组件化的电力分布式潮流计算软件研究与应用

论文摘要

电网是当代社会所必需的基础设施之一,建立可靠稳定的电网控制系统,保证电网的安全经济运行,是十分重要的问题。计算机理论与技术的迅速发展,为实现稳定的电力系统控制软件提供了良好的基础。当前,国内外对于分布式潮流实时计算控制系统的相关研究较少,本文设计并实现了一种基于进程通信的,组件化的分布式系统。实际应用表明,该方案能稳定有效地解决电力系统实时分布式潮流计算的相关问题。研究题目来源于重庆大学与香港理工大学合作研究项目“分布式潮流计算与无功优化系统（Distributed Power Flow and Reactive Power Optimization System）”。系统主要采用Java及其相关技术进行实现,所用关键技术主要包括通过Java网络编程接口进行电力数据的实时通讯,使用JGraph技术实现电网拓扑结构可视化,基于XML技术实现异构数据的集成和管理等。论文完成的主要研究工作如下:①设计了一种多进程的系统构建方案,采用多线程技术进行多工程的并行实时计算。系统的设计主要建立在进程通信的基础之上,采用组件化的方式来降低系统的耦合度,并提高系统的可扩展性和可维护性。②设计了一种基于XML的电力异构数据管理组件,该组件包括一个电力数据对象可扩展建模框架,可以有效地,以易于扩展的方式管理电力数据,并可以作为通用组件应用到同类软件的开发之中。③设计出一种通用的底层分布式进程通信平台,该组件制定了一组消息协议,并使用Java网络编程接口实现进程间的消息交换与数据传输。该组件可以作为通用组件应用到同类软件的开发之中。④为了提高系统在未来的推广和扩展应用,设计了一种电力异构数据集成中间件。该中间件屏蔽了底层异构DBMS的细节,并提供一套统一接口给上层应用程序。该中间件使得系统可以易于推广到多个供电机构。⑤根据系统的实际情况对传统的心跳容错机制进行了改进,并将其运用到系统中,增强了系统的安全性和稳定性。⑥采用Java技术,结合C++动态链接库,实现了系统。系统在重庆市电力调度局,重庆市南岸区供电局和重庆市杨家坪供电局的实际应用表明了该系统设计的合理性和可用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 课题研究背景
• 1.1.2 课题研究意义
• 1.2 课题研究的国内外现状
• 1.2.1 常用电力系统综合分析软件介绍
• 1.2.2 电力系统综合分析软件的国内应用研究现状
• 1.3 本文主要研究工作
• 1.4 本章小结
• 2 关键技术研究
• 2.1 电力异构数据的集成与交换
• 2.2 进程间通信与数据交换
• 2.3 使用XML 与JGRAPH 技术管理电网数据
• 2.3.1 基于XML 的电力数据对象可扩展建模框架
• 2.3.2 JGraph 技术在设备图形数据管理中的应用
• 2.4 心跳容错技术
• 2.4.1 心跳容错技术的原理
• 2.4.2 心跳容错技术在系统中的改进
• 2.5 本章小结
• 3 组件化的电力分布式潮流计算软件设计
• 3.1 系统需求分析
• 3.2 系统架构
• 3.2.1 节点行为模型
• 3.2.2 系统体系结构
• 3.3 分布式进程通信平台的设计
• 3.3.1 进程间通信的应用场景分类
• 3.3.2 组件结构设计
• 3.4 数据库服务器的设计
• 3.5 计算服务器的设计
• 3.6 电力数据对象可扩展建模框架的设计
• 3.6.1 电力系统数据对象分类
• 3.6.2 VPHDMC 数据管理部件设计概述
• 3.6.3 数据对象模型设计
• 3.7 前端控制器的设计
• 3.8 组件间协作关系
• 3.8.1 在线电网等值计算的组件间协作
• 3.8.2 在线分布式潮流计算的组件间协作
• 3.8.3 在线静态无功优化计算的组件间协作
• 3.8.4 在线动态无功优化计算的组件间协作
• 3.8.5 离线计算的组件间协作
• 3.9 本章小结
• 4 组件化的电力分布式潮流计算软件实现
• 4.1 分布式进程通信平台的实现
• 4.1.1 基础通信层的实现
• 4.1.2 基础解析层的实现
• 4.1.3 消息管理层的实现
• 4.2 数据库服务器的实现
• 4.3 计算服务器的实现
• 4.4 前端控制器的实现
• 4.4.1 设备数据管理
• 4.4.2 设备图形数据管理
• 4.4.3 计算协调器
• 4.5 心跳容错机制的实现
• 4.6 本章小结
• 5 组件化的电力分布式潮流软件测试与实际应用.
• 5.1 实际应用环境
• 5.2 实际应用展示
• 5.3 心跳容错机制效果分析
• 5.4 实际应用效果总结
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 后续工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录