專利名稱：：一種在線電壓穩(wěn)定安全評(píng)估系統(tǒng)的智能網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在電力系統(tǒng)運(yùn)行、安全監(jiān)控系統(tǒng)中安全穩(wěn)定評(píng)估方法，屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于電力調(diào)度自動(dòng)化的
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)，隨著負(fù)荷需求的不斷增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)也正逐步邁入遠(yuǎn)距離、大容量、超高壓輸電時(shí)代，這樣能夠優(yōu)化資源配置、提高發(fā)電效率、增強(qiáng)供電可靠性。但是，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，調(diào)度復(fù)雜性隨之增加，系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題更加突出。特別是電力工業(yè)的打破壟斷、解除管制、引入競(jìng)爭(zhēng)、建立電力市場(chǎng)的體制改革，迫使電力企業(yè)充分利用現(xiàn)有的設(shè)備以追求一種經(jīng)濟(jì)性的管理目標(biāo)，通過(guò)價(jià)格與市場(chǎng)充分挖掘輸電系統(tǒng)的輸電能力，從而導(dǎo)致電力系統(tǒng)的運(yùn)行逐步接近其穩(wěn)定極限。近些年來(lái)，世界各地發(fā)生了多起電壓崩潰的事故，例如1978年12月19日法國(guó)電網(wǎng)的事故；1987年日本東京大停電三小時(shí)，都是由于負(fù)荷的快速持續(xù)增加，導(dǎo)致電壓跌落甚至崩潰；1996年7月2日，愛(ài)達(dá)荷州輸電線路發(fā)生的故障使美國(guó)西部15個(gè)州和加拿大及墨西哥的部分地區(qū)斷電，大約200萬(wàn)人的工作生活受到影響；還有2003年8月14日美、加大停電事故，使美加中東部近5000萬(wàn)人在瞬間失去了他們賴以生存的電力供應(yīng)。電壓崩潰事故的屢屢發(fā)生，引起了電力工作者的關(guān)注，并使電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外所發(fā)生一些電力系統(tǒng)事故可以看出電網(wǎng)發(fā)生電壓失穩(wěn)往往是從某一個(gè)或某幾個(gè)電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，進(jìn)而波及到其它節(jié)點(diǎn)，最終導(dǎo)致整個(gè)地區(qū)或系統(tǒng)電壓崩潰。為能夠分析及仿真系統(tǒng)在正常工況、預(yù)想事故集下的運(yùn)行行為(電壓穩(wěn)定)，指出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，并對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)視，開(kāi)發(fā)與研制快速、實(shí)用的在線電壓穩(wěn)定安全評(píng)估系統(tǒng)，不僅是對(duì)運(yùn)行中的電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控、分析的重要手段，同時(shí)也是減少和避免電力系統(tǒng)因電壓失穩(wěn)而導(dǎo)致大停電事故發(fā)生的重要保證。隨著能量管理系統(tǒng)SCADA/EMS的快速發(fā)展和不斷成熟、電壓穩(wěn)定理論的不斷完善以及計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，在線電壓穩(wěn)定安全評(píng)估系統(tǒng)也得到了快速發(fā)展，在及時(shí)采取有效措施防止電壓失穩(wěn)、提高輸電網(wǎng)送電的經(jīng)濟(jì)性、保障電網(wǎng)的優(yōu)化控制乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展扮演著越來(lái)越重要的角色?，F(xiàn)有的在線電壓穩(wěn)定安全評(píng)估系統(tǒng)中，對(duì)于電網(wǎng)薄弱節(jié)點(diǎn)判定所采用的電壓穩(wěn)定指標(biāo)都是單獨(dú)基于P-V(有功功率-電壓)曲線或Q-ν(無(wú)功功率-電壓)曲線的極限點(diǎn)信息。而且認(rèn)為每一種指標(biāo)與系統(tǒng)某種特定運(yùn)行狀態(tài)有著緊密的關(guān)系，如與有功負(fù)荷相關(guān)，或者與無(wú)功負(fù)荷相關(guān)等。因此，對(duì)于不同的運(yùn)行工況，調(diào)度員都是有選擇性地單獨(dú)采用某個(gè)具體的電壓穩(wěn)定指標(biāo)進(jìn)行電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)的辨識(shí)。其中，尤以基于系統(tǒng)靜態(tài)模型，從電壓和無(wú)功功率關(guān)系來(lái)分析電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的模態(tài)分析應(yīng)用最為廣泛。此外，為了加快計(jì)算速度，實(shí)現(xiàn)在線電網(wǎng)電壓穩(wěn)定安全評(píng)估，所采用的分布式計(jì)算模型一般是基于多機(jī)分?jǐn)偟娜蝿?wù)分配策略，或根據(jù)電力系統(tǒng)特有的分層分區(qū)域特性的基于區(qū)域故障集的任務(wù)分配策略，計(jì)算平臺(tái)一般為同構(gòu)的PC集群。這種傳統(tǒng)的基于獨(dú)立、具體電壓穩(wěn)定指標(biāo)的電網(wǎng)薄弱節(jié)點(diǎn)辨識(shí)方法和同構(gòu)PC集群架構(gòu)的分布式計(jì)算模型的在線電壓穩(wěn)定安全評(píng)估系統(tǒng)可以滿足當(dāng)前系統(tǒng)在線運(yùn)行的要求，但考慮到實(shí)際電力系統(tǒng)中負(fù)荷的非線性特性和動(dòng)態(tài)特性，以及子任務(wù)計(jì)算執(zhí)行時(shí)間事先難以確定時(shí)，這種傳統(tǒng)的在線電壓穩(wěn)定安全評(píng)估系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法存在著如下的缺點(diǎn)(1)有選擇性地單獨(dú)采用某個(gè)具體的電壓穩(wěn)定指標(biāo)進(jìn)行電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)的辨識(shí)時(shí)，是從負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)電壓影響的不同角度來(lái)進(jìn)行分析，因而有一定的局限性，而且得到的結(jié)果差別也很大；(2)采用基于同構(gòu)的PC集群分布式計(jì)算模型，當(dāng)遇到分布式任務(wù)中的子任務(wù)計(jì)算執(zhí)行時(shí)間事先難以確定時(shí)，采用多機(jī)分?jǐn)偟娜蝿?wù)分配策略會(huì)有計(jì)算資源得不到充分利用的問(wèn)題；(3)在實(shí)際應(yīng)用中，我們手邊可利用的計(jì)算資源大多為異構(gòu)的PC機(jī)，這些PC機(jī)的性能是不一樣的，甚至區(qū)別很大。若利用異構(gòu)的PC機(jī)構(gòu)成一個(gè)分布式計(jì)算系統(tǒng)，不管采用多機(jī)分?jǐn)傔€是采用基于區(qū)域故障集的任務(wù)分配策略，系統(tǒng)總的計(jì)算時(shí)耗取決于系統(tǒng)中最慢計(jì)算節(jié)點(diǎn)對(duì)故障的處理時(shí)間。性能強(qiáng)的計(jì)算機(jī)勢(shì)必得不到充分地利用，浪費(fèi)了本來(lái)可利用的計(jì)算資源。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種在線電壓穩(wěn)定安全評(píng)估系統(tǒng)的智能計(jì)算網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點(diǎn)。本發(fā)明在線電壓穩(wěn)定安全評(píng)估系統(tǒng)的智能計(jì)算網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟①根據(jù)計(jì)算需求，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下搭建計(jì)算網(wǎng)格，并在計(jì)算網(wǎng)格中指定的計(jì)算機(jī)上分別開(kāi)啟協(xié)調(diào)管理器引擎、計(jì)算管理器引擎、計(jì)算節(jié)點(diǎn)引擎、監(jiān)視客戶端引擎以及終端瀏覽器；②協(xié)調(diào)管理器引擎從SCADA/EMS系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)斷面數(shù)據(jù)；③計(jì)算管理器引擎對(duì)協(xié)調(diào)管理器引擎獲取的實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行潮流收斂性校驗(yàn)，然后進(jìn)行系統(tǒng)故障排序，篩選出N個(gè)嚴(yán)重故障，生成若干計(jì)算子任務(wù)，形成計(jì)算任務(wù)池；④各計(jì)算節(jié)點(diǎn)中的計(jì)算節(jié)點(diǎn)引擎利用多線程技術(shù)開(kāi)啟一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)線程，通過(guò)TCP/IP協(xié)議與計(jì)算管理器引擎通信，申請(qǐng)計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給計(jì)算管理器引擎；⑤計(jì)算管理器引擎根據(jù)各計(jì)算節(jié)點(diǎn)發(fā)送的計(jì)算結(jié)果，生成綜合考慮有功負(fù)荷及無(wú)功負(fù)荷影響的混合電壓穩(wěn)定指標(biāo)信息，通過(guò)對(duì)該指標(biāo)信息排序辨識(shí)出電網(wǎng)薄弱節(jié)點(diǎn)；⑥將辨識(shí)出的電網(wǎng)薄弱節(jié)點(diǎn)信息寫(xiě)入計(jì)算網(wǎng)格中的數(shù)據(jù)庫(kù)，終端瀏覽器利用計(jì)算網(wǎng)格中的Web服務(wù)器周期性刷新，以圖形和/或表格方式顯示電壓穩(wěn)定安全評(píng)估結(jié)果。其中，計(jì)算管理器引擎利用各計(jì)算節(jié)點(diǎn)發(fā)送的計(jì)算結(jié)果生成混合電壓穩(wěn)定指標(biāo)的方法包括以下步驟對(duì)母線電壓變化指標(biāo)和無(wú)功裕度指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)數(shù)據(jù)v_和Q_；從無(wú)量綱化處理后的指標(biāo)數(shù)據(jù)中，找出兩種指標(biāo)的最大和Q_*，組成一個(gè)新的目標(biāo)點(diǎn)(V_*,Q_*)；通過(guò)公式VQ_=0.5(v_-v_*)2+0.5(Q_-Q_*)2計(jì)算得到每一電網(wǎng)母線的混合電壓穩(wěn)定指標(biāo)VQ_。計(jì)算節(jié)點(diǎn)引擎、協(xié)調(diào)管理器引擎和計(jì)算管理器引擎優(yōu)選采用FTP文件傳輸技術(shù)傳輸文件。協(xié)調(diào)管理器引擎優(yōu)選采用目錄事件異步通知方法監(jiān)視指定的文件夾，從SCADA/EMS系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)斷面數(shù)據(jù)。本發(fā)明方法中，當(dāng)某計(jì)算節(jié)點(diǎn)的計(jì)算超時(shí)后，空閑的計(jì)算節(jié)點(diǎn)會(huì)向計(jì)算管理器引擎發(fā)送請(qǐng)求搶占超時(shí)未完成的計(jì)算子任務(wù)，對(duì)于由此引起的多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)執(zhí)行相同計(jì)算子任務(wù)的情況，當(dāng)計(jì)算管理器引擎收到其中一個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)返回的計(jì)算結(jié)果后，終止其它計(jì)算節(jié)點(diǎn)對(duì)相同計(jì)算子任務(wù)的處理，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)負(fù)載均衡。本發(fā)明方法中，計(jì)算管理器引擎自動(dòng)檢測(cè)新上線和下線的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，給新上線的處于空閑狀態(tài)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)分配計(jì)算子任務(wù)，將下線的計(jì)算節(jié)點(diǎn)未完成的計(jì)算子任務(wù)設(shè)置為未處理狀態(tài)并轉(zhuǎn)移給其它計(jì)算節(jié)點(diǎn)處理，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。本發(fā)明方法中，計(jì)算管理器引擎自動(dòng)檢測(cè)各計(jì)算節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)計(jì)算節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障后，將該計(jì)算節(jié)點(diǎn)正在處理的計(jì)算子任務(wù)設(shè)置為未處理狀態(tài)并轉(zhuǎn)移給其它計(jì)算節(jié)點(diǎn)處理，從而實(shí)現(xiàn)智能容錯(cuò)。本發(fā)明方法能最大限度地挖掘每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力，有效克服了傳統(tǒng)在線電壓穩(wěn)定安全評(píng)估系統(tǒng)中計(jì)算資源得不到充分利用的問(wèn)題，并能有效地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)負(fù)荷均衡，具有良好的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展性與容錯(cuò)性。此外，本發(fā)明方法提出的混合電壓穩(wěn)定指標(biāo)能綜合反映有功和無(wú)功功率對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓的影響，系統(tǒng)判定電網(wǎng)薄弱節(jié)點(diǎn)，從全面的角度為電力工程師提供綜合的參考信息。圖1為本發(fā)明在線電壓穩(wěn)定安全評(píng)估系統(tǒng)的智能計(jì)算網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為計(jì)算節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)線程的流程圖；圖3為IEEElO機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明在線電壓穩(wěn)定安全評(píng)估系統(tǒng)的智能計(jì)算網(wǎng)格是在Intranet(以太局域網(wǎng))或Internet(廣域互聯(lián)網(wǎng))網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，由關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)l、Web服務(wù)器2并結(jié)合本發(fā)明提出的協(xié)調(diào)管理器引擎4、計(jì)算管理器引擎3，加上計(jì)算節(jié)點(diǎn)引擎7、監(jiān)視客戶端引擎5以及終端瀏覽器6所構(gòu)成的計(jì)算網(wǎng)格。協(xié)調(diào)管理器引擎4負(fù)責(zé)與電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集/能量管理系統(tǒng)(SCADA/EMS-SupervisoryControlandDataAcquisition/EnergyManagementSystem)8通信，接收電網(wǎng)實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)斷面數(shù)據(jù)，控制計(jì)算管理器引擎3，同時(shí)協(xié)調(diào)整個(gè)計(jì)算網(wǎng)格的運(yùn)行，接受客戶端的連接請(qǐng)求，接受計(jì)算管理器引擎3發(fā)回的結(jié)果，并把有效數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。計(jì)算管理器引擎3是該計(jì)算網(wǎng)格中的核心模塊。它接受協(xié)調(diào)管理器引擎4發(fā)送過(guò)來(lái)的指令與數(shù)據(jù)，對(duì)電網(wǎng)實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行潮流校驗(yàn)，故障排序，生成并分配計(jì)算任務(wù)，協(xié)調(diào)計(jì)算節(jié)點(diǎn)V完成計(jì)算，存儲(chǔ)計(jì)算節(jié)點(diǎn)V發(fā)送回的計(jì)算結(jié)果，并完成電網(wǎng)薄弱節(jié)點(diǎn)的判定。計(jì)算管理器引擎3與協(xié)調(diào)管理器引擎4聯(lián)系非常緊密，兩者既可在不同的物理計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，也可放在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。監(jiān)視客戶端引擎5主要用來(lái)監(jiān)視與控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，具有人機(jī)交互的界面。用戶可通過(guò)該引擎了解當(dāng)前計(jì)算網(wǎng)格內(nèi)的所有服務(wù)器、客戶端的狀態(tài)及計(jì)算節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀況。對(duì)于若干個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)引擎7，運(yùn)行于性能不一的物理計(jì)算機(jī)上(異構(gòu)PC機(jī))，它們的具體任務(wù)就是根據(jù)自身的計(jì)算能力向計(jì)算管理器引擎3發(fā)出計(jì)算請(qǐng)求，并接收由計(jì)算管理器引擎3發(fā)送來(lái)的子任務(wù)，完成電壓穩(wěn)定計(jì)算，返回計(jì)算結(jié)果至計(jì)算管理器引擎3。終端瀏覽器6則周期性進(jìn)行刷新，以圖形或表格方式顯示電壓穩(wěn)定安全評(píng)估結(jié)^ο該計(jì)算網(wǎng)格需要完成由若干任務(wù)(如故障集)構(gòu)成的大規(guī)模在線電壓穩(wěn)定安全評(píng)估，這些任務(wù)將會(huì)同時(shí)分散到該計(jì)算網(wǎng)格中不同的計(jì)算節(jié)點(diǎn)7’進(jìn)行計(jì)算。參照?qǐng)D1，本在線電壓穩(wěn)定安全評(píng)估系統(tǒng)的智能計(jì)算網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)方法如下(1)根據(jù)計(jì)算需求在Intranet(以太局域網(wǎng))或Internet(廣域互聯(lián)網(wǎng))網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，搭建計(jì)算網(wǎng)格，并在指定的物理計(jì)算機(jī)上分別開(kāi)啟協(xié)調(diào)管理器引擎4、計(jì)算管理器引擎3、計(jì)算節(jié)點(diǎn)引擎7、監(jiān)視客戶端引擎5以及終端瀏覽器6。其中，協(xié)調(diào)管理器引擎4采用目錄事件異步通知方法監(jiān)視特定的文件夾，用于獲取來(lái)自SCADA/EMS系統(tǒng)8的實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)斷面數(shù)據(jù)。(2)協(xié)調(diào)管理器引擎4檢測(cè)到有新的SCADA/EMS系統(tǒng)8的實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)斷面數(shù)據(jù)到來(lái)，通知計(jì)算管理器引擎3。(3)計(jì)算管理器引擎3對(duì)該實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)斷面數(shù)據(jù)首先進(jìn)行潮流收斂性校驗(yàn)。校驗(yàn)工具可采用當(dāng)前成熟的、在電力調(diào)度中心使用的任意商用潮流算法。如果潮流校驗(yàn)成功，計(jì)算管理器引擎3進(jìn)行系統(tǒng)故障排序。最終篩選出N個(gè)嚴(yán)重故障，N由用戶自定義。故障排序方法可采用成熟的、在電力調(diào)度中心使用的任意商用軟件算法。計(jì)算管理器引擎3進(jìn)一步生成計(jì)算子任務(wù)，形成計(jì)算任務(wù)池，用于計(jì)算網(wǎng)格中的計(jì)算節(jié)點(diǎn)7’進(jìn)行電壓穩(wěn)定計(jì)算。本實(shí)施例定義了一種結(jié)構(gòu)體類型數(shù)組CIRCUIT_TASK_ARRAY作為計(jì)算任務(wù)池來(lái)分割和存儲(chǔ)計(jì)算任務(wù)信息，每一個(gè)數(shù)組元素包含了一個(gè)計(jì)算子任務(wù)的詳細(xì)信息，如流水編號(hào)、任務(wù)狀態(tài)、任務(wù)中包含的母線個(gè)數(shù)、任務(wù)類型、計(jì)算結(jié)果、任務(wù)處理時(shí)間。該結(jié)構(gòu)體定義如下typedefstructcircuit_task//{unsignedinttask_number；//任務(wù)、流水編號(hào)charstate；//任務(wù)狀態(tài)，0未處理，1正在處理，2已處理unsignedintCurve_number；//chartask_type；//任務(wù)類型，1計(jì)算P-V曲線，2計(jì)算Q-V曲線CStringresult；//存儲(chǔ)計(jì)算結(jié)果DWORDhandle_time；//記錄任務(wù)處理時(shí)間}CIRCUIT_TASK；計(jì)算任務(wù)類型分為計(jì)算母線P-V曲線、Q-V曲線兩種。母線P-V曲線任務(wù)和Q-V曲線任務(wù)由程序根據(jù)來(lái)自SCADA/EMS系統(tǒng)8的實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)斷面數(shù)據(jù)中的母線數(shù)量自動(dòng)生成。定義了結(jié)構(gòu)體類型數(shù)組PV_CURVE_ARRAY和QV_CURVE_ARRAY，用來(lái)存儲(chǔ)需要計(jì)算P-V曲線和Q-V曲線的母線信息。其結(jié)構(gòu)體定義如下structPV_Curve{intnBusNum；//母線號(hào)charnName[10];//母線名稱}；structQV_Curve{intnBusNum；//母線號(hào)CharnName[10];//母線名稱doublefBegin,fEnd；//計(jì)算Q-V曲線的起始、結(jié)束電壓doublefSt印Size；//計(jì)算Q-V曲線的電壓步長(zhǎng)}；生成包含計(jì)算母線P-V曲線和Q-V曲線信息的結(jié)構(gòu)體類型數(shù)組之后，程序開(kāi)始對(duì)其進(jìn)行任務(wù)分割。根據(jù)計(jì)算任務(wù)類型和每個(gè)計(jì)算任務(wù)所包含的母線個(gè)數(shù)(由用戶定義)，生成任務(wù)數(shù)組(任務(wù)池)CIRCUIT_TASK_ARRAY。(4)此時(shí)，該計(jì)算網(wǎng)格中運(yùn)行于不同計(jì)算性能的物理計(jì)算機(jī)(計(jì)算節(jié)點(diǎn))上的計(jì)算節(jié)點(diǎn)引擎7，利用多線程技術(shù)，并根據(jù)該計(jì)算節(jié)點(diǎn)的CPU個(gè)數(shù)開(kāi)啟一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)線程。該網(wǎng)絡(luò)線程通過(guò)TCP/IP協(xié)議在計(jì)算網(wǎng)格中與計(jì)算管理器引擎3進(jìn)行通信，并申請(qǐng)計(jì)算子任務(wù)。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)線程的執(zhí)行流程如圖2所示。在處理計(jì)算任務(wù)的時(shí)候，根據(jù)計(jì)算任務(wù)的類型，程序自動(dòng)生成計(jì)算P-V曲線或者Q-V曲線所必須的文件，然后進(jìn)行計(jì)算，最后從得到的計(jì)算結(jié)果文件中搜索母線所對(duì)應(yīng)的電壓變化指標(biāo)(可由P-V曲線結(jié)果數(shù)據(jù)獲得)和無(wú)功裕度指標(biāo)(可由Q-V曲線結(jié)果數(shù)據(jù)獲得)，并將這兩個(gè)指標(biāo)信息發(fā)送給計(jì)算管理器引擎3。計(jì)算P-V曲線或者Q-V曲線方法可采用成熟的、在電力調(diào)度中心使用的任意商用軟件算法。此外，不同的網(wǎng)絡(luò)線程在執(zhí)行不同的計(jì)算子任務(wù)時(shí)，使用到的一些數(shù)據(jù)文件(如實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)斷面數(shù)據(jù)、參數(shù)及監(jiān)視文件)是相同的，而這些文件最初保存在運(yùn)行協(xié)調(diào)管理器引擎4的計(jì)算機(jī)上。為了提高該計(jì)算網(wǎng)格運(yùn)行效率以及保證文件傳輸?shù)目煽啃?，本發(fā)明提出使用FTP文件傳輸技術(shù)。考慮到網(wǎng)絡(luò)線程之間需要實(shí)現(xiàn)文件的共享，對(duì)此，本實(shí)施例定義了全局的fileNumber變量及各個(gè)網(wǎng)絡(luò)線程的局部fileNumber變量，并建立了一個(gè)FTP客戶端的互斥鎖MUTEX_OF_FTP_CLIENT。任何時(shí)刻，只能有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)線程獲得該互斥鎖，下載最新的實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)斷面數(shù)據(jù)及其它一些計(jì)算所需文件之后，更新全局fileNumber變量及本身的局部fileNumber變量。當(dāng)其它網(wǎng)絡(luò)線程獲得計(jì)算子任務(wù)時(shí)，先對(duì)比全局fileNumber變量與本身的局部fileNumber變量，若一致則不需要更新這些數(shù)據(jù)文件，直接執(zhí)行計(jì)算子任務(wù)；反之，則獲得互斥鎖MUTEX_OF_FTP_CLIENT，下載實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)斷面數(shù)據(jù)及其它一些計(jì)算所需文件，并修改全局fileNumber變量及本身的局部fileNumber變量。本發(fā)明提出的在線電壓穩(wěn)定安全評(píng)估計(jì)算網(wǎng)格平臺(tái)，針對(duì)計(jì)算節(jié)點(diǎn)7’，還具備下面3種智能功能(a)該計(jì)算網(wǎng)格具有自動(dòng)負(fù)載均衡功能，即如果某一計(jì)算節(jié)點(diǎn)V計(jì)算超時(shí)，那么空閑的計(jì)算節(jié)點(diǎn)7’會(huì)向計(jì)算管理器發(fā)送請(qǐng)求搶占未完成的計(jì)算子任務(wù)。而原先未完成計(jì)算子任務(wù)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)繼續(xù)處理計(jì)算子任務(wù)，這樣就有兩個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)同時(shí)計(jì)算一個(gè)子任務(wù)。在這種情況下，最先完成計(jì)算子任務(wù)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)把計(jì)算結(jié)果發(fā)送給計(jì)算管理器引擎，而未完成子任務(wù)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)將會(huì)被停止計(jì)算，計(jì)算結(jié)果被丟棄。(b)該計(jì)算網(wǎng)格具有自動(dòng)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展功能，即平臺(tái)增刪計(jì)算節(jié)點(diǎn)時(shí)，計(jì)算管理器引擎3能夠?qū)ζ渥詣?dòng)做出反應(yīng)，在無(wú)人干涉的情況下完成計(jì)算子任務(wù)的分配。計(jì)算管理器引擎3作為服務(wù)端，計(jì)算節(jié)點(diǎn)V作為客戶端，采用了一個(gè)服務(wù)器對(duì)應(yīng)多個(gè)客戶端的架構(gòu)，并且在進(jìn)行電壓穩(wěn)定分析時(shí)，子任務(wù)之間不需要進(jìn)行交互。當(dāng)某一計(jì)算節(jié)點(diǎn)7’離開(kāi)系統(tǒng)(即“下線”)時(shí)，計(jì)算管理器引擎3能夠自動(dòng)把該計(jì)算節(jié)點(diǎn)未完成的子任務(wù)置為未處理狀態(tài)并轉(zhuǎn)移給其它計(jì)算節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理，從而使整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)不會(huì)受到影響。同樣，當(dāng)計(jì)算平臺(tái)正在運(yùn)行時(shí)，如果一個(gè)外部的計(jì)算節(jié)點(diǎn)V連接至計(jì)算管理器引擎3并驗(yàn)證成功后(即“上線”)，計(jì)算節(jié)點(diǎn)初始化為空閑狀態(tài)，計(jì)算管理器引擎3將為該計(jì)算節(jié)點(diǎn)分配未處理的計(jì)算子任務(wù)，其它計(jì)算節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行不會(huì)受到任何影響。(c)該計(jì)算網(wǎng)格具有智能容錯(cuò)功能，即當(dāng)某一計(jì)算節(jié)點(diǎn)V在計(jì)算子任務(wù)的過(guò)程中出現(xiàn)故障，無(wú)法繼續(xù)工作時(shí)，計(jì)算管理器引擎3會(huì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)此情況，同時(shí)把該計(jì)算節(jié)點(diǎn)正在處理的計(jì)算子任務(wù)置為未處理狀態(tài)，然后分配給空閑的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，在一定程度上避免了因某一計(jì)算節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)限等待的情形。(5)計(jì)算管理器引擎3對(duì)計(jì)算節(jié)點(diǎn)7’發(fā)送回來(lái)的母線電壓變化指標(biāo)信息和無(wú)功裕度指標(biāo)信息進(jìn)行匯總和分類，并最終形成一個(gè)綜合考慮有功負(fù)荷及無(wú)功負(fù)荷影響的混合電壓穩(wěn)定指標(biāo)，用于電網(wǎng)薄弱節(jié)點(diǎn)的辨識(shí)。該混合電壓穩(wěn)定指標(biāo)生成過(guò)程如下(a)應(yīng)用成熟、公開(kāi)的標(biāo)準(zhǔn)化處理方法對(duì)母線電壓變化指標(biāo)和無(wú)功裕度指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)數(shù)據(jù)V_和Q_；(b)從無(wú)量綱化處理后的指標(biāo)數(shù)據(jù)中，找出兩種指標(biāo)的最大和Q_*，組成一個(gè)新的目標(biāo)點(diǎn)(V_*，Q_*)；(c)應(yīng)用下面的平方和加權(quán)方法，最終得到每一電網(wǎng)母線的混合電壓穩(wěn)定指標(biāo)VQ_。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>對(duì)該混合電壓穩(wěn)定指標(biāo)進(jìn)行升序排列，排在前面的即為電網(wǎng)電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點(diǎn)。對(duì)于某一具體故障Ni,如選取前M個(gè)節(jié)點(diǎn)為電網(wǎng)在該故障下最薄弱節(jié)點(diǎn)集合SMi。而對(duì)于有N個(gè)故障情況時(shí)，全系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點(diǎn)為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(6)將辨識(shí)出的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點(diǎn)信息寫(xiě)入到計(jì)算網(wǎng)格中的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)1中。終端瀏覽器6則利用計(jì)算網(wǎng)格中的Web服務(wù)器2周期性進(jìn)行刷新，以圖形和/或表格方式顯示出電壓穩(wěn)定安全評(píng)估結(jié)果。本發(fā)明可以由計(jì)算管理器引擎3將辨識(shí)出的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點(diǎn)信息發(fā)送給協(xié)調(diào)管理器引擎4，由協(xié)調(diào)管理器引擎4把有效數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)1。也可以由計(jì)算管理器引擎3直接將辨識(shí)出的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點(diǎn)信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)1。下面以國(guó)內(nèi)某實(shí)際電網(wǎng)系統(tǒng)和IEEElO機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)為例，進(jìn)一步說(shuō)明一、用國(guó)內(nèi)某實(shí)際電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)本發(fā)明提出的計(jì)算網(wǎng)格進(jìn)行系統(tǒng)性能測(cè)試。該實(shí)際系統(tǒng)由97臺(tái)發(fā)電機(jī)，387個(gè)負(fù)荷，1101條母線，1485條交流線路及6條高壓直流輸電線路構(gòu)成。對(duì)系統(tǒng)的114個(gè)單線故障(500KV等級(jí)線路)，81個(gè)切機(jī)故障，64個(gè)雙回線路故障，共計(jì)259個(gè)故障進(jìn)行分析。為了進(jìn)行測(cè)試，搭建了由5臺(tái)異構(gòu)的計(jì)算機(jī)構(gòu)成的以太網(wǎng)計(jì)算網(wǎng)格。該計(jì)算網(wǎng)格中的計(jì)算資源配置如表1所示。表1計(jì)算資源配置信息一覽表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>其中，Cl，C2為普通的PC機(jī)，Si，S2，S3為高性能服務(wù)器。測(cè)試中，該5臺(tái)計(jì)算機(jī)都作為計(jì)算節(jié)點(diǎn)；此外，協(xié)調(diào)管理器引擎、計(jì)算管理器引擎運(yùn)行在Cl上。設(shè)計(jì)了三種測(cè)試方案⑴僅Sl參與計(jì)算；(ii)Sl，S2，S3參與計(jì)算;(iii)Sl，S2，S3與C2參與計(jì)算。計(jì)算時(shí)間如表2所示。表3給出了不同測(cè)試方案下各計(jì)算節(jié)點(diǎn)完成的任務(wù)數(shù)。表2不同測(cè)試方案下的計(jì)算時(shí)間<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>從表2和表3的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，隨著計(jì)算節(jié)點(diǎn)的增加，總的計(jì)算時(shí)間減少，并且性能優(yōu)良的計(jì)算節(jié)點(diǎn)完成了較多的任務(wù)，充分挖掘了計(jì)算網(wǎng)格中計(jì)算資源的計(jì)算能力。二、根據(jù)本發(fā)明提出的在線電壓穩(wěn)定安全評(píng)估智能計(jì)算網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)方法，以IEEElO機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)作為測(cè)試算例進(jìn)行電網(wǎng)薄弱節(jié)點(diǎn)辨識(shí)。IEEElO機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所7J\ο表4分別給出了不同運(yùn)行工況下采用本發(fā)明提出的混合電壓穩(wěn)定指標(biāo)與傳統(tǒng)的模態(tài)分析、電壓變化指標(biāo)(P-V曲線)、無(wú)功裕度指標(biāo)(Q-V曲線)得到的電網(wǎng)薄弱節(jié)點(diǎn)。表4不同運(yùn)行工況下多種電壓穩(wěn)定指標(biāo)得到的薄弱節(jié)點(diǎn)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>由表可以看出，本發(fā)明提出的混合電壓穩(wěn)定指標(biāo)在一定程度上能綜合反映有功和無(wú)功功率對(duì)電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的影響。權(quán)利要求在線電壓穩(wěn)定安全評(píng)估系統(tǒng)的智能計(jì)算網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟①根據(jù)計(jì)算需求，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下搭建計(jì)算網(wǎng)格，并在計(jì)算網(wǎng)格中指定的計(jì)算機(jī)上分別開(kāi)啟協(xié)調(diào)管理器引擎、計(jì)算管理器引擎、計(jì)算節(jié)點(diǎn)引擎、監(jiān)視客戶端引擎以及終端瀏覽器；②協(xié)調(diào)管理器引擎從SCADA/EMS系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)斷面數(shù)據(jù)；③計(jì)算管理器引擎對(duì)協(xié)調(diào)管理器引擎獲取的實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行潮流收斂性校驗(yàn)，然后進(jìn)行系統(tǒng)故障排序，篩選出N個(gè)嚴(yán)重故障，生成若干計(jì)算子任務(wù)，形成計(jì)算任務(wù)池；④各計(jì)算節(jié)點(diǎn)中的計(jì)算節(jié)點(diǎn)引擎利用多線程技術(shù)開(kāi)啟一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)線程，通過(guò)TCP/IP協(xié)議與計(jì)算管理器引擎通信，申請(qǐng)計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給計(jì)算管理器引擎；⑤計(jì)算管理器引擎根據(jù)各計(jì)算節(jié)點(diǎn)發(fā)送的計(jì)算結(jié)果，生成綜合考慮有功負(fù)荷及無(wú)功負(fù)荷影響的混合電壓穩(wěn)定指標(biāo)信息，通過(guò)對(duì)該指標(biāo)信息排序辨識(shí)出電網(wǎng)薄弱節(jié)點(diǎn)；⑥將辨識(shí)出的電網(wǎng)薄弱節(jié)點(diǎn)信息寫(xiě)入計(jì)算網(wǎng)格中的數(shù)據(jù)庫(kù)，終端瀏覽器利用計(jì)算網(wǎng)格中的Web服務(wù)器周期性刷新，以圖形和/或表格方式顯示電壓穩(wěn)定安全評(píng)估結(jié)果。2.如權(quán)利要求1所述的智能計(jì)算網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于協(xié)調(diào)管理器引擎采用目錄事件異步通知方法監(jiān)視指定的文件夾，從SCADA/EMS系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)斷面數(shù)據(jù)。3.如權(quán)利要求1所述的智能計(jì)算網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，計(jì)算管理器引擎利用備計(jì)算節(jié)點(diǎn)發(fā)送的計(jì)算結(jié)果生成混合電壓穩(wěn)定指標(biāo)的方法包括以下步驟對(duì)母線電壓變化指標(biāo)和無(wú)功裕度指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)數(shù)據(jù)V_和Q_;從無(wú)量綱化處理后的指標(biāo)數(shù)據(jù)中，找出兩種指標(biāo)的最大值^*和Q_*，組成一個(gè)新的目標(biāo)點(diǎn)(V_*,Q_*)；通過(guò)公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>計(jì)算得到每一電網(wǎng)母線的混合電壓穩(wěn)定指標(biāo)I。4.如權(quán)利要求1所述的智能計(jì)算網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于計(jì)算節(jié)點(diǎn)引擎、協(xié)調(diào)管理器引擎和計(jì)算管理器引擎采用FTP文件傳輸技術(shù)傳輸文件。5.如權(quán)利要求1所述的智能計(jì)算網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)斷面數(shù)據(jù)、參數(shù)及監(jiān)視文件保存于運(yùn)行協(xié)調(diào)管理器引擎的計(jì)算機(jī)內(nèi)作為共享文件，計(jì)算節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)線程申請(qǐng)到計(jì)算子任務(wù)后，首先判斷是否需要更新計(jì)算所需的數(shù)據(jù)文件，若需要?jiǎng)t獲取互斥鎖，以下載共享文件，若不需要?jiǎng)t直接計(jì)算；任何時(shí)刻，只能有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)線程獲得所述互斥鎖。6.如權(quán)利要求1所述的智能計(jì)算網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于當(dāng)某計(jì)算節(jié)點(diǎn)的計(jì)算超時(shí)后，空閑的計(jì)算節(jié)點(diǎn)會(huì)向計(jì)算管理器引擎發(fā)送請(qǐng)求搶占超時(shí)未完成的計(jì)算子任務(wù)，對(duì)于由此引起的多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)執(zhí)行相同計(jì)算子任務(wù)的情況，當(dāng)計(jì)算管理器引擎收到其中一個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)返回的計(jì)算結(jié)果后，終止其它計(jì)算節(jié)點(diǎn)對(duì)相同計(jì)算子任務(wù)的處理。7.如權(quán)利要求1所述的智能計(jì)算網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于計(jì)算管理器引擎自動(dòng)檢測(cè)新上線和下線的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，給新上線的處于空閑狀態(tài)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)分配計(jì)算子任務(wù)，將下線的計(jì)算節(jié)點(diǎn)未完成的計(jì)算子任務(wù)設(shè)置為未處理狀態(tài)并轉(zhuǎn)移給其它計(jì)算節(jié)點(diǎn)處理。8.如權(quán)利要求1所述的智能計(jì)算網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于計(jì)算管理器引擎自動(dòng)檢測(cè)各計(jì)算節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)計(jì)算節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障后，將該計(jì)算節(jié)點(diǎn)正在處理的計(jì)算子任務(wù)設(shè)置為未處理狀態(tài)并轉(zhuǎn)移給其它計(jì)算節(jié)點(diǎn)處理。9.如權(quán)利要求1所述的智能計(jì)算網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于采用結(jié)構(gòu)體類型數(shù)組作為計(jì)算任務(wù)池來(lái)分割和存儲(chǔ)計(jì)算任務(wù)信息，每個(gè)數(shù)組元素包括一個(gè)計(jì)算子任務(wù)的流水編號(hào)、任務(wù)狀態(tài)、任務(wù)中包含的母線個(gè)數(shù)、任務(wù)類型、計(jì)算結(jié)果、任務(wù)處理時(shí)間；其中，所述任務(wù)狀態(tài)為未處理、正在處理或已處理，所述任務(wù)類型為計(jì)算P-V曲線或計(jì)算Q-V曲線。全文摘要一種在線電壓穩(wěn)定安全評(píng)估系統(tǒng)的智能網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)方法，包括步驟①根據(jù)計(jì)算需求，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下搭建計(jì)算網(wǎng)格；②協(xié)調(diào)管理器引擎從SCADA/EMS系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)斷面數(shù)據(jù)；③計(jì)算管理器引擎對(duì)實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行潮流收斂性校驗(yàn)，形成計(jì)算任務(wù)池；④各計(jì)算節(jié)點(diǎn)引擎申請(qǐng)計(jì)算；⑤計(jì)算管理器引擎根據(jù)各計(jì)算節(jié)點(diǎn)發(fā)送的計(jì)算結(jié)果，生成綜合考慮有功負(fù)荷及無(wú)功負(fù)荷影響的混合電壓穩(wěn)定指標(biāo)信息，通過(guò)排序辨識(shí)出電網(wǎng)薄弱節(jié)點(diǎn)；⑥將辨識(shí)出的電網(wǎng)薄弱節(jié)點(diǎn)信息寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，周期性刷新，以圖表顯示電壓穩(wěn)定安全評(píng)估結(jié)果。本方法能最大限度地挖掘每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力，能有效地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)負(fù)荷均衡，具有良好的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展性與容錯(cuò)性。文檔編號(hào)H02J3/12GK101814736SQ20101014020公開(kāi)日2010年8月25日申請(qǐng)日期2010年3月31日優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日發(fā)明者石立寶,郭子健,高鵬申請(qǐng)人:清華大學(xué)深圳研究生院