（计算数学专业论文）电能营销系统中电量电费计算模型研究.pdf

摘要 摘要 电能营销系统是供电企业用于对业扩报装，电量电费的抄、算、核、收工作实现信 息化管理的软件系统。其中，电量电费计算是电能营销系统的基本和核心模块，也是技 术处理最复杂的模块。 在供电系统中，由于配电网络结构、电力用户实际需求和供电法规的要求等因素， 使得电能计量的方式和计费规则极为复杂，而且大多数电量电费计算系统可扩展性不 强，不能适应各种特殊情况的计算要求。本文试图设计一个适应各种用电方式、配置灵 活、扩展性强的电量电费计算模型，提高计算的准确性、可靠性和速度，为供电企业建 立一个可靠的电能营销系统提供一定的借鉴作用。 本文首先通过分析电量计费闯题的复杂性，提出了需要解决的问题和设计目标；然 后根据配电网络组成的实际情况，提出了配电网络的抽象模型，并分析了配电网络的数 据存储结构和设计实现过程；最后以配电网络模型为基础，分析了电价、表卡、计损设 备和各种用电方式的数据存储结构，并分析了电量电费的计算过程，其中涉及了损失计 算、转供关系处理、表的总分处理、单户扬程计算、公用损失分摊计算和力率考核计算 等计算过程，然后给出了算法设计实现的示例。 关键词：配电网络，表卡树，电量电费计算，u m l 摘要 a b s t r a c t t h ee l e c t r i cp o w e rt r a d es y s t e mi sas o f t w a r es y s t e mt oi m p l e m e n ti n f o r m a t i o n t e c h n o l o g ym a n a g e m e n ti nb u s i n e s se x p a n d i n ga n dr e a d i n g - c o m p u t e - c h e c k - b i l l i n go fe l e c t r i c q u a n t i t ya n de l e c t r i c i t yf e ef o rp o w e rs u p p l ye n t e r p r i s e s ，a n dt h ee l e c t r i cq u a n t i t ya n d e l e c t r i c i t yf e ec o m p u t a t i o nm o d u l ei sn o to n l yt h em o s tb a s i ca n dk e m e l e di nt h ee l e c t r i c p o w e rt r a d es y s t e mb u ta l s oi st h em o s td i f f i c u l to nt e c h n i c a lt r e a t m e n t i np o w e rs u p p l ys y s t e m ，t h ee l e c t r i cp o w e r m e t e r i n gm o d e sa n db i l l i n gr u l e sa r ev e r y c o m p l e x ，a n da st h a tm o s to fe l e c t r i cq u a n t i t ya n de l e c t r i c i t yf e ec o m p u t a t i o ns y s t e mw h i c h h a v et h ew e a k n e s so fs c a l a b i l i t ya r eu n s u i t a b l ef o rv a r i o u ss p e c i a lc o m p u t i n go fd e m a n d s ， b e c a u s eo ft h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r ks t r u c t u r e ，p r a c t i c a ld e m a n d so fe l e c t r i cp o w e ru s e ra n d l e g a lr u l e so fp o w e rs u p p l ye t c s ot h i sp a p e rt r i e st od e s i g nac o m p u t i n gm o d e lo fe l e c t r i c q u a n t i t ya n de l e c t r i c i t yf e ew h i c hs u i t sf o rv a r i o u sw a y so fe l e c t r i c i t yu t i l i z a t i o n ，w i t ht h e f e a t u r e so ff l e x i b l ec o n f i g u r a t i o na n ds t r o n g e rs c a l a b i l i t y ，j tn o to n l yi m p r o v e st h ea c c u r a c y ， r e l i a b i l i t ya n ds p e e do fc o m p u t a t i o n ，b u ta l s oc o u l do f f e rar e f e r e n c ef o rp o w e rs u p p l y e n t e r p r i s e st ob u i l dar e l i a b l ee l e c t r i cp o w e r t r a d es y s t e m i nt h i sp a p e r ，t h ep r o b l e m st ob es o l v e da n dd e s i g ng o a la r ep r e s e n t e db ya n a l y z i n gt h e c o m p l e x i c i t yo fe l c e c t r i cq u a n t i t ya n de l e c t r i c i t yf e ec o m p u t a t i o np r o b l e m sf i r s t l y ；t h e n a c c o r d i n gt ot h ec u r r e n tc o n d i t i o no fd i s t r i b u t i o nn e t w o r k ，t h ea u t h o rp r e s e n t st h ea b s t r a c t m o d e lo fd i s t r i b u t i o nn e t w o r ka n da n a l y s e si t sd a t as t o r a g es t r u c t u r ea n dt h ep r o c e d u r eo f d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n ；f i n a l y ，b a s i n go nt h em o d e lo fd i s t r i b u t i o nn e t w o r k ，t h i sp a p e r a n a l y s e st h ed a t as t o r a g es t r u c t u r eo ft h ee l e c t r i c i t yp r i c e ，k i l o w a t th o u rm e t r e c a r d ，p o w e r l o s sm e t e ra n dv a r i o u sw a y so fe l e c t r i c i t yu t i l i z a t i o n ，a n da l s oa n a l y s e st h ep r o c e d u r eo f e l e c t r i cq u a n t i t ya n de l e c t r i c i t yf e ec o m p u t a t i o nw h i c hi n c l u d e st h ep o w e rl o s sc o m p u t a t i o n ， w h e e l i n gr e l a t i o np r o c e s s ，m e t e r sp a r e n t c h i l dr e l a t i o np r o c e s s ，s i n g l eu s e rl i f tc o m p u t a t i o n ， a l l o c a t i o na n dc o m p u t a t i o no fp u b l i cp o w e rl o s s ，a n dt h e ns o m ee x a m p l e so fd e s i g na n d i m p l e m a t a t i o no na l g o r i t h m sa r ep r e s e n t e d k e yw o r d s ：d i s t r i b u t i o nn e t w o r k ，k i l o w a t th o u rm e t e r - c a r dt r e e ，e l e c t r i cq u a n t i t ya n d e l e c t r i c i t yf e ec o m p u t a t i o n ，u m l i i 原创性声明 本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行 研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数 据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含 任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做 出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：与毒! 埤日期：丝与l 上址 关于学位论文使用授权的声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属兰 州大学。本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定，同意学 校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被 查阅和借阅；本人授权兰州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本 人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时， 第一署名单位仍然为兰州大学。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名：峭导师签名：逊 日期：护岁坊 ，1 第1 肇绪论兰搠大擎研究生学校论文 第1 章绪论 1 重孳l 言 供电企业谯电力行业中起着核心的作用，它不但直接管理着电力的供应和销售，也 在影响若电力生产企业。魄戆营镇系统则是拱电众业用于对娥扩报装，电量电费的抄、 算、核、收工作实现信息化管理的必袋的软件系统。其中，电量电费计簿是电能营销系 统的基本和核心模块，也怒技术处理煅复杂的模块。 在供宅系绕孛，鑫手鬻邀弱终臻褥、电力瘸产实际磊求秘供毫法纛鹃要求等嚣綮， 使得电能计量的方式和计赞规则极为艇杂，许多不确定因素也极易导致电量电费计算方 法的变诧， 因为电量电赞计算存在计量装餮、电价种类繁多，损失计算复杂，计量方式、嘏价 构成复杂等特点，使得大多数屯量电赞计算系统w 扩展性不强，不能适威各种特殊情况 豹羚箨要求，嚣忿懿簿莰谤一令逶疲备耱震毫方式，蘩耋灵溪、扩震燕强豹电重毫舞谤 算模型，具有十分重要的意义。 本文豹曩的就是针对供电系统电爨电费计算黪要求和用户实际用电情况，抽象娃 配 电两络的存储横型，建立w 配置、可扩展的、邋斑性强的电爨电费数据存储结构，并戳 这贱数据存储结构为基础分析设计电激电费的主骚算法模型。 1 2 现有系统存在的闻逶 电量电费计算在电能戆销系统中悬个很复杂的问题，其燕要具有以1 ：特点： ( 1 ) 计煮装置种类繁多 在配电系统中，为了对用户计费鼹安装计量裟置，常用的就是计量用电量的电发表。 羧豢臻户行鼗类鳖，不霹熬耀户安装鸯不嚣类垄瓣耄疫表，蠢只戆诗囊一耪电量黪糗壤 表、也有可以计量有功、凭功、峰、铸电量的多功能数字表，同时还有供电公司使髓的 用干线路考核的考核表和用于购售电掇的购售电度表，有的嗽度表还同时用于线路考核 帮计璧用户毫薰。我识在设计计算模黧辩裁需要考虑对不同魁度表薛处璞游遂。 ( 2 ) 电量损失计算复杂 为了考孩粼毫羁终豹效攀翔谤冀分攘电量，爨簧谤算毫爨敲援失蟪熬，毫量豹按失 第1 章绪论兰硝大学研究生学位论文 计算耍考虑变攒和线损，黛损又有查袭、公式等计算方式，单户线损有豢表、公式朔定 魄等诗算方法。 ( 3 ) 计量方式复杂 投摇蘑户类嬲寿不弱酌量 量方式鬟簧考虑，铡翔扬程电爨调整计算，袋的总分关系， 转供结算关系等。 ( 4 ) 电价种类繁多 崔计算毫受l f 孛还要考纛每度电静徐格，不离溺邀类型豹魄价是不弱瓣，峰、谷、乎 时的电价也不同，每种电价又有不同的项目组成。 ( 5 ) 电费诗算复杂 电费计算时还要考虑滞纳金，优惠电费，力率考核电费锝的处理；嗣时历史的、人 为的不确定因索较多，政策性较强，市场因素变化较大等也使电费的计舞复杂化。 正是因鸯这些霞素，谈得浚诗久受建立一个霹瓣萋、霉犷震黪、逶疲毪强静诤舞楱 型比较困难。目前，很多运行的电量电费计算系统都存在一定的问题，例如，只是针对 某一供电公司熬具体豹具体教务进镗缡程，当有掰的计算需求产生对，紫常需要重耩缓 程，甚至还要修改数据存储结构，极大地影响了计算业务适旋政策、市场变化的能力： 各种用电方式鼠暨不够灵活，可操作燃差；计算效率低下等镣。 重3 国内研究现状 针对现行系统存在的阔题和电量电赞计算豹特点，国内的系统开发翥立足现行的蓉 统，纛餍不同鹈软俘开发技术，对建藏个统一、w 配置的嗽鳖电费诗簿模型提密了不 同的设计思想，比较典型的设计思想有： 是势层谤舞模型圈，箨把表谤秘邀徐弱莛餐避表示，势将表谤窝魄徐对应起来， 然厨按照电量电赞计算的过程从表计关系树的最低层开始，由下向上，邂层计算； = 是公式参数化计算模型i l 】，即按照用户用电舶实际情况抽象为4 艨结构( 用户层、 计费信息层、计藿点层和电表层) ，然后在诗蟹意层、电表滕设计一个计算项臣表，在 计算项目表中寇义每一个计算项日的魄崖、电费的计算公式，由公式计算电量电费； 三是基予繁貉模式约译募摸型嘎，甏采爰瑟趣簿象懿方法进行毫量滚费算法接遮分 析，将实体类和算法类的分离，构建了基于策略模式的电量电费算法的般务模型。 这些模型都在一定程度上解决了传统电量电费计算中存谯的问题，提高了计算模型 2 第1 章绪论 兰州大学研究生学位论文 的可配置性和扩展能力。 1 4 本文计算模型的设计目标 因为各地区电力发展的不平衡，以上模型还不能很好地适应本文项目中一些特殊用 户的实际用电方式，为了解决这些问题，考虑到电量电费计算的各种实际情况和未来业 务的变化，我们研究了电量电费计算的数据存储模型和算法，力争达到以下设计目标： ( 1 ) 电量电费计算要快，准确率要高。 ( 2 ) 计算模型能够适应各种计量情况，能够灵活配置配电网络、电价类型、电价 组和计量方式，使系统能够适应各种用户的计算要求和企业的用电分析要求，满足未来 业务扩展或变更的需要。 1 5 本文的技术措施 为保证计算模型设计目标的实现，主要采取了以下技术措施： ( 1 ) 采用稳定可靠的操作系统和大型数据库，保证系统的安全性，利用其强大的 数据加工计算能力和算法设计，保证电量电费计算的速度快、准确性高。 ( 2 ) 采用抽象模型和灵活的数据结构，以提高计算的粒度的控制和系统的需求变 化的适应性。 ( 3 ) 采用u m l 数据库建模技术和建模工具，合理设计数据的存储结构，满足配置 灵活、处理方便、可扩展能力强的设计目标。 1 6 本文内容安排 第1 章，绪论。介绍了本文研究的意义和目的，分析了现有系统存在的问题和国内 的研究现状，并提出了计算模型的设计目标和采用的技术措施。 第2 章，u m l 在软件建模中的应用。介绍了u m l 的基本概念和五类视图，着重介 绍了u m l 在数据库设计中的建模工具和涉及的扩展元素的意义和表示法。 第3 章，配电网络模型研究。根据配电网络组成的实际情况，提出了配电网络的抽 象模型，并分析了配电网络树的数据存储结构和设计实现过程。 第4 章，电量电费计算模型研究。以配电网络模型为基础，分析了电价、表卡、计 损设备和各种用电方式的数据存储结构，最后分析了电量电费的计算过程，给出了算法 设计实现的示例，其中设计了损失计算、转供关系处理、表的总分处理、单户扬程计算、 3 第1 章绪论 兰州大学研究生学位论文 公用损失分摊计算和力率考核电费计算等复杂的计算过程。 最后给出了本文的结论。 4 第2 章u 吼在软件建模中的应用 兰州大学研究生学位论文 第2 章u m l 在软件建模中的应用 2 1u m l 概述 2 1 1 什么是u m l u m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 即统一建模语言，是用于对软件密集型系统的 制品进行可视化、详述、构造和文档化的标准语言。 ( 1 ) u m l 是一种语言 u m l 提供了其词汇表和组合词汇的规则( 单词和语法) ，但u m l 自身已不提供开 发软件的过程。 ( 2 ) u m l 是一种可视化语言 u m l 是一种图形符号语言，其表达结果是图形化的，能够清晰而准确的表达大部 分中间制品。 ( 3 ) u m l 是一种构造语言 u m l 描述的模型可以和各种编程语言建立连接，可以在二者之间进行“双向工程”。 ( 4 ) u m l 是面向对象的 u m l 是针对面向对象的分析设计方法而设计的，但它也可以用于非面向对象的分 析设计方法。 2 1 2u m l 的基本内容 u m l 的定义包括u m l 语义和u m l 表示法两个部分。 ( 1 ) u m l 语义描述基于u m l 的精确元模型定义。元模型为u m l 的所有元素在 语法和语义上提供了简单、一致、通用的定义性说明。此外u m l 还支持对元模型的扩 展定义 ( 2 ) u m l 表示法定义u m l 符号的表示法，为开发者或开发工具使用这些图形符 号和文本语法为系统建模提供了标准，在语义上它是u m l 元模型的实例。 u m l 的主要内容可以由下列五类视图( 共9 种图形) 来定义： 第一类是用例视图( u s ec a s e ) ，从外部用户的角度捕获系统、子系统或类的行为。 5 第2 章u 札在软件建模中的应用 兰州大学研究生学位论文 第二类是静态视图( s t a t i cd i a g r a m ) ，包括类图、对象图和包图。 其中类图描述系统中类的静态结构。它定义系统中的类，类之间的联系( 如关联、 依赖、聚合等) 和类的内部结构( 类的属性和操作) 。 对象图是显示类的多个对象实例，而且对象图只能在系统某一时间段存在。 包由包或类组成，表示包与包之间的关系。包图用于描述系统的分层结构。 第三类是行为视图( b e h a v i o rd i a g r a m ) ) ，描述系统的动态模型和组成对象间的交 互关系。 其中，状态图描述类的对象所有可能的状态以及事件发生时状态的转移条件；而活 动图描述满足用例要求所要进行的活动以及活动间的约束关系。 第四类是交互视图( i n t e r a c t i v ed i a g r a m ) ，描述对象间的交互关系。 其中，顺序图表达对象间接时间顺序的交互；协作图以结构组织的视角或语境下显 示对象间的交互，两者表达的信息是一致的，可以互替。 第五类是实现视图( i m p l e m e n t a t i o nd i a g r a m ) 。 其中，组件，构件图显示一组构件及其依赖关系；部署图实施图显示运行时进行处 理的节点和在节点上活动的构件的配置。 2 2u m l 在数据库建模中的应用 数据库的分析设计在数据库应用软件的开发中具有重要的作用，它直接关系到系统 的数据存取速度、健壮性和可扩展性，数据库建模技术又是其中的关键环节。 2 2 1u m l 在数据库建模中的优势 传统的关系数据库建模工具通常使用实体一关系图( e - r 图) ，但是用e - r 图建模 具有一定的局限性：一是e - r 图只是通过实体和实体之间的关系描述数据模型，这样描 述的数据信息过于简单；二是对一些不同的实体关系无法表示，例如，“联合”或“交 叉”这两种不同类型的实体，时间相关实体等。 在数据库分析设计中使用u m l ，即使用u m l 的扩展机制，用“类”概念代替“实 体”，则与e r 图相比具有更大的灵活性，可以表示更多的数据相关的业务规则，而且 这种由模型映射成数据库( 即先有框架、类，然后再根据类的持久性来生成数据库) 的 设计方法可以使系统的数据存取速度、可扩展性和健壮性设计可以做的非常优秀，同时 通过在整个系统设计中使用u m l 图，可以使数据库设计小组和应用软件开发小组对系 6 第2 章t l g l 在软件建模中的应用 兰州大学研究生学位论文 统的理解保持一致，便于开发人员之间的交流，提高整个软件系统的开发效率。 2 2 2 本文使用的u i v i l 数据库建模工具 我们在电量电量计算数据存储模型的设计中使用的u m l 数据库建模工具是r a t i o n a lr o s e d a t am o d e l e r2 0 0 3 。该软件是m mr a t i o n a lr o s e 产品家族中的一员，它通过 一个公共的工具和单一的语言( u m l ) 提供了完善的可视化建模环境，其突出特点是支 持数据库建模和设计的u m l 扩展：确定和非确定关系、表、列( 包括主键、外键和主 夕h 键) 、约束、触发器和索引等。它可以使数据库设计人员与开发团队的其他人员联系 起来，帮助加速开发过程，也可以使数据库设计人员能够直观地了解应用程序访问数据 库的方式，从而可以在部署之前发现并解决问题。 该软件还有其他主要功能： ( 1 ) 支持对象模型、数据模型和数据存储模型的创建； ( 2 ) 映射逻辑和物理模型，从而灵活地将数据库设计演变为应用程序逻辑； ( 3 ) 支持数据模型、对象模型和已定义数据语言( d d l ) 文件数据库管理系统 ( d b m s ) 之间的双向工程； ( 4 ) 变换同步选项( 在变换期间对数据模型和对象模型进行同步) ； ( 5 ) 数据模型与对象模型比较； ( 6 ) 支持一次性对整个数据库进行正向工程等。 2 2 3 数据库设计u m l 规范 u m l 用于数据库的设计规范是对u m l 的扩展，它是用来描述数据库结构和元素的 构造型( s t e r e o t y p e ) 和标记值。 数据库元素包括表、列和关系，还有一些扩展元素如触发器、存储过程、约束、用 户自定义类型和视图等。数据库的u m l 模型图元素如表2 - 1 所示( r a t i o n a lr o s ed a t a m o d e l e r 建模软件定义) 。数据库设计比较详细的u m l 规范请参考d a t am o d e l e r 软件 用户手册，设计方法请参考文献 3 7 1 等。 表2 - 1 数据库设计u m l 规范定义的模型图元素 匿模攒嚣鬻鬻澄缀霪鬃蘩藤1 ) i 蠢蒸鬻溱i 荔嘉淄麟蓉瑟瑟瑟i 瓣搽孽鬻蚕纛翼l i 灌 数据库中同一事物的一 表( t a b l e )t a b l e ) | 一 组信息，由列组成 列( c o l u m n )表的组成部分，拥有表的( c o l u r a n ) 7 第2 章u 札在软件建模中的应用 兰州大学研究生学位论文 一个单一属性 主键( p r i m a r yk e y )杯不表的行的候选键p k p k 表中映射到另一张表的 外键( f o r e i g nk e y ) f k f k 主键的一列或一组列 确定关系( i d e n t i f y i n两张表之间的关系，予表 i d e n t i f y i n g gr e l a t i o n s h i p )必需与父表共存 1 0 一 非确定关系( n o n - i d e n 两张表之间的关系，每张 ( n o n - i d e n t i f y i n g 0 。1 t i f y i n gr e l a t i o n s h i 表都独立存在 p ) 一个虚表，具有典型表的 视图( v i e w ) v i e w 行为，但不能独立存在 存储过程( s t o r e dp r o一个独立的典型的在服 s p c e d u r e )务器上执行的函数过程 限定特定数据领域的值 约柬( c o m t r a i n t s ) 或活动规则 检查( c h e c k )定义数据库规则的约束 c h e c k 定义一个列只包含唯一 唯一性( u n i q u e ) u n i q u e 数据 数据库进行某种行为的 触发器( t r i g g e r ) t r i g g e r 代码 索引( i n d e x )加速数据访问的文件 i n d e x 空( n u l l )不要求含有数据的列l l 非空( n o tn u l l )必须含有数据的列( n o tn u l l 8 第3 章配电网络模型研究兰州大学研究生学位论文 3 1 建模目的 第3 章配电网络模型研究 配电网络模型是实际配电网络的抽象，建模的目的一是为电量电费计算提供全局基 础数据，明确计算所在的计量点和使用的配电网元素；二是使业务人员和管理人员员形 象直观地了解电量电费的计算的基础结构；三是为了方便电能营销系统的用电分析和各 计量点数据、报表的汇总等工作。 _ 一 震群i 鲁二兽 ! 公变为公司由 一1 s ；衰，用于线损计： o l i嵩供正廿 嘻和羞拣蠢 - 一； i 高；磊计 一。 类似 粗虚 线框 中的 网络 圈 图3 1 配电网络模型 9 r_l，lll0广l，j 第3 章配电网络模型研究兰州太譬研究生学铖论文 3 2 配电网络模型的组成 配电网络的拓扑结构宓际是一个髑络结构，藏要包括五类元素：变电站、线路、开 闭懿、变珏器、表计和计爨箱( 多神淡计) 。配电嬲元素的像用和分类如下； 变电站；童簧俸餍是降篮和控翻嘏能量输送，这样最终用户才麓使用。嚣翦变电站 按电压等级分为；7 5 0 千伏变电站、3 3 0 千伏变电站、2 2 0 千伏变电站、1 1 0 千伏变电站、 3 5 警茯交龟蘩、l o 手茯交逛站。毫嚣等级表示爻魄结囊嚣计囊焘懿最舞电基，是纛基 等级所标示的电压。 线路：通常指的是高压线路，是电能量传输的物理线路，电能量通过线路供给用户 或下级变电鳐，线路按电莲等级分为：7 5 0 干俊线路、3 3 0 千伏线路、2 2 0 千铰线路、 1 1 0 午伏线路、3 5 千伏线路、1 0 千伏线路、6 千伏线路。物联线路中电能量的走向襁两 个穷怒上都套瑟缝，诗量这耱线露黪纛发表有可戆秀多块警逶表谤或一块多囊戆表谤 ( 日够计量正殿向电量) 。 歼朗站建设在需要汇集朝分支线路的区域，即从变电站架设一条线路剿开闭站，荐 获拜邂始霉分支通过逢下龟缆等方式绘用户供奄，以解决交嘏菇回路数举够，置受接近 负荷侧。开闭站也可接受多个变电站的输入。 变基器擐豹是聚电变攥器，露予将魄垂癸鬣捌蘧户嚣要熬芏终电匿。燮匿器投援供 电方式可以分为公变和专巍；公变是指线路、变聪器、到每户的电度表众部由供电公司 安装、维护、镑理的供电方式，丽专变是专门为单一用户供魄的变压器。 表诗也可称为电度表，是电量斡计璧设备。 表计按使用类型分为购售电度表计、考核表计和用户表计。购售电鹰表计主要安装 在线路熬入壤残爨臻，惩予谤耋公司赠哭熬电量和售爨戆电繁，氇用予线鼹撰耗豹诗簿。 考核表计安装张变压器的入端或出端，用于考核电量的损耗。用户表计用于计量用户的 用呶量。购售呶度表计和考核表计都属于公司表，有的时候用户表计也同时用作考核袭 诗，考核表诗 魏作为计量藤户电量的袋计。一个餍户壤据计爨方式可接多释表诗，并怠 可以分组，例如正业用户、商业用户、农用电和家庭用电计嫩方式是不同的，安装的表 计 熟不糖霹。多耱表话装纛起 每残谤塞籍，实豁上按各令袭谤分开处壤。 袭计按类烈又可分为酱通表计、复费率表计和卡片，它们与计量类型和计费方j j c 有 关。普通表计只计量一种电詹，复费率表诗( 多功能表计) 则可以计量肖功电量、凭功 毫鬃绒分辩诗薰蜂谷露电薰，其中卡笄不是实际静计量装嚣，褥是一种谤羹方式。 第3 章配电嚼络模型研究 兰州大荦研究生学铖论文 实际配电阐络元素类趔多种多样，但是对于电量电费计算来说，为了简化配电网络 静计算和存储模型，我稍毙实际的鬣电网络擒象为如图3 1 所示静模型鬻，图孛镌注释 可以帮助我们理解配电网络的拓扑结构。 麸图3 - 1 巾霉疆看出，翔采把每令配电元素撂秀一令颈悫，元素之翔瓣关系终为逑， 配电网络的拓扑结构就可以用一个图袭示。 酌3 数据的存储组织 3 3 1 分析 嚣电弼终焱数据淳孛懿 莓缝缀，窟戆符合关系数蕹痒豹建模要求，绦涯数据瘁貘鳖 的稳定性、配鼷的灵活性和可扩展性呢? 我们能按照图3 - 1 的模型图宜接进行存储吗? 答案是否定的，分辑如下； ( 1 ) 开闭站的处理阅题 如果按照送种思路，从配电网络模型看，我们可以先设照个根节点，每个配电网 元素终为一令帮煮，如果毙开耀菇襻为一今苇熹楚理，秀遂舞表1 3 5 1 表零豹跨蔟，一令 开闭站节点就可能指向多个父节点，那么通过这种方式组织越来的数据其中就包含了环 形结梅，存锗的数据结构簸构成了一个圈，节点驹套找、插入、删除等操终就要涉殿图 的复杂算法。冀算法肯定院树要复杂褥多。因藏我们把开闲站分为多个常点处理，凝体 根据开闭站入线端的数量。例如对n 入m 出开闭站，就把开闭站作为n 个节点处理，在 节淼戆属性孛设嚣镜像关系，指自嚣嚣蔫菇豹第焘编号，这群裁恕嚣蠲继终秀单一节 点处理所产生的环路消除了。 ( 2 ) 表计的处理闯题 表计的处瑷有两种典溅方式：一怒整体方式( 表计和配瑰阙络的关联关系是缀会聚 合，即整体和部分的不能独立存在) ，即把表计和变电站、线路、开闭站、变压器一样 都移为配邀弼终豹元素，瓣辩整表谤分秀魏售毫发表诗纛震声表谤秀今袭存镳，箕巾在 购俦电度表计袭中利用属性字段标示怒否作为用户表计，如圈3 - 2 所示。：是扩展方式， 即把变电站、线路、开朗站釉变压器伶为基本配墩弼络元素，但把表计佟为附加元索指 向熬本配电蕊络的安装位溅，帮撸向计量点，表计仍然设计成购售电度袭计和蘑户袭计 两个表存储，也就是说表计和配电网络的关联关系是单向的，配电网络中不包含表计数 据，一今表诗瑟g 羯于配毫瓣终菜一元素。类曩鬟手稿镶之翔熬扩震关系，我裁把这秘方式 1 1 第3 章配电网络模型研究兰州大学研究生学位论文 称之为扩展方式，这种方式就把整个配电网络分成基本配电网络和扩展元素两部分组 成，如图3 3 所示。 整体方式的优点是思路直接，比较容易理解，但是未考虑表计和其它配电网元素性 质的不同，因为其它配电网元素相对稳定，而表计可能因为各种原因发生改变，例如在 业扩报装处理( 如新装、移表、换表、暂拆、分户、并户等) 时，当删除、添加、合并配 电网元素节点时就影响了整个配电网络的稳定性，不便于业务的扩展或变更；整体方式 还有一个重要的未考虑的问题是配电网络中某个节点可能要接多组用户表计，这样整个 配电网络就是一个图结构，各个表之间的耦合度就变大了，这同样会增加数据处理的难 度，影响计算速度和配置的灵活性。 图3 - 2 配电网络数据组织模型图一整体方式 图3 - 3 配电网络数据组织模型图扩展方式 相对于整体方式，扩展方式就可以克服整体方式的不足，通过把配电网络分为基本 配电网络和扩展元素，降低了数据表之间的耦合度，保证了基本配电网络的稳定性，增 加了对表计处理的灵活性，提高了数据适应业扩报装处理的能力。 通过以上分析，我们对开闭站用多节点、表计用扩展方式处理后，整个配电网络就 第3 章配电网络模型研究 兰州太譬研究生学饭论文 可以用一个树形结构表示了。同时，配电瞬络还裔一定的构成规则，即飘电网元素之间 的笑系是一定鹩，其构成瀵鲻懿下： ( 1 ) 基本配电网络的构成规则：配电网络只能从变电站歼始；变电站下只能接线 鼹；线夔下只缝接交压嚣域嚣翅站；黪 j l 站哭魏接线路。 ( 2 ) 表计的安装规则：购售电魔表计可以安装在开闭站、变压器、线路的入端或 出端，或者变嘏站的出端，且线路的入端必须接谢表计，开阔站的入端和出端必须接表 诗，否员| j 无法谛算线路静攒失电塞；掰户表幸 爱冀能安装在袭压器静凄矮。 3 3 2 设计 奄 d ，r e ) 图3 4 同一开闭站节点镜像方式 在本苓我嚣j 毙苓考虑袭诗魏存键绦毒鸯，我嚣3 将在第五牵详述。蕙先孬次考瘩开翅擎 的处理中如何镜像节点的问题。当把开 j j 站作为多个节点处蠼时，如果镜像方式不加限 制，以开闭站作为四个节点处理为例，不考虑节点编号，可熊的镜像方式有5 种，如图 3 罐所示。箕串穷式( a ) 处淫起来最为简单，即选择一个节点俸为主节赢，镜像僮为空， 其它节点的镜像值为主节点的编号。这样当我们发现开闭站带点的镜像假不为空时就表 鞠该繁熹秀圭磐赢豹镶豫繁点，要秘泰磐点接秀鞠一令舞翅嬷处理。这梯鲞把珏入m 凄 开闭站分为n 个节点处理聪，基本配电网络各个节点就组成了一棵数据树( 根节点去掉 后即成为森林) ，简化了节点的查找、插入和删除簿操作。实际上，通过这种镜像方式， 馘 q 一 第3 章配电网络模型研究 兰州大学研究生学位论文 配电网络树结构可以看成为一棵部分穿线树。 通过以上分析，考虑每个节点的属性和约束关系，基本配电网络u m l 数据存储模 型如图3 - 5 所示。为了方便管理基本配电网络元素，又设计了p n e t _ e l e m c a t e g o r y 表存储配电网络元素的分类信息，因此基本配电网络数据存储设计由表p n e t _ e l e m c a t e g o r y ( 配电网络络元素种类表) 、p n e t _ e l e m t r e e ( 配电网络元素树表) 、p n e te l e m _ b d z ( 配电网络变电站表) 、p n e t _ e l e m _ g y x l ( 配电网络高压线路表) 、 p n e t _ e l e m _ k b z ( 配电网开闭站表) 和p n e te l e mb y q ( 配电网变压器表) 五个 表组成，属性的数据类型按照s q ls e r v e r2 0 0 0 中数据类型的定义，详细属性的意义 见表3 - 1 、表3 - 2 、表3 - 3 、表3 4 表3 - 5 和表3 - 6 所示。 图3 - 5 基本配电网络数据存储静态模型图 配电网络表p n e t _ e l e m t r e e 是一个自关联表，组成一个层次树形结构，其u m l 模型如图3 - 6 所示，其中fp i d 父节点编号，值取fe l e m i d 中的值，在创建表示要 插入一个对象，表示根节点，其f _ e l e m i d 和fp m 的编号分别取为“e l e m i d ”和“r 1 4 墨! 主竺皇璺! 墅鐾型翌垄 兰型垄堂竺查生兰堡垒圭 o o t ”。 图3 - 6 配电网元素树表的静态模型 表3 - 1 配电网元素种类表( p i q e te i 卫m c a t e g o r y ) 表3 - 2 配电网元素树表( p n e t _ e l e m t r e e ) 麟g 黼鹾萋羹篓震浮熬獒藿黪。警琴霪蚕麟 g 盛澄港麟鬻帮镕添繁繁雾 ；主耱鬯未二霪 l fe l e m i dn v a r c h a r ( 1 0 )0元素i d ( 系统生成) p k 2fn 皿n v a r c h a r ( 3 2 ) o名称 3fp i dn v a r c h a r ( 1 0 ) o 父i d 4 fc a 蚴r yn v a r c h a r ( 1 2 ) 0 元素种类 表3 - 3 配电网变电站表( p n e t _ e l e m _ b d z ) 麟灞灞缫溺 麟鬻戮群鬟鬟霪麟灞爱谎瞩慧筮凌笺缀耄霪霪器懑镳镳淄 lfe l e l i dn v a r c h a r ( 1 0 ) 0 变电站l d p k 2fv o l t g en v a r c h a r ( 8 ) o 电压等级 3 fr u n i ) a t ed a t e ti m e ( 2 3 ，3 ) l 投运日期 4fr e i n v a r c h a r ( 2 5 6 ) l备注 表3 4 配电网高压线路表( p n e t _ e l e m _ g y x l ) 麟鬻缀鬻灏篓瓣懑鬣豢戮薹i 霪耋攀镤露 拳燮篷懑谨鬟簸鬻燃纂戮鬻鬻鬻鬻鬻瀵獭镰 lfe l e m i d n v a r c h a r ( 1 0 ) o 高压线路i d p k 2fn u m b e rn v a r c h a r ( 1 6 ) 0 线路编号 3 fm 删g 暑n v a r c h a r ( 8 ) 0 电压等级 4f - l i n e p i p e n v a r c h a r ( 2 0 ) l导线型号 5fl e n g t h n u m e r i c ( 1 0 ，3 ) o 线路长度 6fm x i o dn u m e r i c ( 8 ，o ) o 最大负荷 表3 - 5 配电网开闭站表( p n e t _ e l e m _ k b z ) 麟缫黼鬟篓霪瑟懑缀粪壅黪8 i 慧罐潍馘黪翟戮溺滋戮鬟霎黪漤濒勰溺 l fe l e m i dn v a r c h a r ( 1 0 ) 0 开闭站i d p k 2fv o l t a g e n v a r c h a r ( 8 )0电压等级 3fr u n d a t ed a t e t i m e ( 2 3 ，3 ) l投运日期 4fr b t a r kn v a r c h a r ( 2 5 6 ) l 备注 5 fm i r r o r i dn v a r c h a r ( 1 0 ) o 镜像i d ( 同一元素) 表3 - 6 配电网变压器表( p n e t _ e l e mb y q ) 第3 章配电网络模型研究 兰州大学研究生擘住论文 溉：字段名獠i g 。爰i 警段黄鹜翟：；纛；窆自邕 、堂宣i 毪e 睦：+ 。“二，一+ ：。 t 耋怒篾：。懑 lfe l e m i d n v a r c h a r ( 1 0 ) o 变压器i d p k 2f 蛐0 d e ln v a r c h a r ( 1 2 )0 型号 f k 3ft y p e n v a r e h a r ( 4 ) 0 类型( 公变专变) 4fm u m b e r n v a r c h a r ( 1 2 ) l 运行编号 5 fa d d r n v a r c h a r ( 2 4 ) l 安装地点 6 f _ p o l e n u m b e r n v a r c h a r ( 2 4 ) l 安装杆号 3 _ 3 3 实现 3 3 - 3 1 数据表的创建 数据库中基本配电网络数据结构的创建，请参考s o l 语言，s o l 脚本从略。 3 3 3 2 数据的添加、删除和查找 数据的添加、删除和查找由操作员通过应用程序客户端操作界面完成，同时要判断 添加的配电网元素是否符合构成规则，镜像关系设置是否正确等，最终还要在数据库服 务器完成，表中的关键字段都由系统产生，保证其唯一性。我们使用的是d e l p h i7 0 和 e x p r e s s 组件，具体实现代码这里从略。 第4 章电量电费计算模型研究兰州大学研究生学位论文 第4 章电量电费计算模型研究 4 薹概述 在我国现行供电和售电体制下，不同类型的用户或同一用户在不同的用电方式、用 电黪段，毫终纛诗费方式誉弱。魏终，侠电公司必了节约成本，考虑到臻邀条转等笈杂 的闲豢，对不同用户使用了一些复杂的供电方式，使得实际用户之问存在着损失分摊、 转供、公共电蔗分摊等复杂的用电关系；为了鼓励用户提高功率因数，袋对一些用户的 力率遗行考棱；对执行稳臻电价静不瀚扬程豹雳耄设备还簧许耋扬翟亳慧。与用电秀式 和电价对应，电能计量时就要计量有功、无功、容量( 需量) 等类型的电量，对执行分 肄魄诊豹媛户述要谤量蜂貉邀量，所以 筵焉户毫爨豹计算不楚薇立豹，它还涉及裂一系 列用电方式和计量方式所产生的复杂计算问题。同时，供电公司为了判断配电网络运行 的食理性，还簧计算线路和变压器损失，以进一步找到用电镣理、计量计费、营业抄收 等努瑟存在鹣瓣逛，为采联有效播藏鼯羝损耗摄供分析依据。 本章首先分析电量电赞计算有关的数据存储缀织模型及其设计，然聪基于数据存储 摸黧分辑了臻户邀量、线攒电量、变攒电量窝髑户邀费戆访冀方法，并飘设计实现了其 算法。 驺2 数据存储模型 4 2 1 电价的数据存储模型 2 1 0 l 毫徐豹分类 我国现行甾电制度规定了单一制和两部制电价，同时又执行了分类电价和分时电价 ( 蟓谷氡绘) 。j 雪变压器，l 、等菜一容爨熬工农业嬲户秘疆民照户技行单一划电徐，瓣丈 予该容量的大童业用户执行两部制电价。单一制电价的用户仅收取电量电费；对执行两 部制电价的用户是在收取咆量电费的同时，再收取基本电费。基本电费的计算有2 种方 式：按最大霖豢诗算或按变医器容量诗箨。两拜重辩雳毫容蠢遮i ( 0 k v a 及疆土静电秀客 户依功率因数调整电费，此外，根据