CN108898279A - 一种基于私有云的节点导纳计算方法和系统 - Google Patents

一种基于私有云的节点导纳计算方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于私有云的节点导纳计算方法，包括：响应客户端发送的节点导纳计算请求时，获取所述节点导纳计算请求所需的源数据和算法程序；其中，所述源数据为电力系统的拓扑结构的数据；获取与所述节点导纳计算请求对应的私有云的计算模块，将所述算法程序和所述源数据映射到所述计算模块中；其中，所述计算模块包括至少两个；每一所述计算模块根据所述算法程序和所述源数据开始执行节点导纳计算；获取计算结果，对所述计算结果进行评估，从而生成节点导纳评估报告。本发明还公开了一种基于私有云的节点导纳计算系统。采用本发明实施例，能够通过私用云对电力系统的网络模型进行节点导纳计算，速度快且安全性高。

Description

一种基于私有云的节点导纳计算方法和系统
技术领域
本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种基于私有云的节点导纳计算方法和系统。
背景技术
电力系统的网络模型可用网络元件参数和网络元件连接关系确定，电网的节点导纳矩阵是电力系统的重要属性之一，不管对电力系统进行何种分析(比如潮流计算，暂态分析等)都离不开节点导纳矩阵的形成。
随着电网的发展和扩大联网，电网的规模越来越大，节点导纳计算的计算量越来越大。近年来，随着对电网运行的要求越来越精细化，对电网的实时分析和在线校核就显得尤为重要，所以对分析电网的速度要求也越来越高。但是，现有技术中对节点导纳的计算通常直接在当前系统进行计算，然后得出计算结果，计算速度慢，且很容易造成信息的泄露。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种基于私有云的节点导纳计算方法和系统，能够通过私用云对电力系统的网络模型进行节点导纳计算，速度快且安全性高。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种基于私有云的节点导纳计算方法，包括：
响应客户端发送的节点导纳计算请求时，获取所述节点导纳计算请求所需的源数据和算法程序；其中，所述源数据为电力系统的拓扑结构的数据；
获取与所述节点导纳计算请求对应的私有云的计算模块，将所述算法程序和所述源数据映射到所述计算模块中；其中，所述计算模块包括至少两个；
每一所述计算模块根据所述算法程序和所述源数据开始执行节点导纳计算；
获取计算结果，对所述计算结果进行评估，从而生成节点导纳评估报告。
与现有技术相比，本发明公开的基于私有云的节点导纳计算方法首先在响应客户端发送的节点导纳计算请求时，获取所述节点导纳计算请求所需的源数据和算法程序；然后获取与所述节点导纳计算请求对应的私有云，将所述算法程序和所述源数据映射到所述私有云的计算模块中；从而每一所述计算模块根据所述算法程序和所述源数据开始执行节点导纳计算；最后获取计算结果，对所述计算结果进行评估，从而生成节点导纳评估报告。解决了现有技术中对节点导纳的计算通常直接在当前系统进行计算，然后得出计算结果，计算速度慢，且很容易造成信息的泄露的问题，能够通过私用云对电力系统的网络模型进行节点导纳计算，速度快且安全性高。
作为上述方案的改进，所述客户端包括至少一个，每一所述客户端均可发送所述节点导纳计算请求。
作为上述方案的改进，所述每一所述计算模块根据所述算法程序和所述源数据开始执行节点导纳计算具体包括：
每一所述计算模块根据所述算法程序和所述源数据开始执行并行的节点导纳计算；其中，所述算法程序为根据电力系统的网络模型中不同支路对节点导纳矩阵的贡献相互独立的原理，枚举网络模型中所有支路进行叠加形成的节点导纳矩阵。
作为上述方案的改进，所述节点导纳计算请求包括计算条件和/或计算时间；其中，所述计算条件包括电力系统的网络模型的节点和频率。
作为上述方案的改进，所述将所述算法程序和所述源数据映射到所述计算模块中具体包括：
根据任务管理算法将所述算法程序和所述源数据映射到所述计算模块中。
为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种基于私有云的节点导纳计算系统，包括：
客户端，用于发送节点导纳计算请求；还用于获取计算结果，对所述计算结果进行评估，从而生成节点导纳评估报告；
调度管理器，用于获取与所述节点导纳计算请求对应的私有云的计算模块；还用于存储计算节点导纳的算法程序；
数据存储器，用于存储源数据，所述源数据为电力系统的拓扑结构的数据；
访问控制器，用于响应客户端发送的节点导纳计算请求时，获取所述节点导纳计算请求所需的源数据和算法程序；并将所述算法程序和所述源数据映射到所述计算模块中；其中，所述计算模块包括至少两个；
私有云，所述私有云中的每一所述计算模块根据所述算法程序和所述源数据开始执行节点导纳计算。
与现有技术相比，本发明公开的基于私有云的节点导纳计算系统首先通过访问控制器在响应客户端发送的节点导纳计算请求时，访问控制器控制调度管理器获取所述节点导纳计算请求对应的私有云和从数据存储器中获取所述源数据，从而访问控制器将调度管理器自身存储的算法程序和所述源数据映射到所述私有云的计算模块中，进而私有云中每一所述计算模块根据所述算法程序和所述源数据开始执行节点导纳计算；最后客户端获取计算结果，对所述计算结果进行评估，从而生成节点导纳评估报告。解决了现有技术中对节点导纳的计算通常直接在当前系统进行计算，然后得出计算结果，计算速度慢，且很容易造成信息的泄露的问题，能够通过私用云对电力系统的网络模型进行节点导纳计算，速度快且安全性高。
作为上述方案的改进，所述客户端包括至少一个，每一所述客户端均可发送所述节点导纳计算请求。
作为上述方案的改进，所述私有云中的每一所述计算模块根据所述算法程序和所述源数据开始执行并行的节点导纳计算；其中，所述算法程序为根据电力系统的网络模型中不同支路对节点导纳矩阵的贡献相互独立的原理，枚举网络模型中所有支路进行叠加形成的节点导纳矩阵。
作为上述方案的改进，所述节点导纳计算请求包括计算条件和/或计算时间；其中，所述计算条件包括电力系统的网络模型的节点和频率。
作为上述方案的改进，所述调度管理器还用于存储任务管理算法，则所述访问控制器用于根据所述任务管理算法将所述算法程序和所述源数据映射到所述私有云的计算模块中。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于私有云的节点导纳计算方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种基于私有云的节点导纳计算方法中接地支路的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种基于私有云的节点导纳计算方法中非标准变比的变压器支路的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种基于私有云的节点导纳计算方法中普通非接地支路的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种基于私有云的节点导纳计算系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参见图1，图1是本发明实施例提供的一种基于私有云的节点导纳计算方法的流程图；包括：
S1、响应客户端发送的节点导纳计算请求时，获取所述节点导纳计算请求所需的源数据和算法程序；其中，所述源数据为电力系统的拓扑结构的数据；
S2、获取与所述节点导纳计算请求对应的私有云的计算模块，将所述算法程序和所述源数据映射到所述计算模块中；其中，所述计算模块包括至少两个；
S3、每一所述计算模块根据所述算法程序和所述源数据开始执行节点导纳计算；
S4、获取计算结果，对所述计算结果进行评估，从而生成节点导纳评估报告。
具体的，在步骤S1中，响应客户端发送的节点导纳计算请求时，获取所述节点导纳计算请求所需的源数据和算法程序；其中，所述源数据为电力系统的拓扑结构的数据。可以包括支路信息(包括开始节点编号、终止节点编号、支路等效导纳)。优选的，所述节点导纳计算请求包括计算条件和/或计算时间；其中，所述计算条件包括电力系统的网络模型的节点和频率。优选的，所述客户端包括至少一个，每一所述客户端均可发送所述节点导纳计算请求，各个客户端发送的所述节点导纳计算请求相互独立，节点导纳计算互不影响。
具体的，在步骤S2中，获取与所述节点导纳计算请求对应的私有云的计算模块，将所述算法程序和所述源数据映射到所述计算模块中；其中，所述计算模块包括至少两个。优选的，所述私有云包括若干个计算模块，比如有100个计算模块，当一个客户端发送所述节点导纳计算请求时，所述私有云可以分配10个计算模块给当前客户端使用。优选的，所述节点导纳计算请求还可以包括计算模块的个数，则当所述客户端发送所述节点导纳计算请求时，所述私有云根据所述节点导纳计算请求分配所述计算模块的个数。或者所述私有云默认分配的个数均为预设值，所述预设值可以是10。
优选的，可以根据任务管理算法将所述算法程序和所述源数据映射到所述私有云的计算模块中。所述任务管理算法能够进行算法程序的分解和分配，并将节点导纳的算法程序统一分配给所述私有云中的计算模块中，提高了计算速度并确保计算方法统一。优选的，所述算法程序为根据不同支路对节点导纳矩阵的贡献相互独立的原理，枚举网络模型中所有支路进行叠加形成的节点导纳矩阵。
具体的，在步骤S3中，每一所述计算模块根据所述算法程序和所述源数据开始执行并行的节点导纳计算，当10个计算模块进行节点导纳计算时，这10个计算模块根据所述算法程序同时进行节点导纳计算。
具体的，在步骤S4中，节点导纳计算结束后，所述私有云将节点导纳计算结果保存并反馈回客户端，所述客户端获取计算结果，对所述计算结果进行显示和评估，从而生成节点导纳评估报告。
优选的，所述节点导纳矩阵为：
其中，Y有N*N(N行、N列,N>0)个节点导纳；所述节点导纳矩阵还包括对角线元素Yii(第i行、第i列，0<i≤N)，Yii称为节点i的自导纳，其值等于接于节点i的所有支路导纳矩阵之和；所述节点导纳矩阵还包括非对角元素Yij(第i行、第j列，0<i≤N,0<j≤N)，Yij称为节点i、节点j之间的互导纳，它等于直接联接于节点i、节点j间的支路导纳的负值。若节点i、j间不存在直接支路，则有Yij＝0。根据支路信息(包括开始节点编号、终止节点编号、支路等效导纳)计算节点导纳矩阵，各个支路之间互不干扰，故可用并行计算实现。下面分析网络中不同支路对节点导纳矩阵的贡献。优选的，一个电力系统的网络模型中有三种类型的支路：
1、接地支路即开始节点编号等于终止节点编号，假设节点编号为i，支路等效导纳值为yi(如图2所示)。则只需把yi加到行号和列号都是i的导纳矩阵元素Yij上,即Yij＝Yij+yi。
2、非标准变比的变压器支路，假设其开始节点编号为i，终止节点编号为j，变压器的非标准变比为k，变压器的等效导纳为yt(如图3所示)。则需要在行号为i、列号为j的导纳矩阵元素Yij上减去kyt，即Yij＝Yij-kyt；同时在行号为j、列号为i的导纳矩阵元素Yji上减去kyt，即Yji＝Yji-kyt；在行号和列号都为j的导纳矩阵元素上加上k2yt，即Yjj＝Yjj+k2yt；在行号和列号都为i的导纳矩阵元素上加上yt，即Yii＝Yii+yt。
3、普通非接地支路，假设其开始节点编号为i，终止节点编号为j，支路导纳为yij(如图4所示)。则需要在行号为i、列号为j的导纳矩阵元素Yij上减去yij，即Yij＝Yij-yij；同时在行号为j、列号为i的导纳矩阵元素Yji上减去yij，即Yji＝Yji-yij；在行号和列号都为j的导纳矩阵元素上加上yij，即Yjj＝Yjj+yij；在行号和列号都为i的导纳矩阵元素上加上yij，即Yii＝Yii+yij。
综上，假设该电力系统的网络模型中有n条支路，则需要有n个计算模块，每个计算模块处理一条支路。则在所述私有云中，各个计算模块同步进行，先判断支路的类型，按照上述原理修改节点导纳矩阵中的对应元素，直到穷举所有支路，则节点导纳矩阵形成。最后把节点导纳计算结果返回到客户端中。
具体实施时，首先在响应客户端发送的节点导纳计算请求时，获取所述节点导纳计算请求所需的源数据和算法程序；然后获取与所述节点导纳计算请求对应的私有云，将所述算法程序和所述源数据映射到所述私有云的计算模块中；从而每一所述计算模块根据所述算法程序和所述源数据开始执行节点导纳计算；最后获取计算结果，对所述计算结果进行评估，从而生成节点导纳评估报告。
与现有技术相比，本发明公开的基于私有云的节点导纳计算方法解决了现有技术中对节点导纳的计算通常直接在当前系统进行计算，然后得出计算结果，计算速度慢，且很容易造成信息的泄露的问题，能够通过私用云对电力系统的网络模型进行节点导纳计算，速度快且安全性高。
实施例二
参见图5，图5是本发明实施例提供的一种基于私有云的节点导纳计算系统的结构框图；包括：
客户端1，用于发送节点导纳计算请求；还用于获取计算结果，对所述计算结果进行评估，从而生成节点导纳评估报告；
调度管理器2，用于获取与所述节点导纳计算请求对应的私有云的计算模块；还用于存储计算节点导纳的算法程序；
数据存储器3，用于存储源数据，所述源数据为电力系统的拓扑结构的数据；
访问控制器4，用于响应客户端1发送的节点导纳计算请求时，获取所述节点导纳计算请求所需的源数据和算法程序；并将所述算法程序和所述源数据映射到所述计算模块中；其中，所述计算模块包括至少两个；
私有云5，所述私有云5中的每一所述计算模块根据所述算法程序和所述源数据开始执行节点导纳计算。
具体的，所述访问控制器4和客户端1可以通过有线或者无线连接。所述访问控制器4在响应客户端1发送的节点导纳计算请求时，控制所述调度管理器2获取所述节点导纳计算请求所需的源数据；其中，所述源数据存储在所述数据存储器3中，所述源数据为电力系统的拓扑结构的数据，可以包括支路信息(包括开始节点编号、终止节点编号、支路等效导纳)；所述算法程序存储在所述调度管理器2中。优选的，所述节点导纳计算请求包括计算条件和/或计算时间；其中，所述计算条件包括电力系统的网络模型的节点和频率。优选的，所述客户端1包括至少一个，每一所述客户端1均可发送所述节点导纳计算请求，各个客户端1发送的所述节点导纳计算请求相互独立，节点导纳计算互不影响。
具体的，所述调度管理器2获取与所述节点导纳计算请求对应的私有云5的计算模块，所述访问控制器4获取调度管理器2中的所述算法程序和所述源数据，并将所述算法程序和所述源数据映射到所述计算模块中；其中，所述计算模块包括至少两个。优选的，所述私有云5包括若干个计算模块，比如有100个计算模块，当一个客户端1发送所述节点导纳计算请求时，所述私有云5可以分配10个计算模块给当前客户端1使用。优选的，所述节点导纳计算请求还可以包括计算模块的个数，则当所述客户端1发送所述节点导纳计算请求时，所述私有云5根据所述节点导纳计算请求分配所述计算模块的个数。或者所述私有云5默认分配的个数均为预设值，所述预设值可以是10。
优选的，所述调度管理器2还存储有任务管理算法，所述调度管理器2可以根据所述任务管理算法将所述算法程序和所述源数据映射到所述私有云5的计算模块中。所述任务管理算法能够进行算法程序的分解和分配，并将节点导纳的算法程序统一分配给所述私有云5中的计算模块中，提高了计算速度并确保计算方法统一。优选的，所述算法程序为根据不同支路对节点导纳矩阵的贡献相互独立的原理，枚举网络模型中所有支路进行叠加形成的节点导纳矩阵。
具体的，所述私有云5中每一所述计算模块根据所述算法程序和所述源数据开始执行并行的节点导纳计算，当10个计算模块进行节点导纳计算时，这10个计算模块根据所述算法程序同时进行节点导纳计算。优选的，并行计算时所述任务管理算法的分解和分配是根据不同支路对节点导纳矩阵的贡献相互独立的原理，从而枚举电网系统中所有支路进行叠加形成的节点导纳矩阵。
具体的，节点导纳计算结束后，所述私有云5将节点导纳计算结果保存并反馈回客户端1，所述客户端1获取计算结果，对所述计算结果进行显示和评估，从而生成节点导纳评估报告。
优选的，所述节点导纳矩阵为：
其中，Y有N*N(N行、N列,N>0)个节点导纳；所述节点导纳矩阵还包括对角线元素Yii(第i行、第i列，0<i≤N)，Yii称为节点i的自导纳，其值等于接于节点i的所有支路导纳矩阵之和；所述节点导纳矩阵还包括非对角元素Yij(第i行、第j列，0<i≤N,0<j≤N)，Yij称为节点i、节点j之间的互导纳，它等于直接联接于节点i、节点j间的支路导纳的负值。若节点i、j间不存在直接支路，则有Yij＝0。根据支路信息(包括开始节点编号、终止节点编号、支路等效导纳)计算节点导纳矩阵，各个支路之间互不干扰，故可用并行计算实现。下面分析网络中不同支路对节点导纳矩阵的贡献。优选的，一个电力系统的网络模型中有三种类型的支路：
1、接地支路即开始节点编号等于终止节点编号，假设节点编号为i，支路等效导纳值为yi(如图2所示)。则只需把yi加到行号和列号都是i的导纳矩阵元素Yij上,即Yij＝Yij+yi。
2、非标准变比的变压器支路，假设其开始节点编号为i，终止节点编号为j，变压器的非标准变比为k，变压器的等效导纳为yt(如图3所示)。则需要在行号为i、列号为j的导纳矩阵元素Yij上减去kyt，即Yij＝Yij-kyt；同时在行号为j、列号为i的导纳矩阵元素Yji上减去kyt，即Yji＝Yji-kyt；在行号和列号都为j的导纳矩阵元素上加上k2yt，即Yjj＝Yjj+k2yt；在行号和列号都为i的导纳矩阵元素上加上yt，即Yii＝Yii+yt。
3、普通非接地支路，假设其开始节点编号为i，终止节点编号为j，支路导纳为yij(如图4所示)。则需要在行号为i、列号为j的导纳矩阵元素Yij上减去yij，即Yij＝Yij-yij；同时在行号为j、列号为i的导纳矩阵元素Yji上减去yij，即Yji＝Yji-yij；在行号和列号都为j的导纳矩阵元素上加上yij，即Yjj＝Yjj+yij；在行号和列号都为i的导纳矩阵元素上加上yij，即Yii＝Yii+yij。
综上，假设客户端1求解的电力系统的网络模型中有n条支路，则需要有n个计算模块来计算，每个计算模块处理一条支路。则在所述私有云5中，各个计算模块同步进行，先判断支路的类型，按照上述原理修改节点导纳矩阵中的对应元素，直到穷举所有支路，则节点导纳矩阵形成。最后把节点导纳结果返回到客户端1中。
具体实施时，首先通过访问控制器4在响应客户端1发送的节点导纳计算请求时，访问控制器4控制调度管理器2获取所述节点导纳计算请求对应的私有云5和从数据存储器3中获取所述源数据，从而访问控制器4将调度管理器2自身存储的算法程序和所述源数据映射到所述私有云5的计算模块中，进而私有云5中每一所述计算模块根据所述算法程序和所述源数据开始执行节点导纳计算；最后客户端1获取计算结果，对所述计算结果进行评估，从而生成节点导纳评估报告。
与现有技术相比，本发明公开的基于私有云的节点导纳计算系统解决了现有技术中对节点导纳的计算通常直接在当前系统进行计算，然后得出计算结果，计算速度慢，且很容易造成信息的泄露的问题，能够通过私用云对电力系统的网络模型进行节点导纳计算，速度快且安全性高。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于私有云的节点导纳计算方法，其特征在于，包括：
响应客户端发送的节点导纳计算请求时，获取所述节点导纳计算请求所需的源数据和算法程序；其中，所述源数据为电力系统的拓扑结构的数据；
获取与所述节点导纳计算请求对应的私有云的计算模块，将所述算法程序和所述源数据映射到所述计算模块中；其中，所述计算模块包括至少两个；
每一所述计算模块根据所述算法程序和所述源数据开始执行节点导纳计算；
获取计算结果，对所述计算结果进行评估，从而生成节点导纳评估报告。
2.如权利要求1所述的基于私有云的节点导纳计算方法，其特征在于，所述客户端包括至少一个，每一所述客户端均可发送所述节点导纳计算请求。
3.如权利要求1所述的基于私有云的节点导纳计算方法，其特征在于，所述每一所述计算模块根据所述算法程序和所述源数据开始执行节点导纳计算具体包括：
每一所述计算模块根据所述算法程序和所述源数据开始执行并行的节点导纳计算；其中，所述算法程序为根据电力系统的网络模型中不同支路对节点导纳矩阵的贡献相互独立的原理，枚举网络模型中所有支路进行叠加形成的节点导纳矩阵。
4.如权利要求1所述的基于私有云的节点导纳计算方法，其特征在于，所述节点导纳计算请求包括计算条件和/或计算时间；其中，所述计算条件包括电力系统的网络模型的节点和频率。
5.如权利要求1所述的基于私有云的节点导纳计算方法，其特征在于，所述将所述算法程序和所述源数据映射到所述计算模块中具体包括：
根据任务管理算法将所述算法程序和所述源数据映射到所述计算模块中。
6.一种基于私有云的节点导纳计算系统，其特征在于，包括：
客户端，用于发送节点导纳计算请求；还用于获取计算结果，对所述计算结果进行评估，从而生成节点导纳评估报告；
调度管理器，用于获取与所述节点导纳计算请求对应的私有云的计算模块；还用于存储计算节点导纳的算法程序；
数据存储器，用于存储源数据，所述源数据为电力系统的拓扑结构的数据；
访问控制器，用于响应客户端发送的节点导纳计算请求时，获取所述节点导纳计算请求所需的源数据和算法程序；并将所述算法程序和所述源数据映射到所述计算模块中；其中，所述计算模块包括至少两个；
私有云，所述私有云中的每一所述计算模块根据所述算法程序和所述源数据开始执行节点导纳计算。
7.如权利要求6所述的基于私有云的节点导纳计算系统，其特征在于，所述客户端包括至少一个，每一所述客户端均可发送所述节点导纳计算请求。
8.如权利要求6所述的基于私有云的节点导纳计算系统，其特征在于，所述私有云中的每一所述计算模块根据所述算法程序和所述源数据开始执行并行的节点导纳计算；其中，所述算法程序为根据电力系统的网络模型中不同支路对节点导纳矩阵的贡献相互独立的原理，枚举网络模型中所有支路进行叠加形成的节点导纳矩阵。
9.如权利要求6所述的基于私有云的节点导纳计算系统，其特征在于，所述节点导纳计算请求包括计算条件和/或计算时间；其中，所述计算条件包括电力系统的网络模型的节点和频率。
10.如权利要求6所述的基于私有云的节点导纳计算系统，其特征在于，所述调度管理器还用于存储任务管理算法，则所述访问控制器用于根据所述任务管理算法将所述算法程序和所述源数据映射到所述私有云的计算模块中。
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Title
佘文俊: ""电力系统潮流的云计算方法研究"", 《万方数据知识服务平台》 *

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