[发明专利]一种考虑通信丢包的分散式电-热耦合系统状态估计方法

说明书

本发明公开了一种考虑通信丢包的分散式电‑热耦合系统状态估计方法，该方法基于R‑ADMM算法，包括步骤：S1、设置迭代次数k＝0、算法终止条件和算法的松弛参数、惩罚参数，初始化电网和热网的边界变量、辅助变量；S2、计算并交换边界信息，根据相邻区域间的通信丢包状况更新辅助变量，更新迭代次数k＝k+1；S3、求解电网子问题和热网子问题，得到相应的状态估计值；S4、计算并判断残差是否达到算法终止条件，如果是则输出优化后的状态估计值，如果没有，则重复S2～S4，直至满足终止条件。本发明考虑了电网和热网在状态估计过程中交换边界信息时可能发生的通信丢包状况，在保障电网和热网运行独立性和信息隐私性的同时，又达到了集中协调优化的效果。

技术领域

本发明涉及电-热耦合系统状态估计的技术领域，尤其是指一种考虑通信丢包的分散式电-热耦合系统状态估计方法。

背景技术

热电联产机组相对于传统火电机组要更加节能和高效，近年来得到广泛的应用。电-热耦合系统通过电热联产机组将电网与热网联系了起来。为了监控电-热耦合系统的运行状态，需要对其执行状态估计。实际应用中，电网与热网是独立进行运行管理的，考虑到信息的隐私性，电网和热网并不能获取到对方全部的量测数据。因此，分散式优化方法更加适用于电-热耦合系统的状态估计。目前常采用的分散式算法为交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)，它可通过在电网与热网状态估计过程中交换少量边界信息来得到耦合的结果。但考虑到电网与热网间通信通道的故障可能性与不稳定性，边界信息可能并不能被相邻区域接收到，即可能发生通信丢包的状况。此时ADMM算法计算效率降低，需要较长时间才能达到收敛条件。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种考虑通信丢包的分散式电-热耦合系统状态估计方法，该方法基于R-ADMM(relaxed alternating directionmethod of multipliers)算法，较传统ADMM算法有更快的收敛速度，在通信丢包的场景下仍然能保持良好的收敛性能。它考虑了电网和热网在状态估计过程中交换边界信息时可能发生的通信丢包状况，在保护电网和热网的运行独立性和信息隐私性的同时，能够达到集中协调优化的效果，可以将其应用于大规模的综合能源系统。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种考虑通信丢包的分散式电-热耦合系统状态估计方法，所述电-热耦合系统由电网和热网构成，它们通过热电联产(combined heat and power,CHP)机组联系在一起，所述分散式电-热耦合系统状态估计方法基于R-ADMM算法，包括以下步骤：

S1、设置迭代次数k＝0、R-ADMM算法原始残差的终止条件ε^res、R-ADMM算法对偶残差的终止条件ε^dual及R-ADMM算法的松弛参数α与惩罚参数β；初始化各个电网区域、热网区域的边界变量与辅助变量，包括第k次迭代过程中与热网区域j相关联的电网区域i的边界变量辅助变量及第k次迭代过程中与电网区域i相关联的热网区域j的边界变量辅助变量

S2、根据边界变量和辅助变量计算各个电网区域和各个热网区域的边界信息，交换相邻相邻电网区域、热网区域的边界信息并根据相邻相邻电网区域、热网区域间的通信丢包状况更新辅助变量，更新迭代次数k＝k+1；

S3、根据辅助变量确定电网子问题与热网子问题的目标函数，分别求解电网子问题和热网子问题，得到相应的状态估计值，其中包含了边界变量的估计结果；

S4、通过辅助变量与求解得到的边界变量计算原始残差与对偶残差，判断残差是否达到算法终止条件，如果是则输出优化后的状态估计值，各个电网区域与热网区域的状态估计值即为所求电-热耦合系统的状态估计结果，如果没有，则重复步骤S2～S4，直到满足算法终止条件。

所述步骤S1包括以下步骤：