[发明专利]基于近端原子协调的数字配电网分布式状态估计方法

说明书

一种基于近端原子协调的数字配电网分布式状态估计方法：对于给定的包含多个区域的数字配电网，每个区域部署一个边缘计算装置，并输入各区域数字配电网的内部信息；各区域的边缘计算装置分别确定本区域的状态变量、区内约束矩阵和区间协调矩阵；各区域的边缘计算装置分别初始化状态估计的状态变量、原始拉格朗日乘子、对偶拉格朗日乘子；各区域的边缘计算装置采用近端原子协调算法求解基于半正定规划的原子化分布式状态估计问题，并与相邻区域的边缘计算装置进行信息交互；各区域的边缘计算装置全部完成信息交互后，更新迭代次数；各区域的边缘计算装置分别判断节点电压估计结果偏差是否大于估计收敛阈值。本发明有效提升了计算效率，减少了计算负担。

技术领域

本发明涉及一种数字配电网分布式状态估计方法。特别是涉及一种基于近端原子协调的数字配电网分布式状态估计方法。

背景技术

以大数据、物联网、边缘计算等为代表的新型数字化技术的蓬勃快速发展，加速了配电系统的数字化转型。边缘计算装置集数据采集、存储、计算和控制于一体，可以减少大量传感量测带来的数据传输负担，有效支撑数字配电网在边缘侧实现动态运行监控与经济调度调控。与此同时，以光伏、风电为代表的可再生能源高比例接入，使得配电系统的随机性和波动性显著增强。依托边缘计算装置实现高频率、高精度的分布式状态估计是数字配电网运行控制的基本要求。然而边缘计算装置算力资源有限，且配电网中量测时间尺度、精度各异，如何充分利用多源异构量测数据信息并兼顾边缘计算装置资源约束，部署高效可靠的状态估计，对提升数字配电网的状态感知能力，满足高级应用需求具有重要意义。

目前，配电网分布式状态估计主要分为分层式与分布式结构。分层式结构是指在各子区域上层存在一个集中协调器，各子区域的估计器与集中协调器进行信息交互。相对于分层式结构，分布式结构不存在集中协调器，各子区域通过与相邻区域进行信息交互，实现全局的协调一致，更加适合应用于边缘计算装置。为了实现状态估计的快速收敛，区域内部的求解主流的方法是高斯-牛顿法迭代求解，但状态估计问题存在非凸性，若初值点选取不当可能陷入局部最优解，并带来收敛性问题。因此，为提升状态估计的可靠性与计算速度，有必要建立新的分布式状态估计模型并提出相应的求解方法。

基于近端原子协调的数字配电网分布式状态估计方法充分考虑数字配电系统的多源量测数据，融合微型同步相量量测D-PMU和传统量测数据(数据采集与监视控制系统SCADA量测和高级量测体系AMI量测)，实现多源量测数据的综合利用，采用半正定规划方法实现状态估计的凸优化求解，可以在保证精度的前提下有效解决状态估计的收敛性问题。考虑到边缘计算设备的算力资源约束，采用近端原子协调(PAC)算法协调各边缘计算装置交互边界信息，实现状态估计全局的快速迭代收敛，保证状态估计的高效执行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，为了克服现的技术的不足，提供一种能够实现状态估计问题的整体高效快速求解的基于近端原子协调的数字配电网分布式状态估计方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于近端原子协调的数字配电网分布式状态估计方法，包括如下步骤：

1)对于给定的包含多个区域的数字配电网，每个区域部署一个边缘计算装置，并输入各区域数字配电网的内部拓扑连接关系，边界连接关系，线路阻抗参数，负荷、分布式电源的接入位置及容量以及多源量测数据的配置信息；设置迭代次数τ＝0、估计收敛阈值∈；

2)各区域的边缘计算装置分别依据步骤1)中区域数字配电网的内部拓扑连接关系、边界连接关系及多源量测数据的配置信息，确定本区域的状态估计的状态变量、区内约束矩阵和区间协调矩阵；

3)各区域的边缘计算装置分别初始化状态估计的状态变量、原始拉格朗日乘子、对偶拉格朗日乘子；

4)各区域的边缘计算装置分别获取状态估计时刻的多源量测数据、依据所述的区内约束矩阵和区间协调矩阵，采用近端原子协调算法求解基于半正定规划的原子化分布式状态估计问题，并与相邻区域的边缘计算装置进行信息交互；