的各容许值；
[0051] 若是，则转向步骤7 ;若否，则进入步骤3 ;
[0052] 步骤3.进入MapReduce框架中的Map阶段，从而计算出建立雅可比矩阵所需的各 个元素；
[0053] 步骤4.进入MapReduce框架中的Reduce阶段，合并元素，得到雅可比矩阵及修正 方程式；
[0054] 步骤5.求解修正方程式，并根据修正方程式的解修正各给定初值；
[0055] 步骤6.将迭代计数k设置为k=k+1，返回步骤2根据修正后结果进行下一轮迭 代；
[0056] 步骤7.计算电力系统的各潮流值，并输出计算结果。
[0057] 其中，步骤1之前，包括：
[0058]a.采集电力系统节点的原始数据；其中，原始数据包括电力系统节点的有功功 率、无功功率、电流和电压；
[0059]b.给定电力系统的各初值，初值包括电压初值Uw和相角向量初值Q((1)。
[0060] 如图2所示，步骤2，包括：
[0061]2-1根据电压初值Uw和相角向量初值Q((1)计算有功不平衡量AP(k)和无功不平 衡量AQ(k);
AQ(k)是否小于其所对应的各容许值；
[0063] 若是，则转向步骤7 ;若否，则进入步骤3 ;
[0064] 其中，i代表系统中的节点编号，e代表设定的有功或无功不平衡量的容许值； AJf1为系统中第i个节点的有功不平衡量；AQ!k)为系统中第i个节点的无功不平衡量。
[0065] 如图3所示，步骤3，包括：
[0066] 3-1.进入MapReduce框架中的Map阶段，使得Map中的每一个Mapper均从导纳矩 阵的库中读取一个键值对；
[0067] 3-2.在map()方法中计算建立雅可比矩阵所需的各个元素的值；
[0068] 3-3.将全部Mapper的输出结果进行排序。
[0069] 如图4所示，步骤4,包括：
[0070] 4-1.进入MapReduce框架中的Reducer阶段，调用reduce()方法；
[0071] 4-2.在reduce()方法中合并全部元素，得到雅可比矩阵及修正方程式。
[0072] 其中，步骤5中的修正所述各给定初值，包括：将所述给定相角初值0和给定电压 初值U修正为修正后的相角0 (k+1)和修正后的电压U(k+1)。
[0073] 步骤7中的各潮流值包括电力系统中各母线电压和相位、各发电机负荷的功率和 电流、各变压器及线路的功率、电流及其损耗、PV节点、平衡节点的注入功率。
[0074] 如图5所示，本发明提供一种大规模电力系统节点的潮流计算方法的应用例，该 应用例中的潮流计算方法包括如下步骤：
[0075] 步骤（1):本发明方法开始执行，需要将节点电压向量、导纳矩阵和相角矩阵等输 入变量以键值对的方式存储，方便MapReduce并行框架进行分片读取矩阵。
[0076] 其中，节点电压的存储方式为<i，Ui>，即key为节点编号，value为节点电压值。 导纳矩阵和相角矩阵的存储方式为〈（i，j)，Gij/Bij/ 0ij>，即key为编号组，value为导纳 或相角值。综上，可以设置输入K-V数据格式如表I所示：
[0077] 表1并行潮流计算初始数据的K-V数据格式
[0078]
[0079] 步骤（2):根据上述给定初值计算各功率不平衡量AP(k)和AQ(k)。
转向步骤10,否则进行下一步。
[0081]步骤（4):每一个Mapper读入某一个key (i，j)及对应的value(Ui，Uj，Gij，Bij， 9ij)作为map()方法的输入变量。
[0082] map()方法对传入的key和value进行解析，得出所需参数，参数解析具体实现如 下：
[0083]
[0085]步骤（5):每一个Mapper的map()方法根据下述公式1至4计算出某一个雅可比 矩阵的一个元素。map()方法的输出结构仍然为键值对形式，key= (i,j)，value=Jij， 其中Jij为计算出的雅可比元素值。
[0090] 式中，其中，Hij，Nij，Mij，Lij均代表雅可比矩阵的一个元素，是这个矩阵是分块 矩阵，分别代表不同块的元素；P-一有功功率；Q-一无功功率；0-一相角；U-一电压；G--电导；B--电纳；i,j--代表系统中任意两个节点编号；
[0091] 计算雅可比元素的具体实现为：
[0092]
[0094] 步骤6 :将所有Mapper的map()方法输出结果进行排序，以备Reducer合并操作。 这个排序是在一个称为shuffle的内存缓冲区中进行的。对map()方法输出结果按键值根 据设置好的compare()方法进行初步排序。这样做的好处是，传送给reduce的是已经排好 序的数据，使map()方法输出更紧凑，减少传给reducer的数据量。
[0095] 将compareO方法的设置为，使排序按照i，j依次升序排序。即，优先按i升序排 序，相同的i，按照j升序排序。使用conf.setOutputKeyComparatorClassO将此排序方式 进行注册。
[0096] 排序阶段的compare()方法具体实现如下：
[0097]
[0099] 步骤7 :Reducer调用reduce()方法合并所有Mapper计算出的雅可比元素，形成 雅可比矩阵并形成修正方程式。reduce()方法的输入为shuffle处理后的结果<i,jJij>， 我们直接组合所有的雅可比矩阵元素，就是所求的雅可比矩阵。
[0100] 步骤8 :求解修正方程式，并对相角0和电压U进行修正得0 (k+1)和U(k+1)。
[0101] 步骤9 :置k=k+1，返回步骤2根据修正后结果进行下一轮迭代。
[0102] 步骤10 :计算PV节点、平衡节点的注入功率，各元件两端功率、电流、损耗等，输出 计算结果。
[0103] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对 本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的【具体实施方式】进 行修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在 申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1. 一种大规模电力系统节点的潮流计算方法，其特征在于，所述方法在云计算平台的 MapReduce框架中进行；所述方法包括如下步骤： 步骤1.将电力系统节点的原始数据以键值对的形式存储为导纳矩阵；并将迭代计数k设置为k=O; 步骤2.根据电力系统节点的各给定初值计算各功率不平衡量，并判断各所述功率不 平衡量是否小于其所对应的各容许值； 若是，则转向步骤7 ;若否，则进入步骤3 ; 步骤3.计算建立雅可比矩阵所需的各个元素； 步骤4.合并所述元素，得到雅可比矩阵及修正方程式； 步骤5.求解所述修正方程式，并根据所述修正方程式的解修正所述各给定初值； 步骤6.将所述迭代计数k设置为k=k+1，返回步骤2根据修正后结果进行下一轮迭 代； 步骤7.计算所述电力系统的各潮流值，并输出计算结果。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1之前，包括： a. 采集电力系统节点的原始数据；其中，所述原始数据包括所述电力系统节点的有功 功率、无功功率、电流和电压； b. 给定所述电力系统的各初值，所述初值包括电压初值Uw和相角向量初值Q((1)。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括： 2- 1根据电压初值Uw和相角向量初值Q((1)计算有功不平衡量△P(k)和无功不平衡量 AQ(k)；若是，则转向步骤7 ;若否，则进入步骤3 ; 其中，i代表系统中的节点编号，e代表设定的有功或无功不平衡量的容许值；AP/k) 为系统中第i个节点的有功不平衡量；AQ/|为系统中第i个节点的无功不平衡量。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括： 3_ 1.调用Map函数，使得其中的每一个Mapper均从所述导纳矩阵的库中读取一个键值 对； 3- 2.在map函数中计算建立雅可比矩阵所需的各个元素的值； 3- 3.将全部所述Mapper的输出结果进行排序。5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4包括： 4- 1.调用reduce函数； 4-2.在reduce函数中合并全部所述元素，得到雅可比矩阵及修正方程式。6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5中的修正所述各给定初值，包 括：将所述给定相角初值9和给定电压初值U修正为修正后的相角0(k+1)和修正后的电压 U(k+1)〇7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤7中的各潮流值包括所述电力系 统中各母线电压和相位、各发电机负荷的功率和电流、各变压器及线路的功率、电流及其损 耗、PV节点、平衡节点的注入功率。
【专利摘要】本发明提供一种大规模电力系统节点的潮流计算方法，将传统的导纳矩阵和参数向量数据以键值对形式存储；每一个Mapper从K-V数据库中读出一个键值对<key,value>，作为输入；每个Mapper根据输入计算一个雅可比矩阵元素；将所有Mapper的输出结果进行排序，以备Reducer合并；Reducer合并所有Mapper输出的雅可比矩阵元素，形成矩阵和修正方程式；求解修正方程式并对电压相角进行修正；以修正结果进行下一轮迭代。本发明提出的潮流计算方法中的雅可比矩阵元素通过云计算平台，在多台计算机上并行计算，实现了多台物理计算机计算能力的迭加，提高了计算效率、云平台的容错性及计算结果的可靠性。
【IPC分类】H02J3/00
【公开号】CN104967121
【申请号】CN201510409478
【发明人】艾明浩, 蒲天骄, 陈乃仕, 屈富敏, 李志宏, 李烨, 葛贤军, 刘克文, 王晓辉, 赵立强, 李丹
【申请人】中国电力科学研究院, 国家电网公司, 江苏省电力公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月13日