1.一种基于近端原子协调的数字配电网分布式状态估计方法,其特征在于,包括如下步骤:1)对于给定的包含多个区域的数字配电网,每个区域部署一个边缘计算装置,并输入各区域数字配电网的内部拓扑连接关系,边界连接关系,线路阻抗参数,负荷、分布式电源的接入位置及容量以及多源量测数据的配置信息;设置迭代次数τ=0、估计收敛阈值∈;2)各区域的边缘计算装置分别依据步骤1)中区域数字配电网的内部拓扑连接关系、边界连接关系及多源量测数据的配置信息,确定本区域的状态估计的状态变量、区内约束矩阵和区间协调矩阵;3)各区域的边缘计算装置分别初始化状态估计的状态变量、原始拉格朗日乘子、对偶拉格朗日乘子;4)各区域的边缘计算装置分别获取状态估计时刻的多源量测数据、依据所述的区内约束矩阵和区间协调矩阵,采用近端原子协调算法求解基于半正定规划的原子化分布式状态估计问题,并与相邻区域的边缘计算装置进行信息交互;所述的采用近端原子协调算法求解基于半正定规划的原子化分布式状态估计问题,表示为:对于任意的区域 为区域集合,区域k的基于半正定规划的原子化分布式状态估计问题描述为:式中,ρ为区域k预设的固定步长; 为区域k的节点电压外积; 为区域k的区内约束矩阵;J k 为区域k的区间协调矩阵; 分别为区域k第τ次迭代的区域内约束的对偶拉格朗日乘子和区域间约束的对偶拉格朗日乘子; 为区域k的拉格朗日函数;V' k [τ]为区域k第τ次迭代的状态估计的状态变量,f k (V' k [τ])为区域k量测值与状态估计值之间的残差加权之和,表达式为:式中,S k 、R k 分别为区域k的传统量测数目和微型同步相量量测数目;s为区域k的传统量测编号;r为区域k的微型同步相量量测编号; 为区域k的第s个传统量测权重; 为区域k的第r个微型同步相量量测权重;z k,s 、 分别为区域k的传统量测数据的量测值和微型同步相量量测数据的量测值;v k [τ]为区域k第τ次迭代的电压列向量;Tr(·)为矩阵“·”的迹; 为元素“·”的实部; 分别为传统量测关于状态估计状态变量的量测矩阵、微型同步相量量测关于状态估计状态变量的量测矩阵,其表达式分别为:式中,i和j分别为线路ij的首端节点和末端节点, 为区域k的线路集合, 为区域k的节点集合, N k 为区域k的节点数目;{ξ i |i=1,2,…,N k }为N k 维空间中的标准正交基底,ξ i 为标准正交基底中的第i维向量; 为标准正交基底中的第i维向量ξ i 的转置;Φ k,i 为区域k内节点i关联的节点电压相量量测矩阵; 为区域k内节点i关联的节点电压相量量测矩阵Φ k,i 的共轭转置;Φ k,ij 为区域k内线路ij关联的线路电流相量量测矩阵; 为区域k内线路ij关联的线路电流相量量测矩阵Φ k,ij 的共轭转置;Y k,i 为区域k内节点i关联的导纳矩阵, 为区域k内节点i关联的导纳矩阵Y k,i 的共轭转置,Y k,ij 为区域k内线路ij关联的导纳矩阵, 为区域k内线路ij关联的导纳矩阵Y k,ij 的共轭转置,表达式为:式中,Y k 为区域k的节点导纳矩阵;y k,ij 、 分别为区域k内线路ij的导纳和并联电纳;5)各区域的边缘计算装置全部完成信息交互后,更新迭代次数τ=τ+1;6)各区域的边缘计算装置分别判断第τ次迭代时的节点电压估计结果偏差是否大于估计收敛阈值∈,若存在一个或者多个区域的节点电压估计结果偏差大于估计收敛阈值∈,则转到步骤4),否则分别输出各区域的状态估计结果。
2.根据权利要求1所述的基于近端原子协调的数字配电网分布式状态估计方法,其特征在于,步骤1)中所述的多源量测数据包括传统量测数据和微型同步相量量测数据,传统量测数据包括数据采集与监视控制系统的量测数据和高级量测体系的量测数据。
3.根据权利要求1所述的基于近端原子协调的数字配电网分布式状态估计方法,其特征在于,步骤2)所述的确定本区域的状态估计的状态变量、区内约束矩阵和区间协调矩阵具体表示为:2.1)对于任意的区域 为区域集合,区域k的状态估计的状态变量V' k 为:式中,v k ={v k,i ∠θ k,i |i∈Ξ k }为区域k的电压向量,Ξ k 为区域k的节点以及相邻区域边界节点集合, M k 为区域k的节点与相邻区域边界节点的总数, 为区域k的节点集合, N k 为区域k的节点数目,Ω k 为区域k的边界节点集合,i为Ξ k 中的节点编号,v k,i 为区域k节点i的电压幅值,θ k,i 为区域k节点i的电压相角; 为区域k的电压向量v k 的共轭转置;2.2)对于任意的区域 区域k的区内约束矩阵 和区间协调矩阵J k 分别为:式中, 为区域k的零注入节点集合, G k 为区域k的零注入节点数目;m为 中的节点编号; 为区域k内节点m的有功功率零注入约束矩阵; 为区域k内节点G k 的有功功率零注入约束矩阵; 为区域k内节点m的无功功率零注入约束矩阵; 为区域k内节点G k 的无功功率零注入约束矩阵; 为实数集合,J k (p,q)为J k 的第p行第q列元素;Y k,m 为区域k内节点m关联的导纳矩阵; 为区域k内节点m关联的导纳矩阵的共轭转置;表达式为:式中,Y k 为区域k的节点导纳矩阵;{ξ m |m=1,2,…,N k }为N k 维空间中的标准正交基底,ξ m 为标准正交基底中的第m维向量。
4.根据权利要求1所述的基于近端原子协调的数字配电网分布式状态估计方法,其特征在于,步骤3)所述的初始化状态估计的状态变量表示为:其中,V′ k [0]为区域k第0次迭代的状态估计的状态变量,M k 为区域k的节点与相邻区域边界节点的总数。
5.根据权利要求3所述的基于近端原子协调的数字配电网分布式状态估计方法,其特征在于,步骤3)所述的原始拉格朗日乘子包括区域内约束原始拉格朗日乘子μ k [0]和区域间约束原始拉格朗日乘子v k [0],所述的对偶拉格朗日乘子包括区域内约束对偶拉格朗日乘子 区域间约束对偶拉格朗日乘子 分别设置为:式中,ρ为区域k预设的固定步长;γ k 为区域k的区域内约束原始拉格朗日乘子μ k 与区域间约束原始拉格朗日乘子v k 的过松弛系数; 为区域k的区域内约束对偶拉格朗日乘子 与区域间约束对偶拉格朗日乘子 的过松弛系数; 为区域k的区内约束矩阵;J k 为区域k的区间协调矩阵。
6.根据权利要求3所述的基于近端原子协调的数字配电网分布式状态估计方法,其特征在于,步骤4)所述的与相邻区域的边缘计算装置进行信息交互,表示为:对于任意的区域 为区域集合,区域k边缘计算装置与相邻区域的边缘计算装置进行信息交互表示为:式中,τ为迭代次数;ρ为区域k预设的固定步长;γ k 为区域k的区域内约束原始拉格朗日乘子μ k 与区域间约束原始拉格朗日乘子v k 的过松弛系数; 为区域k的区域内约束对偶拉格朗日乘子 与区域间约束对偶拉格朗日乘子 的过松弛系数;μ k [τ]、v k [τ]分别为区域k第τ次迭代的区域内约束的原始拉格朗日乘子、区域间约束的原始拉格朗日乘子;μ k [τ+1]、v k [τ+1]分别为区域k第τ+1次迭代的区域内约束的原始拉格朗日乘子、区域间约束的原始拉格朗日乘子; 分别为区域k第τ次迭代的区域内约束的对偶拉格朗日乘子、区域间约束的对偶拉格朗日乘子; 分别为区域k第τ+1次迭代的区域内约束的对偶拉格朗日乘子、区域间约束的对偶拉格朗日乘子;V′ k [τ+1]为区域k第τ+1次迭代的状态估计的状态变量。
7.根据权利要求1所述的基于近端原子协调的数字配电网分布式状态估计方法,其特征在于,步骤6)所述的第τ次迭代时的节点电压估计结果偏差的计算如下:6.1)对于任意的区域 为区域集合,对第τ次迭代的状态估计的状态变量进行特征值分解,选取最大特征值所对应的特征向量v k,1 [τ]作为第τ次迭代的节点电压估计结果,表示为:式中,ω为V' k [τ]的秩;λ k,α [τ]、v k,α [τ]分别为区域k第α个特征值和特征向量;V' k [τ]为区域k第τ次迭代的状态估计的状态变量; 为特征向量v k,α [τ]的共轭转置;6.2)对于任意的区域 为区域集合,区域k第τ次迭代的节点电压估计结果偏差∈ k [τ]表示为:∈ k [τ]=||v k,1 [τ]-v k,1 [τ-1]|| ∞ (16)式中,v k,1 [τ]、v k,1 [τ-1]分别为区域k第τ次、τ-1次迭代的最大特征值所对应的特征向量;||·|| ∞ 为向量“·”的无穷范数。