（电力系统及其自动化专业论文）配电自动化高级应用软件及其状态估计的研究.pdf

山系大学硕士学位论文 摘要 配电自韵纯是当前国内乡 电力行监藏澄技术之一，特剐是电力走向市 场和信息技术快速发展的今天，逐步开发建设配电自动化系统已怒犬势所 麓。裹级应用软l 孛( 腿s ) 俸为配电自动他系统的一个燕要组成部分，在确 傈系统的安全麓经济运行方褥发挥着巨大作用状态佑计是p a s 的个重 黉组成部分，它利用s c a d a 的断路器状态( 变化) 和量侧数据并补充母 线受蕊预报的侥量测数据，捡浏与辨识举炎数据，髅谤瘩全配弼究整、一 致、可信的实时网络状态，向p a s 的其他应用软件提供可靠、全瑟的实时 燧行方式。 配电获态镄诤发震熨今天，已经有了缀多不曩兹算法，毽这些焚法整每 熊缺点，或糟楚编程复杂，绒者是处理麓测能力不强，或者是收敛性差等 簿。本文提：妊了一种新的配电状态估计的改进算法。该算法以基予支路功 霉熬配邀扶叁 鑫； 算法为麓麓，运瑁母线受芬势配技零喜簪菜些支爨邀渡箍 值量测纳入算法中。首先，由网络拓扑中的根节点( 即出线开关的未节点) 的电压幅值和注入功率求出功率因数 ，之后利用根节点电压幅值、功cosq 枣因数及鑫线楚懿实瀚毫浚霹褥凄线弱懿有功及无功凌率；孬攫攘器受莳 点处的静念负荷值，将所计算出的p 与q 分配到各负荷点。从而樗到各负 荷点处的负荷次修正值：然后，针对脊负荷量测的节点，由其节点负荷 褥戮受蕊掺爱系数，致舔褥麓备受蓠煮簸静受蔻二次貉爱夔；最露镑薅巽 商电流幅值璧测的支路，避行相关计算，再根据各负 l ； 点的负荷二次修芷 德，得到相关负荷点的最终修正值。将负荷功率的最终修正值代入纂f 支 鼹磅率豹酝鳃状态售谤算法豹棱关多骤孛，裁完成了续入宅滚辐壤蘩滚熬 过程 这样就解决了原算法无法处理电流幅值量测的不足。由于配电网的量测 酝饕多窀滚臻馕羹溪，嚣舞法( 基予支路凌率豹髦奄虢态 轰谤葵浚) 茨这 种不足是影响其收敛性和精度的主要原因，而本文摄出的改进算法由于可 第t 蠹 山东大学硕士学位论文 以处理电流幅值量测，因此可以获得良好的收敛髋和精腰。经过i e e e l 3 、 3 4 节煮系统豹瓣试，这种殴遴是骞效豹。 为了更好的测试这种改进算法。本文实现了潮流计算和网络接线分析。 潮流算法采用牛顿拉夫逊法，该算法在解决大舰模配电网的潮流问题时是 鸯其甓越性黪。弱终缓线势爨澍采鹅基予支爨分鬃戆广发缆宠援索法，运 用链表技术，形成了存储拓扑信息的节点链表、支路链寝和层链表，为潮 流计算、状态估计编程提供了数据结构。 关键词；配毫自动纯高级应用状态倍计量测炎换毫流幅德董曩 第2 贝 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o ni so n eo ft h ea d v a n c e dt e c h n i q u e si nt h ed o m e s t i c a n d o v e r s e a s ，a n di th a sb e e nag e n e r a lt r e n dt od e v e l o pa n dc o r l s t r u c tt h e d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o ns y s t e ms t e pb ys t e p ，e s p e c i a l l yf o rt o d a yw h e nt h ep o w e r i s p u t i n t om a r k e t sa n dt h ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yi sd e v e l o p i n gr a p i d l y a d v a n c e da p p l i c a t i o ns o f t w a r ei sa ni m p o r t a n tc o m p o n e n to fd i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o ns y s t e mt h a tp l a y sg r e a tr o l ei ng u a r a n t e e i n gt h es a f ea n de c o n o m i c a l o p e r a t i o no ft h es y s t e m s t a t ee s t i m a t i o ni sa ni m p o r t a n tc o m p o n e n to fp a s i t u s e sb r e a k e rs t a t e ( c h a n g e ) 。m e a s u r e m e n t sd a t aa n dp s e u d o - m e a s u r e m e n td a t a p r o v i d e db yl o a df o r e c a s t i n gt od e t e c ta n di d e n t i f yb a dd a t a , a n dt h e ne s t i m a t e c o m p l e t e d ，c o n s i s t e n ta n db e l i e v a b l er e a l t i m en e t w o r ks t a t e a f t e r w a r d ss t a t e e s t i m a t i o np r o v i d e sr e l i a b l ea n dc o m p r e h e n s i v er e a l t i m eo p e r a t i o nm o d et oo t h e r a p p l i c a t i o ns o f t w a r eo fp a s d i s t r i b u t i o ns a t ee s t i m a t i o nh a sa l r e a d ym a n yd i f f e r e n ta l g o r i t h m st o d a y , b u tt h e s e a l g o r i t h m sa l lh a v es h o r t c o m i n g ss u c ha sc o m p l e xp r o g r a m m i n g , w e a ki nd e a l i n gw i t h m e a s u r e m e n t so rb e i n gb a di nc o n v e r g e n c e t h i sp a p e rp r e s e n t san e wm o d i f i e da p p r o a c h f o rd i s t r i b u t i o ns t a t ee s t i m a t i o n t h i sa p p r o a c h 嗍b u sl o a dd i s t r i b u t i o nt e c h n o l o g yt o a c c o u n tf o rc u r r e n tm a g n i t u d em e a s u r e m e n t s , s o l v i n gt h ep r o b l e mt h a tt h e b r a n c h - p o w e r - b a s e ds t a t ee s t i m a t i o nm e t h o df o rd i s t r i b u t i o ns y s t e m sc a n n o td e a l w i t hc u r r e n tm a g n i t u d em e a s u r e m e n t s a tf i r s t ，w eg e tp o w e rf a c t o rb y o l t a g e m a g n i t u d ea n dp o w e r - i n j e c t i o no f r o o tn o d ei nt h en e t w o r kt o p o l o g y , a n dt h e nu s e c u r r e n tm e a s u r e f f l e n t so f o u t l e t sa n dv o l t a g em a g n i t u d e ，p o w e rf a c t o ro f r o o tn o d e t oo b t a i na c t i v ep o w e ra n dr e a c t i v ep o w e ro fo u t l e t s ；a f t e r w a r d s ，d i s t r i b u t et h e o b t a i n e dpa n dqt oe v e r yl o a dn o d eo nb a s i so f t h es t a t i cl o a dv a l u e so ne a c hl o a d n o d et oo b t a i nt h ef i r s tm o d i f i e dl o a dv a l u e s ；a f t e rt h i s , b ya c q u i r i n gam o d i f i e d c o e f f i c i e n to fl o a dt h r o u g ht h el o a do fn o d e sw i t hl o a dm e a s u r e m e n t s ，w eg e tt h e 筹3 妥 山东大学硕士学位论文 s e c o n dm o d i f i e dl o a dv a l u e so ne a c hl o a dn o d e ；f i n a l l y , b yc o m p l e t i n gc o r r e l a t w e c a l c u l a t i o n s 幻b r a n c h e sw i t hc u r r e n tm a g n i t u d em e a s u r e m e n t sw eo b t a i nt h el a s t m o d i f i e dv a l u e st h r o u g ht h es e c o n dm o d i f i e dv a l u e s e v e n t u a l l y , t h el a s tm o d i f i e d l o a dv a l u e sa r ei n t r o d u c e di n t ot h eb r a n c h - p o w e r - b a s e ds t a t ee s t i m a t i o nm e t h o d f o rd i s t r i b u t i o ns y s t e m s t h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r kh a sar e m a r k a b l ec h a r a c t e r i s t i c ：i n s u 衔c i e n t m e a s u r e m e n t sa n dc u r r e n tm a g n i t u d em e a s u r e m e n t si nt h em a j o r i 璐t h u st h e s h o r t c o m i n gi n f l u e n c e sc o n v e r g e n c ea n dp r e c i s i o no ft h eb r a n c h p o x 、e r - b a s e d s t a t ee s t i m a t i o nm e t h o df o rd i s t r i b u t i o ns y s t e m s 。b e c a u s et h em o d i f i e da p p r o a c h c a l ld e a lw i t hc u r r e n tm a g n i t u d em e a s u r e m e n t s ，i to b t a i n sg o o dc o n v e r g e n c ya n d p r e c i s i o n t h i si m p r o v e m e n ti se f f i c a c i o u st h a t i sp r o v e db yt e s t i n g 、i t hi e e e 1 3 ，3 4n o d e ss y s t e m s 。 t h i sp a p e rr e a l i z e st h ep o w e rf l o wa n dn e t w o r kt o p o l o g yt ot e s tt h em o d i f i e da p p r o a c h b e t t e r p o w e rf l o wa d o p t sn e w t o n - r a p h s o nm e t h o dt h a ti ss u p e r i o ri ns o l v i n g l a r g e s c a l ed i s t r i b u t i o np o w e rf l o w n e t w o r kt o p o l o g ya d o p t st h eb r e a d t hf i r s t s e a r c hb a s e do nb r a n c hl a y e r i n g a n du s e st h ec h a i nt e c h n o l o g yt of o r mt h en o d e s c h a i n , b r a n c h e sc h a i na n dl a y e r sc h a i nt os t o r et o p o l o g yi n f o r m a t i o n p r o 、i d i n g t h ed a t as t r u c t u r et op r o g r a m m i n go f p o w e rf l o wc a l c u l a t i o na n ds t a t ee s t i m a t i o n k e y w o r d s ：d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o n ；a d v a n c e da p p l i c a t i o n ；s t a t ee s t i m a t i o n ； m e a s u r e m e n tt r a n s f o r m a t i o n ；c u r r e n tm a g n i t u d em e a s u r e m e n t s 旃4 页 粕东大学硕士学位论文 l 弓l 言 1 1 檄逑 螽己电网( d i s t r i b u t i o n n e t w o r k ) 通常指电力系统中二次降压变电所低压侧 直接或降压后向用户供电的网络。它由架空线或电缆配电线路、配电所或柱 上簿疆交莲器壹接续入舅l 户襞稳残。配电叁动纯系绞( d i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o n s y s t e m ，简称d a s ) 是一种可以使配电企业谯远方以实时方式监缆、协调和 操作配电设备的自动化系统。其内容包括配电网数耀采集和监控( s c a d a ) 、 配电氇瑾痿怠系统( g i s ) 秘嚣方管理( d s m ) 等强令部分。 配电自幼化是电力系统现代化的必然趋势，其燕要意义在于：在平常运 行情况下，通过监视配网运行工况，优化配网运行方式；当配网发生故障或 髯常运行辩，逐遮查密故障区袋及异常祷嚣，快速隔离赦辫嚣段，及露绫复 菲故障区域用户的供电，缩短对用户的箨电聪问，减少停电面积：根撂配网 电压合理控制无功负荷和电压水平，改善供电质量，达到经济运行目的；合 理控制露电受葡，获丽稳高霞备稠藤率；鸯魏抄表诗费，保证掺表诤赘的爱 对弱准确，提毫7 企业鲍经济效益和曩嚣效率，劳可为用户提供自动化的用 电信息服务等1 2 1 。 配龟自动仡的高级寂用软件( 筒称p a s ) 是配电自动亿酶一个重要缰成 罄分，它以配电系统网终分辑为核心彤成7 嚣张应用软件，基本部分包括： 网络接线分析( 又称网络丰f i 扑n e t w o r k t o p o l o g y ) ；潮流计铎：状态估计：负 荷顾撤；越路f 琶流汁算：电压，无功优仡等。通过p a s ，配龟系统运行气受可 掌握当静弱运 于状念，扶瑟挖掇窭安全与经济方瑟熬基大灌力。弱对p a s 还 为配电系统的设计和规划人员提供了进行配网分析计算和控制管理研究的有 效手段。 凝悫热诗是p a s 豹今重要缝残郏分，它稳矮s c a d a 豹断路器扶惫( 交 化) 和量侧数掘弗补充母线负荷预报的伪量测数据，检测与辨议不良数掘， 估计出全配网完熬、一致、可信的实时网络状态，向p a s 的其他应用软件提 供霹靠、全嚣懿实薅运移方式 状态估计程序( 或按硬件的说法称为状悫估计器或滤波器) 的主要功能f 3 ， 第5 撕 山东大学硕士学位论文 根掇量测量的精度( 加权) 和基尔霍夫定律( 网络方嘏) 按最 毽络谤准粥( 一黢为最参二袋雄鬻) 怼玺数据逶行谤黪，褥到 鼹接近于系统真实状态的最饿估计值。所以通过状态估计可以 摄嵩数据精度。 j c 重象数据遗露零嶷数据豹梭测与瓣浚，嬲除或改委不鼗数据， 掇离数据系统的可靠性。 接毵出完整而糖确的电力系统的各种电气凝。例如根摄周围相 邻麓交奄菇懿爨溅重稚算密菜一没畜装遴鞠装饕懿变嘏弦翡各 种电气量。或者根据现有类型的量测量推算出另一些娥以量测 的魄气量，例如根提有功功率璧测值推算嚣节点电压的捐角。 校据遥溅量债诗电弼酶实际鼯关状态，纠鞭耩然出凌的镨误煞 开关状态信息，以保证数据滕中电网接线方式的正确饿。状态 稳诗的这静功糍弦之为网络接线辨识或歼荧状态辫识。 w 戬应用状态德诗算法戳蕊肖盼数据预测来来的趋势和能出 现的状态。这贱预测的数据丰富了数掘库的内容，为袋全分析 与运行计划等稷序提供必要盼计算条件。 如采把某些可疑藏未知的参数作为状态爨鲶理时，也可以用袄 态估计的方法估计处理这些参数值。例如带负荷自动澈变分接 头袋藿戆变压嚣，如果分接头经嚣簧号浚蠢搀送到中溺8 l ， 以作为参数把鬯估计出来。警然根据运掌子资料估计莱感网络参 数，以纠j 下离线和在线计算巾这些参数的较大误差也币是非常 毽蹙鹣事揍。状态绩谤豹这秘穗法称为参数毽诗。 通过状态估t 的离线模拟试验，可以确定电力系统合瑗的数据 收集与传送系统。即确定合适的测点数爨殿其合理分卸，用以 改遴凌煮数远动系统或耀划来寒熬运动系统，菝敦终毫壤 孛联 含以发挥更大的效益，既能保证数据的质鬃而又降低熬个数据 髓测传送处理系统的投资。 麸嚣囊毫力系统获鑫 纛势豹实琢应麓攮援善，圭蘩内容包援 鑫滓诗雾鞠 接线分析，简罄的不良数掘的检测与辨鼋 以及接线辩识。 繁6 蓑 ) ) ) ) ) ) ) “ q 好 “ 毡 强 口 山东大学硕士学位论文 1 2 瓤电状态估计的研究现状 获态佶诗像教称为滤波，它是翻露实辩堂滋系统豹瓮余度来提簿数据耱 度，自动排除随机干扰所引怒的错误信息，估计或预报系统的运行状态。按 假定的量测分靠模式的不同，番不同的估计准则：加权最4 , - - 乘准则( w l s ) ， 嚣：次( n o n - q u a d r a t i c ) 准刚、秀鞋权最小鳃辩篷( w l a v ) 、l m s ( 1 e a s tm e d i a n s q u a r e s ) 和l t s ( 1 e a s tt r i m m e ds q u a r e s ) 。加权最小二乘准则假设量测鬓严格 服从正态分布；l m s 和l t s 假设量测量服从拉普控斯分匆；非二次准则假设 羹溺量腋获h u b e r 分布驿l 。 但是，配电系统和输电系统有着很大的不同，主要裁现在： ( 1 )弼终呈辐射状，多为据状或梭状，少数情况下有弱环： ( 2 ) 支鼹长度短置数爨大，r x 大； ( 3 )量测类型中有较多支路电流幅值量测；量测配置相对不足； ( 4 ) 三棚不平籀度较大。 西j f l ：，不熊简单建搬抄输电系统的研究成果( 鲡基于抽税最4 , - - 乘的抉速 分解法在配电网中容易产生数值稳定性问题) ，需要开发新的高效的配电状态 魏诗算法。国内强学者近年来缀据配电网特点，研究惑些寿特色靛巍算法 f 6 l ”f 9 j l 5 h w ，冀中量测变换的思想运用菲常普遍。 “a s y n c h r o n o u sd i s t r i b u t e ds t a t ee s t i m a t i o nf o rp o w e rd i s t r i b u t i o ns y s t e m s ” 豹季挈者雾u 等熬赣毫耀孛豢笛妓约束戆热投袋4 , - 黍冀浚雳予配电状态l 鑫嚣 ，未考虑配f 甑网的三相模激；s t a t ee s t i m a t i o nf o re l e c t r i cp o w e rd i s t r i b u t i o n s y s t e m si nq u a s ir e a l - t i m ec o n d i t i o n s 韵 譬者r o y t e l m a n 等用基于误麓分折 熬潮流方法泉求解配毫装叁魏诗l 凇，该方法瓣量溺酝嚣骞特殊戆要袋； “d i s t r i b u t i o ns y s t e ms t a t ee s t i m a t i o n 的作者l u 等利用爨测变换把量测变换 成复电流或复电压量测，实现了量测j a e o b i a n 阵的常数化f 1 ，但该方法的法 方程耜惩育耩会，陵毽舂鬃会，嚣算重缀夭；支路毫滚滚溺淤支路惫浚为凌 态熊，通过量测变换，将各种量测变换成等值的复电流爨测，使法方程三相 鳞耦。使信息婚与支路阻抗龙关，数值条件良好，尤其是当没有电流幅值量 溺辩，量嚣函数秘法方程骛线经，法寿撵不毽三籀解鹬，嚣显实建舔瞧解藕， 计算效率很高：而且在计算时肖着与配电潮流计算类似的前推回推计簿过程， 第? 羹 山东大学硕士学位论文 编程简单。总之，该算法离效实用，但尚有如下缺点：要求p 和q 爨测成对出 磷，这奁实际配毫系统孛较难满楚# 要求鞠对兹嚣、镤投系数裙弱，焉实繇龟 网的无功照测精度通常比有功量删要低得多；量测变换后的等值艇电流慧删 强迭代过程中变化较大，影响了算法的收敛性。文献f 8 1 描述的基予等效激流 鬟测变换的状态估计算法能够利用功率量测、电流螟值量测和电聪蝠值量测， 在假设有功、无功量测权重相同时可以p 、q 解耦快速计算。但该肖法无法处 壤摹令豹骞功秘嚣功量测。露基蜜嚣电溺豹毒功爨溺疆发往往毙燹功量测精 度高得多不满熙解耦计算的假设条件。 1 3 本文豹工俸及成采 本文在对配电自动化、高级廒用软件、配电状态估计的相关研究的基础 土，阐述了配电高级应用软件各个基本模浃的基本功能；把重点放在了配龟 嬲络拓扑的实现；配电潮浚豹算法及实现；配电状态估计豹算法改进，实现 及验证上。所列程序均由v c 抖于f 发。 ( 1 )蕊先阐述了凝毫藏缀应援软锌( 戳s ) 熬总髂设谤慰悲及续掏， 然后对队s 的各个基本模块的主豢功能做了简要介绍。 ( 2 )翳配龟蠲豹接线分桥煎舌孪沦，获讨论箕繁纛编号方策入手，淤 定了基于支路分屡的广度优先搜索编号法作为节点编号的方 法，同时对其实现了软件编程。 ( 3 )建 予潮流诗算对状态估计靛收敛可靠性影蛹颇大，慰本文j i 吁采 用的潮流计算算法的选取及程序实现做了较详细阐述。 ( 4 欲璧溺变换瓣爨凌鬻述了貉电竣态筵诤筻法豹可 性，弱时提 出了量测配置的几点简单原则，在整支路功率的配电状态估 计静基穑童提出7 教送方法，在软件编程静基磴上涯裙了这稚 改进后的方法是行之有效的。 第8 负 山东人学硕士学位论文 2p a s 的总体结构及设计思想 以配电系统阏络分轿为梭心形成的各拳申应用软件通避数据库联系往起， 撼+ 。应用软件都有统的数抛柬源和使用格式，组成一个灵活、可纛而方便 的应臻软 牛系绞。系统的软 譬缀织如图艇零。 踅2 1配毫基本疲用软舞组织 这一系统的数据来源有三；( 1 ) 网络建模；( 2 ) 安时数据收集：( 3 ) r 摹9 虫 山东大学硕士学位论文 常维护的人工修改。提供的数据有两类：( 1 ) 由状态估计提出的实时方式： ( 2 ) 由潮流分桥提出的磷究方式( t g 髂为假想方式) 。傻楚这两种运 亍方式 的数掘格式完全棚同。其他的各种具体应用软件均可以取这两种运行方式傲 研究的出发点。 ( 1 ) 实对数攥采集与魃援( s c a d a ) 。它是电网最麦要的数撰来源，它 向负荷预报提供实际的负荷数据，向状态估计提供断路器状态( 变化) 和量 测数据。 ( 2 ) 负荷预撤的主要功能是刹用s c a d a 数据在线进行超短期和短期的 令瓣负薪颥报，褥线负荷预报层次模登惫出网络建穰获伟完成，颈摄参数由 状态估计在线修改( 或人王设定) ，负荷预报为状态估计提供伪量测为潮流 掇供未来的负倚数据，以组成假想方式。 ( 3 ) 电力系缆故障计算是电力系统不正豢运括方式的一转计算，短路电 流计算是电力系统最常用的计算之一。不论选择、校验电气设备的性能，还 鬣继电保护装置豹整定诗算，都嚣要遴孬短路龟浚诗算。 其具体功能威包括以下几个方面： a - 霹选用实拜寸阏络弑念。送行在线籁鼯电流；中算，壤霹戬通过历史数据 或潮流i 十簿结果，进行离线短路嗽流计算； b 通过对画面的操作，可方便地指定短路位鬣，或指定自动娥路计算维； e 辩以方便媳通过嬲淘、活动窟日、编辑器观察故蹲点及楣邻母线、线 路的电流、电压值以及全网电流、电压分布。 ( 隼) 列终耋鞫豹圭簧功能是在正零运行条终下，逶避牙关操终蠲整溺络 结构，强行控制网络中的有功和涎功流，实现负荷转移，达到降低网损的目 鹩。网终踅梅的童要蟊的就是通过改交线路歼关( 联络开关和分蔽歼关) 的狡 态来变换网络结构，在实现电力供篱平衡的前提下，减少网络的运行损耗，井满 照容量和电压等约束。 ( 5 ) 潮滚计嚣郄壤掇绘定豹嗣络结构及运行条 孛，求邀整个列络豹运行 状态，其中包括释母线的电压、网络中的功率分布及功率损耗等。 主要耱缝应憩捂： a 提供多种算法，可以选择其中一种： 第10 页 出东大学硕士学位论文 b 数掇有多种柬源，可以取寅时、历史和末柬的各种远行方式； c 疑潮络建模取新建的运行方式； d 从保存的运季亍方式中取历史方式； e 从状态估计取实时方式。 ( 5 ) 状态估涉。瞧豫为实薅嬲络状态分橱，剥耀s c a d a 的颞照器状态 和量测数嘏并补充母线负荷预报的伪量测数据，梭测与辨识不良数据，估计 滋全髦毫潮豹实瓣阚终装态，自箕缝痊焉软 牟提供霹靠瑟全瑟熬安辩运移方 式。 一如上所述，鬣电自动亿高级廉用获辞的运孬妊须依赖夭量有笑配电雕袄 态的数据，为了提裹软件运行的研靠性和节约开发成本，需要借勋于配魄自 动化现有实时数攒库和历史数据席。因此在运行离级应用软件时第一步谶立 援关熬接弱秘管邋连接，从s c a d 实酵数据库和历史数摄痒获 ：导数据，提供 给高级应用进行计算。第二步针对不同的高级应用，根掘各个高级应用算法 戆要求，瓣嚣终送学接线分辑，然惹裂嚣毫经获缮熬数鬃避行襄绞应瘸豹谤 算，并把计算后的数据存入高级成用数据库，以便配电自动化系统的应用。 葜中，通过s c a d a 实辩数据库读取实对数据，并将数据存入内存，扶焉建立 离缴应用软件与s c a d a 的接口连接。对予嵩级应用软件中所用到的历史数据 通过o p e nd a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ( o d b c ) 数据库接口，查询历史库获得。 器令褰缀应题功缝诗算豹数据通过裹级应躅数据鹰进行管理。 第li 丽 山东大学硕七学位论文 3 酝电网的网终接线分考蓐 网络接线分析也称“网络拓扑分析”，主要功能是依据实时开关状态和网 络元件状态将网络物理节点模型化为计算用母线模型，并将有电气联系的母 线集合纯为电岛。 3 1 配电系统节点编号方案 从配电系统的结构来看，燕要存在以下几种接线方式：( 1 ) 网格状；( 2 ) 互 联掰终；3 ) 辘式接线方式；( 4 ) 霹：网获( 舞强运孬) ；( 5 ) 辐射获又鬟：为 树枝状。 网格状接线方式( m e s h a r r a n g e m e n t ) 的互联电路可以提高相应变电站的 供魄安全瞧，嚣嚣这秘接线影式霉爱予裹鬟系统。弱橇状接线方式焱憨落主 需爱更多的变电站设备，例如，需要更多的歼关设备和电气连接，然而相对 所付出的网络建设的总费用而言，有较高的设备利用率。采用网格形式较易 予犷震，在瓣终宠分发震豹条馋下，毙强鲻系统( r i n gs y s t e m ) 商雯毒懿线 路利用率，虽然这样将导致较离的线损。飘联网络是将些变电站弗联运行， 这样就有可能降低这些变电站所需的变压器总容量。遮使得网络中的经一个 续l 基点中蕺袋毫辩，锈霹潢足翊络戆褒毫鬟求。链式渡线方式在镶电点之瘸 形成类似的互联天系，如果打丌其中的甄联点，则系统以辐射方式邋行。 在中压和低愿网络中普遍使用的是刀：环结构，在厩常运行条件下，网络 蔽一缀辐麓形镶线方式运簿。魏栗在母线稻分段玎环煮之翊有敖漳笈生，一 h 故障被隔离，玎合上常丌点束提供备用电源。本文所涉及的正是这辛中绐沟。 配电系统力程f l 的每组铃式和变量弓醚电网的每个节点掘联系，并投照 一定盼麓点蹶j 缀织筵柬。为了准臻箍述系统中各簧蠢秘支鼹懿联结关系， 需爱对系统的节| 点和支路进行编号。对节点和支路进行顺序( 出小别犬) 或 逆膨( 出大到小) 的编号楚逡立在根掘辫的遍场算法游闷到的萤点移支路的 笼籍颗序静基璇土酶，出予祷豹遍历算法童簧有瞬种：，。菠优先攘索 熹窝深 度优先搜索法，因此对应配电系统节点和支路编号的方法也将分为瞬犬类： 广菠优先搜索编号法积深度优先搜索编号法。 跃玎环运行鲍环状结陶蓄，由于在委鬻运行条件f ，掰络鹾一缀辎瓣形 馈线方式运彳亍，且各条馈线之间只在根节点有电气联系，因此各条馈线可在 繁l2 粪 山东大学硕士学位沦文 掇麓点处解耦，从丽可以以馈线为单位进行拓扑分析。针对这些特点，我们 采弼的是基予支憝分垂豹广瘦优先撞索瀛琴法。 单纯地从图论的观点 2 4 1 瓣，广度优先搜索( b r e a d t hf i r s ts e a r c h ) 的 基本思想是：从图的顶点中侵意地选择一个根，然后添加与这个顶患根关联 的掰有透，在这个除段添翱豹新顼点成为黧成褥里l 屡上豹顶点，1 f 王戆逢排序 疋们。下一步，按排序访问l 朦上的每一个顶点，只要不产生回路，就添加与 这个顶点相关联的每条边，这样裁产生了树骥2 层上的顶点。遵循月榉豹原则 继续下去，经毒黻步骤后( 鳓为图中哭裔肖隈条边) ，簸产，主了生成誊睡。 广度优先搜索编号又称分层编号，是将树中的节点、支路乃至分支线划 分为不同的层次，然后按照滋次遍历树对诱闷到的各节点和支路颐黟，来给 备个节点和支臻编号。对褥的层次划分存在两种不同的方法：支路分层法_ 襁 分支线分层法。 支路分层法豹内容为：按照支路在芸特定意义下鼹鬻报节点豹逡避，对 节点进行分层。办即按照扶熏路到根节点的路径上所经历的支路敖疆对支路 i l 行分层。一般在定义节点的层次为从该节点到根节点的路径上所缀过的符 患数嚣磊，可以将支路的层次喜接定义为该支路熬出麓帮点辑在豹滋次。 以掰的根带点作为入端的支路称为第l 朦支路，这些支路鲍出垮节童称为 第l 层节点。从第l 层节点引出的所有支路称为第2 层支路，第2 层支路的出端 蕊煮稼为第2 鬣繁点，以此类整，从第k - 1 痿节点攀| 出熬所有支路舔为 熬k 层支路，第k 朦支路的出端节点称为第k 朦节点。支路分层法的示例如图3 一l 所示 程苕 图3 - 1 基于支路分层的广度优先搜索编号法 絷l3 斑 山东大学硕士学位论文 3 2 软件流程及缡程 瓣络分层藩先要确定最麓熹o 静霞簧，熬螽鼹稷苓蠡嚣始霹络努滋。鬏节 点由出线开关( 断路器) 的状态决定，如果出线开关闭含，则出线阡关末节 点麟作为根节点。 3 2 1 基于支路分层的配电网络拓扑流程 摹予支路分毖懿网络菝扑分析豹流程 2 6 1 妇图3 2 所承。 a 在框中，建立拓扑对苏的同时。奄之对应的节点链表、 支路链表和层链表( c n o d e a r r a ym _ n o d e a r r a y ：节点链 表c l a y e r a r r a ym _ l a y e r a r r a y ；燃缝表 c s r a n c h s a r r a ym _ b r a n c h a r r a y ；支路链表) 也壤立了起 来，初始状态为空。 b 。在框巾，建立投节轰辩，穆攫节轰瓣象添热到按羚对象 的节点链表中。 c 在框巾，形成第l 层支路，首先建立个新的譬对象并 穗其添搦裂莛羚霹象熬鬓链表( c i a y e r a r r a y m _ l a y e r a r r a y ) 中，然后按广度优先搜索与根节点幅连 的所有支路，这些支踌形成了第l 屡支路，这些支路对象 被蹶枣存黢在燕羚豹支鼹键表移瑟瓣支路链表审囊撵 层对象的地址也被引用到每条支路的层指针交爨中。每 条支路的酋节点对应根符点，未节点则新建一个节点对 象毒之砖旋，蓄苯萤裘豹支路链表中耀增黧鼹褒定稳稳 地址，新建的k 节点舯象按顺序添加到拓扑的麓点链表 巾 d 。在獾巾，澎残薪静支鼹层，蓄毙建立一令耱翁落菇象 并将篡添加到拓扑对蒙的层链袭( c l a y e r a r r a y m _ l a y e r a r r a y ) 中，然后依次取上层支路的末节点，按 广度德篼羧索与末节熹耪连魏支貉( 除上层支鼹终，繇 有这熄支路形成了新的支路层，这些支路对象被顺序存 籀l4 盘 山东大学硕士学位论文 放在拓扑的支路链表和层的支路链表中，同择甚对象的 地址也被引用到每条支路的层指针变量中。每条支路的 首节点对应上一层对应支路的末节点，每条支路的末节 点则新建一个节点对象与之对应，首末节点的支路链表 中都增加对应支路的地址新建的末节点对象按顺序添 图3 2 支路分层流程框图 加到拓扑的节点链表中 第l5 页 山东人学硕士学位论文 e 馈线拓扑分析结束后，拓扑对象的节点链表、夏路链表 和层链表三个链表( c n o d e a r r a ym _ n o d e a r r a y c l a y e r a r r a ym _ l a y e r a r r a y ，c b r a n c h s a r r a y m _ b r a n c h a r r a y ) 中存放的就是拓扑分析的结果供晤面 的潮流计算、状态估计使用。三个链表中存放对象之间 的关系，可以用图3 - 3 来说明。由图3 - 3 可以看出，层链 表、支路链表和节点链表中的对象都是按照建立或搜索 的先后顺序来排列并编号的：每个层对应所包含的若干 支路：每条支路对应某个层；每条支路对应首未两个节 点；每个节点对应所连的若干支路。 芷链表支路链表节链产 层立路节点指针节占 百可点 ll禾节甄 1，7 i 百币点， 2 。 2幂可电 1_7 2 j- r 首节点 n j - 。 一 禾币点 3 2 2 软件编程 图3 3 节点、支路和层直接关系图 首先介绍网络拓扑中牵涉的几个基本类： ( 1 ) 支路类和支路参数类 支路类的内容包括原始支路信息。支路所属层的指针，首未节点指针， 支路号等；而支路参数类作为支路类的延伸，则包含有更为详细的信息。内 第16 贝 山东大学硕士学位论文 容有肯未端功率、分支损耗、支路状态( 断丌或闭合) 、支路类型( 线路、变 压器、开关等) 、支路拓扑标志、支路阻抗，电纳等。这罩只列出支路类表示。 c l a s sc b r a n c h ：p u b l i cc o b j e c t p u b l i c ： c l a y e r + m _ _ p l a y e r ；层指针 c n o d e + m _ p h e a d n o d e ；首节点指针 c n o d e + m _ p t a i l n o d e ；# 未节点指针 i n tmi b r a n c h n o ；分支编号 c b r a n c h p a r a m mp s o u r c e b r a n c h ；原静态指针 p u b l i c ： c b r a n c h o ； c b r a n c h ( i n tn b r a n c h n o c b r a n c h p a r a m + p s o u r c e b r a n c h ) ；构造函数 v i r t u a l - - c b r a n c h 0 ；析构函数 ： ( 2 ) 节点类和节点参数炎 节点类的内容包括分从编号、节点所连支路链表、自导纳、注入功率等； 节点参数类包含有关节点的详细信息，内容有节点电压、相角，节点类型( p q 节点、p v 节点，平衡节点) 电压上下限及针对节点的各类函数，如得到节点 弓的g e t n 0 0 ，添加支路剑肖点的a d d b r a n c h ( c b r a n c h p a r a m + p b r a n c h ) 等。这 单只列出铮点类表示。 c l a s sc n o d e p u b l i c ： i n tm _ i n o ；分层编号 c b r a n c h a r r a ym _ l i n e s ；所连支路 d o u b l em _ b i i ；自电纳 d o u b l em _ g i i ；电导 d o u b l em _ i n p ；注入功率 d o u b l em _ l n q ； 第l7 嗑 出东大学顼士掌位论文 p u b h c ： c n o d e o ； c n o d e ( i n t n n o d e n o ) ；构造函数 v i r t u a l c n o d e o ； p r o t e c t e d ： c n o d e p a r a m + mp s o u r c e n o d e ；原静态节点指针 ： 3 ) 蒺类 层类慧菇支籍势黧麓抽象，番鬟辩纛一个鼷号蠢一令掰惫含懿支鼹表。 层炎的定义为： c l a s sc l a y e r p u b l i c ： i n tm _ n l a y e r n o ；l l 芸号 c b r a n c h a r r a ym j 瑚c h s ；，包含的支路袭 p u b l i c ： c l a y e r ( mn l a y e r n o = 国； c l a y e r ( i n t & n l a y e r n o ) ；构造函数 v i s u a l - - c l a y e r 0 ； ； 4 ) 藏矜类 掰棼类埔予形成配电网络拓扑，鲴此摸内容较多，这壤不缝一一列出， 最戮穗箕主要内容。 c l a s sc t o p o t o g y p r o t e e l e d ： i mmn n o d e n o ；l 节点譬 i n tm _ n b r a n c h n o ；1 支黪孽 c n o d e a r r a ym _ n o d e a r r a y ；f 繁点镊表 第18 页 出东大学硕士学位论文 c l a y e r a r r a yml a y e r a r r a y ；层链表 c b r a n c h s a 矗a y 吼b r a n c 觚m y ；夥支路疆袭 c s t a t i o n p a r a m + m _ p s t a t i o n ；t 站 c b r e a k e r p a r a m + m _ p f i r s t b r e a k e r ；t w , 线歼关 p u b l i c ： v o i ds e t f i r s t b r e a k e r ( c b r e a k e r p a r a m + p b r e a k e r ) ；设冒出线丁f 关 b o o lf o r m l a y e r o ；分凄，彩筏实骣迓 亍获态豹莛羚结构 c t o p o l o g y o ；构造函数 v i r t u a l - - c t o p o l o g y 0 ； ； 按照3 2 1 叶，的流程，基于支路分层的阿络拓扑程序如下： 程摩3 一l b o o lc t o p o l o g y ：f o r m l a y e r o c l e a r ( ) ；清除备链农内容 b o o l b h a v e ；分层完警标志，f a l s e = 努层完事；t r u e = 未完 c n o d e p n o d e ； c