基于自校正控制的电力系统分布式计算 application of the self-tuning control method to distributed computing of power systems.pdfVIP

第34卷第lo期 电力系统自动化 V01．34No．10 of AutomationElectricPower 2010年5月25日 Systems 25，2010 May 基于自校正控制的电力系统分布式计算 李 兢，沈 沉，陈 颖，刘 锋 (清华大学电机系电力系统国家重点实验室，北京市100084) 摘要：分布式计算一方面要求算法收敛性好、通信次数少、计算速度快，另一方面要求通信交换的 数据边界化，解除子分区同构限制，保证各分区内部资源的私有性。针对这些要求，文中尝试从控 制理论这一角度来分析分布式计算的分解协调问题，通过建立分布式计算过程的控制系统模型，使 用自校正控制的方法构建新的分布式算法。基于自校正控制方法的分布式计算能够在保证通信数 据边界化的同时，有效降低通信次数，提高算法的收敛速度。算例测试结果验证了所提出的方法的 有效性。 关键词：分布式计算；控制理论；自校正；电力系统 0 引言 使用全网收缩的雅可比矩阵的逆矩阵作为边界 协调计算的修正矩阵是传统分布式计算主要采用的 方法[1。7]。虽然这类分布式算法的收敛性都比较好， 迭代次数少，通信资源消耗低，但通常需要同构的分 区计算环境。同时，为了得到全网收缩的雅可比矩 1 系统模型 阵，各分区需要按照协调侧的要求，上传分区等值导 纳矩阵、阻抗矩阵或者其他形式的矩阵(如端口逆矩 阵等)，这在一定程度上限制了电力系统分布式计算 的发展和应用。为了解决这一问题，文献E8一103研 f，(工(忌))=y(忌) Newton-GMRES(m) 究提出了以Jacobian—Free ．{厨(七)一Ax(k) (1) (JFNG)方法为代表的具有通信数据边界化特点的 Ix(k)+Ax(k)一x(k+1) 分布式算法。这类算法只需要交换边界节点状态量 数据，不必传递各分区等值导纳矩阵或阻抗矩阵，同 时也不需要了解各分区内算法的实现细节，从而解 除了各分区计算环境同构的限制，有利于开发出通 用的分解协调接口，满足电力系统不同的计算需求。 基于JFNG方法的分布式计算在协调计算时采 用的修正矩阵是由一个初始阵(一般取单位阵)向全 网收缩雅可比矩阵进行逼近时生成的一些中间矩 阵，使得该算法收敛性较差，迭代次数较高，通信次 数较多，仍然有其局限性。因此，设计既能保持交换 信息边界化又能保持较高收敛性的分解协调计算方 文献[8—9]提出可通过不动点迭代方式求解边 法，是目前电力系统分布式仿真研究的一个重要方 界协调方程，实现全网一体化仿真分析的分解协调 向。 本文从控制理论角度分析分布式计算口¨，首先 边界分区的切分方式，可将附录A图A2所示电网 收稿日期：2010一01—13；修回日期：2010一01—26。 国家自然科学基金资助项目；清华信息科学与技 术国家实验室(筹)资助项目。 一18— 万方数据 ·运行可靠性与广域安全防御· 李兢。等基于自校正控制的电力系统分布式计算 分，其一般形式如下： f，l(工1，In，xtB，工1B’)一0 I，2(x2．1n，z2B，z2B’)=0 Y。。(志)，^。分别表示分区，z的输入量、输出量和内 {