km线路长为 100km线路长为 80km线路长为 80km线路长为 100km母线 1母线 2。
母线 32*QFQ-50 -22*QFS-50-22*TQN-100 -22*TQN-100 -2电厂一电厂二2、发电厂资料：母线 1 和 2 为发电厂高压母线，发电厂一总装机容量为〔400MW〕，母线 3 为机压母线，机压母线上装机容量为〔100MW〕，最大负荷和最小负荷分别为 50MW和 30MW；发电厂二总装机容量为〔 200MW〕。
3、变电所资料：〔1〕变电所 1、2、3、4 低压母线的电压等级分别为： 10KV 35KV 10KV35KV 〔2〕变电所的负荷分别为：50MW 40MW 50MW60MW〔3〕每个变电所的功率因数均为cosφ=0.85 ；〔4〕变电所 2 和变电所 4 分别配有两台容量为 75MVA的变压器，短路耗费414KW，短路电压〔 %〕=16.7 ；变电所 1 和变电所 3 分别配有两台容量为63MVA 的变压器，短路耗费为 245KW，短路电压〔 %〕=10.5 ；4、输电线路资料：发电厂和变电所之间的输电线路的电压等级及长度标于图中，单位长度的电阻为，单位长度的电抗为，单位长度的电纳为 2.78 * 10 -6 S 。
含分布式电源的配网潮流计算
含分布式电源的配网潮流计算目前，大电网与分布式电源相结合被世界许多能源、电力专家公认为是能够节省投资、降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性的主要方式，是21世纪电力工业的发展方向。
综上所述，分布式发电主要有以下几个特点：提高能量利用率。
减少各种碳化物的排放，比较环保。
提高电能质量和供电的可靠性。
减少了由电能远距离传输所带来的线损和各种稳定方面的问题。
延缓了由于负荷不断增长所造成的电网的不断膨胀。
标签：分布式;发电厂;潮流计算1.课题的意义以及国内外发展状况分布式能源系统是在20世纪70年代开始发展的，在集中式供电技术还未完全成熟，能源需求快速增长的情况下，该技术一直没有得到重视。
随着经济的发展、能源供应质量要求的提高，以及热、电、冷负荷需求的逐步普遍化，分布式能源技术在欧美、东南亚等地广泛推广应用，前景看好。
随着经济建设的飞速发展，我国集中式供能电网的规模迅速膨胀。
这种发展所带来的安全性问题是不容忽视的。
为了及时抑制这种趋势的蔓延，只有合理地调整供能结构、有效地将分布式能源系统和集中式供能结合在一起，构架更加安全稳定的电力系统。
纵观西方发达国家能源产业的发展过程，可以发现：它经历了从分布式供能到集中式供能，又到分布式供能方式的演变。
造成这种现象不仅仅是由于生活水平提高的需求，而且也是集中式供能方式自身所固有的缺陷造成的。
毋庸置疑，随着社会的发展，我国能源产业也将面临类似的问题。
构造一个集中式供能與分布式能源系统相结合的合理能源系统，增加电网的质量和可靠性，将为我国能源产业的发展打下坚实的基础。
分布式发电是一种新兴的能源利用方式，其定义可概括为：直接布置在配电网或分布在负荷附近的发电设施，经济、高效、可靠地发电。
分布式发电系统中的发电设施称为2分布式电源，主要包括风力发电、太阳能发电、燃料电池、微型燃气轮机等。
这些电源通常发电规模较小（一般50MW以下）且靠近用户，一般可以直接向其附近的负荷供电或根据需要向电网输出电能。
面向电力分布式潮流的网格计算模型
面向电力分布式潮流的网格计算模型【摘要】本文主要围绕面向电力分布式潮流的网格计算模型展开研究，通过引言部分介绍了研究背景和研究意义。
在首先介绍了基础概念，然后对传统电力分布式计算模型进行了分析，接着详细设计了面向电力分布式潮流的网格计算模型，并提供了模型应用案例和性能评估及优化方案。
最后在结论部分总结了该模型的重要性，展望了未来的研究方向，并给出了结束语。
通过本文的研究可为电力系统的潮流计算提供新的思路和方法，为电力系统的安全稳定运行提供技术支持。
【关键词】电力分布式潮流、网格计算模型、研究背景、研究意义、基础概念、传统电力分布式计算模型、设计、模型应用案例、性能评估、优化、总结、展望未来研究方向、结束语。
1. 引言1.1 概述【面向电力分布式潮流的网格计算模型】随着电力系统规模的不断扩大和电力需求的不断增长，电力系统的安全稳定运行成为一个日益关注的问题。
传统的电力分布式计算模型已经难以满足对电力系统快速高效计算的需求，因此需要一种更加先进和适应性更强的网格计算模型来应对电力系统的挑战。
面向电力分布式潮流的网格计算模型是一种新型的电力系统计算模型，它结合了传统的潮流计算方法和分布式计算技术，能够更快速、高效地对电力系统进行建模和仿真。
该模型能够有效地解决传统模型在计算效率和准确性上的不足，提高电力系统计算的可靠性和精度，为电力系统的安全稳定运行提供强大的支持。
本文将对基础概念、传统电力分布式计算模型、面向电力分布式潮流的网格计算模型设计、模型应用案例以及性能评估和优化等方面进行深入探讨，旨在全面了解和掌握面向电力分布式潮流的网格计算模型的核心内容，为电力系统的进一步优化和改进提供理论支持和技术指导。
1.2 研究背景在当前数字化和智能化发展的大背景下，电力系统正逐渐向着分布式的方向演进。
传统的中央化电力系统已经不能完全满足现代社会对电力的需求，特别是在面临复杂的电力需求和需求侧管理挑战的情况下。
电力系统需要更加智能化、分布式的管理模式来应对这些挑战。
分布式能源接入ieee33节点潮流计算matlab
分布式能源接入ieee33节点潮流计算matlab随着能源危机和环境污染问题的日益突出，分布式能源逐渐成为解决当前能源问题的主要途径。
分布式能源系统具有环保、高效、可靠等特点，对能源结构的优化和升级具有重要意义。
而对于分布式能源系统接入电网的影响及潮流计算等问题，引起了学术界和产业界的广泛关注。
IEEE33节点潮流计算是分布式能源系统规划与应用的基础和前提，对于分布式能源接入电网的研究和实际应用具有重要意义。
1. 分布式能源接入电网的影响分布式能源接入电网会对电网的运行和潮流分布产生影响，主要表现在以下几个方面：1.1 电网的电压稳定性：分布式能源的接入会对电网的电压稳定性产生影响，可能引起电网的电压波动和失稳等问题；1.2 电网的功率平衡：分布式能源的接入会影响电网的功率平衡，可能会导致电网负荷不平衡等问题；1.3 电网的频率稳定性：分布式能源的接入也会对电网的频率稳定性产生影响，可能引起电网的频率波动和失稳等问题。
2. IEEE33节点潮流计算IEEE33节点是电力系统潮流计算中常用的标准测试系统之一，用于分析和研究电力系统的潮流分布和稳定性等问题。
潮流计算是电力系统规划和运行的基础，对于分布式能源接入电网的影响和分析具有重要意义。
在IEEE33节点潮流计算中，需要考虑短路容错、线路参数、负荷特性等因素，以准确分析电力系统的潮流分布和稳定性。
3. MATLAB在分布式能源接入IEEE33节点潮流计算中的应用MATLAB作为一种强大的科学计算软件，广泛应用于电力系统的分析和仿真中。
在分布式能源接入IEEE33节点潮流计算中，MATLAB可以用于以下几个方面：3.1 电力系统数据处理：MATLAB可以对电力系统的数据进行处理和分析，包括线路参数、负荷特性、发电能力等方面；3.2 潮流计算算法实现：MATLAB可以实现各种类型的潮流计算算法，包括高斯-赛德尔算法、牛顿-拉夫逊算法等；3.3 潮流计算结果分析：MATLAB可以对潮流计算的结果进行分析和展示，包括潮流分布图、电压稳定性分析等方面。
电力系统电力系统潮流计算
《电力系统分析》前言电力工业在社会主义现代化建设中占有十分重要的地位，而且电力的应用已经在人们的日常生活中已经成为了不可缺少的一部分，而在建设大型电力系统时，合理的主接线是十分重要的，它对于电网的可靠性、经济性和安全性都有重要的作用。
电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。
电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一,因此，建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配，减少总装机容量，节省动力设施投资，且有利于地区能源资源的合理开发利用，更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需要。
电力系统潮流计算属于稳态分析范畴，不涉及系统元件的动态特性和过渡过程。
因此其数学模型不包含微分方程，是一组高阶非线性方程, 人们普遍采用以节点导纳矩阵为基础的N—L法。
这个方法的原理比较简单，要求的数字计算机的内存量也比较小，适应电子数字计算机制作水平和电力系统理论水平，于是电力系统计算人员转向以阻抗矩阵为主的逐次代入法N—L法是数学中求解非线性方程式的典型方法，有较好的收敛性。
解决电力系统潮流计算问题是以导纳矩阵为基础的，因此，只要在迭代过程中尽可能保持方程式系数矩阵的稀疏性，就可以大大提高牛顿潮流程序的计算效率。
自从20世纪60年代中期采用了最佳顺序消去法以后，牛顿法在收敛性、内存要求、计算速度方面都超过了阻抗法，成为直到目前仍被广泛采用的方法。
近年来，潮流算法的研究仍然非常活跃，但是大多数研究都是围绕改进N—L法和P-Q分解法进行的。
此外，随着人工智能理论的发展，遗传算法、人工神经网络、模糊算法也逐渐被引入潮流计算。
但是，到目前为止这些新的模型和算法还不能取代牛顿法和P-Q分解法的地位。
由于电力系统规模的不断扩大，对计算速度的要求不断提高，计算机的并行计算技术也将在潮流计算中得到广泛的应用，成为重要的研究领域。
电力系统潮流分析与计算设计(P Q分解法)
电力系统潮流分析与计算设计（P Q分解法）电力系统潮流分析与计算设计（p-q分解法）摘要潮流排序就是研究电力系统的一种最基本和最重要的排序。
最初，电力系统潮流排序就是通过人工手算的，后来为了适应环境电力系统日益发展的须要，使用了交流排序台。
随着电子数字计算机的发生，1956年ward等人基本建设了实际可取的计算机潮流排序程序。
这样，就为日趋繁杂的大规模电力系统提供更多了极其有力的排序手段。
经过几十年的时间，电力系统潮流排序已经发展得十分明朗。
潮流排序就是研究电力系统稳态运转情况的一种排序,就是根据取值的运转条件及系统接线情况确认整个电力系统各个部分的运转状态，例如各母线的电压、各元件中穿过的功率、系统的功率损耗等等。
电力系统潮流排序就是排序系统动态平衡和静态平衡的基础。
在电力系统规划设计和现有电力系统运转方式的研究中，都须要利用电力系统潮流排序去定量的比较供电方案或运转方式的合理性、可靠性和经济性。
电力系统潮流计算分为离线计算和在线计算，离线计算主要用于系统规划设计、安排系统的运行方式，在线计算则用于运行中系统的实时监测和实时控制。
两种计算的原理在本质上是相同的。
实际电力系统的潮流技术主要使用pq水解法。
1974年，由scottb.在文献(@)中首次提出pq分解法，也叫快速解耦法（fastdecoupledloadflow，简写为fdlf）。
本设计就是使用pq水解法排序电力系统潮流的。
关键词：电力系统潮流排序pq水解法第一章概论1.1详述电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算,它是根据给定的运行条件及系统接线情况确定整个电力系统各个部分的运行状态，如各母线的电压、各元件中流过的功率、系统的功率损耗等等。
电力系统潮流计算是计算系统动态稳定和静态稳定的基础。
在电力系统规划设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用电力系统潮流计算来定量的比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。
电力系统潮流计算算法研究与优化
电力系统潮流计算算法研究与优化概述：电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，而电力潮流计算是电力系统运行和规划中的重要工具。
潮流计算算法的研究和优化对于电力系统的稳定运行和经济调度至关重要。
本文将探讨电力系统潮流计算算法的研究现状、存在的问题以及如何进行优化。
1. 电力系统潮流计算算法的研究现状1.1 潮流计算算法的定义与发展电力系统潮流计算是指通过建立电力系统的数学模型，计算电力系统中各节点的电压、功率、电流等参数并分析其流动情况。
潮流计算算法的发展经历了传统的直接方法、迭代法以及基于优化的方法，如牛顿-拉夫逊法、高斯-赛德尔法和交替方向乘子法等。
1.2 现有算法的优缺点传统的潮流计算算法存在计算速度慢、精度不高等问题，特别对于大型电力系统而言，甚至无法满足实时计算的要求。
此外，现有算法对于非线性特性的处理和收敛性的保证也存在一定的挑战。
1.3 现有研究的方向与成果针对以上问题，学术界和工业界都开展了一系列的研究。
其中，一些研究聚焦在改进现有算法的收敛速度和准确性，如引入松弛因子、改进迭代策略等。
另外，一些研究探索了基于人工智能、机器学习和大数据分析的方法，如神经网络和遗传算法，以提高潮流计算的效率和精度。
2. 电力系统潮流计算算法的问题与挑战2.1 高效性与准确性的平衡潮流计算算法需要在保持高效性的同时，保证计算结果的准确性。
当前的一些高效算法在确保计算速度的同时，可能牺牲了计算结果的准确性。
因此，如何在高效性和准确性之间找到平衡是一个重要的挑战。
2.2 非线性和不确定性的处理电力系统的非线性特性和不确定性因素（如负载变化、可再生能源接入）给潮流计算带来了额外的困难。
现有的一些算法在处理非线性问题和不确定性方面还存在一定的不足，需要进一步研究和改进。
2.3 大规模系统的计算困难随着电力系统规模的扩大，大规模系统的潮流计算变得更加困难。
传统的算法难以满足大规模系统的计算要求，因此需要通过新的算法和优化方法来解决大规模系统的潮流计算问题。
配电网的潮流计算
毕业设计（论文）题，目配电网潮流计算与程序设计学生姓名石昊晨学号**********专业发电厂及电力系统班级20109091指导教师刘会家评阅教师完成日期年月日目录摘要一．配电网潮流概述 (5)1.1配电网潮流计算的目的与意义 (5)1.2潮流计算方法概述 (5)1.2.1 牛顿——拉夫逊法 (6)1.2.2 快速解耦法 (6)1.2.3 回路阻抗法 (9)1.2.4 前推回代法 (11)1.3 本文工作 (11)二．配电网网络模型 (11)2.1元件模型 (11)2.1.1 电力线路的数学模型 (11)2.1.2 变压器的等值电路 (13)2.2网络模型 (15)三：基于matlab的配电网潮流计算算法 (16)3.1配电网潮流计算算法原理 (16)3.2 matlab的概述 (19)3.3程序设计 (21)3.3.1 牛顿--拉夫逊法潮流求解过程 (21)3.3.2牛顿—拉夫逊法的程序框图 (25)四：算例 (27)参考文献 (28)致谢 (29)配电网潮流计算与程序设计学生：石昊晨指导教师：刘会家（三峡大学国际文化交流学院）摘要：本文首先分析了配电网的特点及对算法的要求，然后建立配电网潮流计算模型。
针对配电网潮流计算的现状进行了全面分析，深入讨论了目前各方法的特点，并从收敛性及其他性能指标进行了比较分析；详细研究用的比较广泛的牛顿——拉夫逊法，并以广度优先顺序搜索策略作为理论基础。
针对某地区配电网的具体情况，选取IOKV的配电网子系统进行潮流计算。
利用MATLAB 2009a 进行了基于牛顿——拉夫逊法的配电网的潮流计算程序。
由计算结果可知，该算法具有一定的优越性，软件的开发具有一定的实用性。
关键词：电力系统，配电网潮流，牛顿——拉夫逊法，MATLAB程序设计Abstract：In this paper, ungrounded system, the characteristics of non-zero sequence path, a three-phase decoupled power flow calculation method. This method ignores the influence of zero sequence components, making the three-phase asymmetrical load caused by phase coupling decoupling to be achieved by the phase flow calculation. The algorithm flow algorithm to the existing distribution network in the three-phase node voltage equation 3n-order decomposition of the node voltage equation of three n-order, so no matter what kind of algorithm can greatly save memory and computation for the distribution network to achieve by phase analysis provides a good way. In this paper, a system of 36 nodes to verify the results show that the method can fully into account the impact of unbalanced three-phase loads, a better computational speed and accuracy.Keywords:power systems, phase decoupling, power flow, back/forward sweep algorithm一． 电力系统潮流概述1.1配电网潮流计算的目的与意义电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算，是电力系统规划和运营中不可缺少的一个重要组成部分。
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ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１０２６．２０１２．０９．０１２实用化分布式动态潮流计算系统的设计与实现张海波１，蒋良敏１，陶文伟２，郭子健２，张鹏飞１
（１．新能源电力系统国家重点实验室，华北电力大学，北京市１０２２０６；２．深圳供电局，广东省深圳市５１８００１）
摘要：分布式动态潮流可以很好地解决电网规模过大和数据广域分布的一体化潮流计算问题。从实用化角度出发，结合公共对象请求代理结构（ＣＯＲＢＡ）技术优势，
设计并实现了一种基于
ＣＯＲＢＡ和异步迭代模式的分布式动态潮流实用化计算系统，解决了实际电网在边界存在较大重叠区域时的分布式计算一体化建模问题。通过引入注册、激活、启动的分布式管理机制，解决了多子系统同时发起计算时的冲突消解等关键问题。在搭建的模拟广域网测试平台上，以ＩＥＥＥ １１８
节点系统为例，对该系统的快速性、鲁棒性和异步迭代效果等进行了测试；以深圳地调电网为例，通过与ＯＰＥＮ－３０００能量管理系统（ＥＭＳ）接口，完成了实用化测试。
测试结果证明了所设计系统的
实用性和异步迭代潮流算法的有效性。
关键词：电力系统；动态潮流计算；分布式计算；公共对象请求代理结构
收稿日期：２０１１－０６－０２；修回日期：２０１１－１２－１４。
国家自然科学基金资助项目（５０８０７０１４）；
中央高校基本科研
业务费专项基金资助项目（１２ＭＳ２１，１２ＺＰ０１）；
已申请国家发
明专利（申请号：２０１１１０１１２２９７．７）。
０
引言
电力系统逐渐呈现分层分区管理、模型复杂、数据广域分布的特点。基于分解协调机制的电力系统分布式算法是适应这种特点电网的有效分析计算方法。目前，基于分解协调机制的电力系统分布式算法在理论研究方面已经取得了一定的进展。文献［１－３］提出了基于异步迭代模式的分布式动态潮流
算法。文献［４］应用带有自适应预处理的Ｊａｃｏｂｉａｎ－
Ｆｒｅｅ Ｎｅｗｔｏｎ－ＧＭＲＥＳ（ｍ）的方法构建了同步迭代
模式的互联系统分布式潮流算法。文献［５］
提出了
分布式一体化状态估计算法。文献［６－８］
提出了分
布式暂态仿真算法。上述工作主要集中在分布式算法的理论研究方面，并未给出具体算法实用化的实现技术，也未在广域网环境下对算法能否承受各种不确定的干扰进行实验验证。文献［９］
给出了分布
式仿真算法的实用评估指标，但只适用于同步迭代算法。公共对象请求代理结构（ＣＯＲＢＡ）
是由对象管
理组织（ＯＭＧ）
制定的一种标准的面向对象应用程
序体系规范。本文在文献［１－３］
提出的基于异步迭
代模式分布式动态潮流算法的基础上，结合ＣＯＲＢＡ技术的优势［１０－１２］，引入命名服务、异步方法调用（ＡＭＩ）等ＣＯＲＢＡ技术，设计并实现了基于
ＣＯＲＢＡ的分布式动态潮流计算系统，并在模拟广域网环境下对系统的性能进行了测试。
１ 基于ＣＯＲＢＡ的分布式系统计算机制分布式动态潮流计算系统结构如图１所示。它由协调层和任意多个子系统构成，这样的分解协调模式可以避免子系统之间因直接交换数据带来的复杂过程，同时将管理部分和计算部分有机地分开，可以达到资源的最大化利用。
图１ 分布式潮流计算系统结构Ｆｉｇ．１ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｐｏｗｅｒ ｆｌｏｗｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ
１．１
子系统
子系统设在各个控制中心，可以使用本地能量管理系统（ＥＭＳ）的网络模型，
可与协调层进行数据
交互。设计的子系统包括２个部分：子系统管理模块以及它创建的计算实例。子系统管理模块负责接收用户的各种指令，通过与协调层交互，满足用户需求；子系统的计算实例与协调层的协调计算模块协作，共同完成分布式动态潮流的计算。它只有短暂的
—７６—
第３６卷 第９期２０１２年５月１０日Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．９Ｍａｙ １０，２０１２生命周期，计算开始才被分配资源，计算完成即消亡。１．２ 协调层协调层可设在上一级控制中心，对来自各个子系统的数据进行管理，避免了子系统之间复杂的数据交换。协调层由协调管理模块和协调计算模块构成。协调管理模块负责管理接收和处理子系统发送的各种命令，它的生存期大于所有子系统；协调计算模块由协调管理模块生成并管理，它的生成和消亡由子系统通过协调管理模块间接控制。１．３ 计算控制分布式动态潮流的管理机制和计算机制合作完成了分布式动态潮流的计算控制。图２显示了从协调层启动，子系统启动，到用户注册、激活，再到完成一次分布式潮流计算的整个过程。图２ 分布式动态潮流计算控制示意图Ｆｉｇ．２ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｏｗｅｒ ｆｌｏｗ为了建立子系统和协调层的连接，初始化模块完成协调层协调管理对象引用和子系统计算管理对象引用的互递。首先，协调层启动，实例化一个协调管理对象，通过ＣＯＲＢＡ的命名服务，将它的对象引用在电力通信网（广域网）公告。然后，子系统启动，实例化一个子系统管理对象，子系统管理对象自动从网络中搜索协调层协调管理对象的对象引用，成功后，调用协调管理对象的操作将子系统管理对象引用发送到协调层。子系统和协调层分别存储对方管理对象的引用，通过它们实现互操作。子系统间的数据转移只能通过协调层完成，因此子系统和协调层建立通信后，协调层可以监视子系统的状态，如附录Ａ图Ａ１所示。参与分布式计算的各个子系统相互独立，其他子系统不能在本地子系统不愿或不能参与分布式计算的情况下强行将该子系统拉入计算。通过注册模块子系统可以自主选择参与或退出分布式计算。激活模块完成协调计算对象的创建和释放工作。协调计算对象要占用大量的系统资源，创建后对网络资源的要求也很高，激活模块可以控制协调计算对象创建和释放的时间，在子系统用户请求发起分布式计算时创建协调计算对象，用户退出时释放，以避免造成资源的浪费。分布式计算要求分布在各地的子系统能够同时启动参与计算。启动模块的作用就是协调各子系统本地计算开始时间。当某一子系统向协调层申请启动分布式计算时，协调层采用ＣＯＲＢＡ异步调用方法，向所有子系统统一下发命令，满足各个子系统同时开始本地计算的要求。计算模块完成分布式动态潮流算法的执行工作。子系统收到协调层的启动指令后，开始本地计算，经过等值阶段、异步迭代阶段［１］，
最终完成分布
式潮流计算。
２
关键技术
２．１
适应边界重叠区域较大的虚拟链接建模技术
各调度中心进行网络建模时，为了提高本地模型的精度，往往将外网中对内网区域影响较大的节点纳入建模范围，这使得各相邻调度中心的模型通常存在较大的重叠部分。实际系统中２个相邻调度中心模型重叠情况如图３所示，图中每个子系统代表一个调度中心。将子系统１划分为４块，即图３
中的１，３，４，５，子系统２与子系统１同样处理，即图３中的２，３，４，５，它们的重叠区域是３，４，５
，其中
块３为联络线模型。现有基于异步迭代的分布式动态潮流计算的核心思想是构建联络线两端节点，即边界节点的不动点迭代格式，重叠部分只计及了联络线部分，即图３中的块３
。因此需要对子系统计
算模型进行重新剪切和拼装。通常意义下的基于ＩＥＣ ６１９７０标准模型的拆分与合并工作量大，实际操作困难，而引入基于ＢＵＳ模型的虚拟链接建模技术可以很好地解决这个问题。
图３ 相邻调度中心模型重叠示意图Ｆｉｇ．３ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｍｏｄｅｌ ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ
ｉｎ ａｄｊａｃｅｎｔ ｄｉｓｐａｔｃｈ ｃｅｎｔｅｒ
首先各子系统将联络线虚拟断开后进行拓扑分析。以子系统１为例，其网络模型被分成多个拓扑
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２０１２，３６（９）
岛，可将位于联络线外边界一侧的块５产生的拓扑岛置为死岛，并由来自协调层的外网等值模型取代，即块２和块５在外边界节点处的等值模型，构成分布式计算的本地计算模型。子系统２亦然。若子系统选择不参与分布式计算，其原有带缓冲网的外网建模计算模式仍可以完整保留下来，不受分布式计算的影响。然后，各子系统的边界节点由联络线来界定。通常，联络线在相邻的２个子系统中都有建模，但在子系统进行本地拓扑分析后，同一条联络线两端边界节点在不同的子系统中的模型编号必定不同，需要建立同一边界节点在不同子系统中模型编号之间彼此对应的关系，从而实现一体化计算。这里采用以节点映射建立虚拟链接的方式建立全网一体化分布式计算模型。由于联络线名称在全网命名唯一，可由协调层对联络线及其两端节点统一编号，通过联络线名称和所链接的系统号确定本地系统与协调层联络线及其两端节点的映射关系。如图４所示，子系统１和子系统２的同一条联络线通过协调层的同名联络线进行映射，同时，建立起其两端边界节点的映射关系。这样，子系统１中的该联络线的内、外边界节点就与子系统２中同名联络线的外、内边界节点虚拟地链接在一起。通过协调层的编号转换，就可以构建出这种虚拟链接方式的一体化分布式计算模型。图４ 建立虚拟链接Ｆｉｇ．４ Ｃｒｅａｔｉｏｎ ｏｆ ｖｉｒｔｕａｌ ｌｉｎｋ２．２ 多子系统同时启动计算的冲突消解不同子系统，甚至一个子系统的不同用户都有可能同时开始分布式计算。不同子系统之间以及它的不同用户之间的分布式计算应该相互独立，不能发生计算冲突。分布式计算系统的子系统可有多个，而协调层唯一。本系统采用由协调层统一分配应用号的方法来解决计算冲突问题。每个子系统的每个用户可以向协调层申请唯一的应用号只为它服务。每次进行分布式计算时，只有与该应用号绑定的子系统计算实例和协调层的协调计算实例参与计算。如图５所示，当协调层接收到子系统的激活请求后，协调管理模块分配一个唯一的应用号，并创建一个协调计算对象，与该应用号绑定。计算开始后，子系统创建的计算实例也与该应用号绑定，子系统管理模块创建的计算实例和协调管理模块创建的协调计算实例以该应用号作为相互识别的标识，交换数据，从而保证各自启动的计算任务不会发生冲突。
图５ 冲突消解模型设计Ｆｉｇ．５ Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｏｎｆｌｉｃｔ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ
３
分布式动态潮流计算系统的部署与测试
３．１
标准系统算例极限测试与结果分析
针对ＩＥＥＥ １１８节点系统算例，以支路１５－３３
，
１９－３４，３０－３８，２３－２４，７０－７４，７０－７５，７５－６９，７７－６９，６８－８１为联络线，将ＩＥＥＥ １１８节点系统分为３个独立的子系统。分布式测试系统部署于５台ＰＣ机上。一台模拟协调层，另３台模拟３个子系统，另有一台ＰＣ机运行ＷＡＮｅｍ模拟广域网环境。对广域网模拟器ＷＡＮｅｍ的参数进行设置，可得到不同的广域网环境：Ｄｅｌａｙ参数反映一个节点到另一个节点的单向延迟时间；Ｃｏｒｒｕｐｔｉｏｎ参数反映由于网络传输错误、
信号衰减、噪声等导致数据包损坏的概率。分别对分布式计算系统的计算速度、异步迭代效果、计算准确度、抗干扰能力进行测试。分布式潮