基于主接线图电网拓扑辨识文稿

摘要摘要可以通过汇编语言或高级语言编程实现，也可以由单片机进系统或ASIC等硬件方法实现14Electricalmainwiringdiagramisusedinthestateprovisionsoftheelectricalequipmentgraphicsandtextsymbolsindetail.Theelectricalmainwiringdiagramreflectsthenumberofgenerators,transformers,lines,circuitbreakersandswitchesandotherelectricalequipment.Itisalsorelatedtothedistributiondevicelayout,protectionandcontrolmodeselectionandmaintenanceofsafetyandconvenience.Onthebasisofthemainwiringdiagram,weputforwardthemethodofusingthecorrelationmatrixtoidentifythetopologyofthenetwork.Thisalgorithmdenotesthebasictopologypowernetworkbynode-branchmatrix,definesan“AND-OR”multiplicationofImatrices,thenusethetransmissioncharacteristicsofconnectivitytoimplementsthetopologicalidentificationofpowernetwork.Onthisbasis,usingthenode-branchincidencematrixandthematrices,thenusethetransmissioncharacteristicsofconnectivitytoimplementsthetopologicalidentificationofpowernetwork.Onthisbasis,usingthenode-branchincidencematrixandthesymmetryofnode-nodeconnectivitymatrix,thetechniquetoquickenthecalculationspeedanditsimplementationmethodisputforwardthisalgorithmcanbeimplementedeitherbyprogramminginassemblelanguageorhighlevellanguage,orbyhardwaresuchassinglechipprocessorsystemorElectricalmainwiringdiagram;Incidencematrix;Connection目录摘 目 第1章绪 课题背景及研究的意 课题背目录摘 目 第1章绪 课题背景及研究的意 课题背 课题研究的意 电网拓扑辨识研究现 本文完成的主要工 第2章电力系统网络拓扑结 电网拓扑模 拓扑模型的表 广义乘法与广义加 拓扑的传递性 第3章关联矩阵 3.1关联矩 定 算 算法基 矩阵法在电网拓扑中的应 44.1电网拓扑的基本慨 规 定 连通域的分 电网元件的等值方 厂站级网络拓 元件级网络拓 矩阵法与传统法的比 举例和扩 第5章矩阵法与传统法的比 举例和扩 第5章主接线拓扑辨识原 主接线的描 主接线的拓扑辨 算法的简化与加 流程 结参考文 致1绪论1.1课题背景及研究的意义课题研究的意研究不同的电网系统拓扑结构，对于电网运行减少风险有着重要的意义[1]1绪论1.1课题背景及研究的意义课题研究的意研究不同的电网系统拓扑结构，对于电网运行减少风险有着重要的意义[1]56772(1)(2)(3)2(1)(2)(3)86512 13124257站3689124345967站站开关闭（1），（2）…阻抗元件8 96512 13124257站3689124345967站站开关闭（1），（2）…阻抗元件8 9电力系统主接线图可以由一个节点和边的集合G来描述G(V,电力系统主接线图可以由一个节点和边的集合G来描述G(V,2-G在表示网络拓扑时，V={逻辑节点}，E={有阻抗双端元件}（s），具体表示为1,ij,ij(i1,2,,n,j1,2,,n)s,ij,ij0,i 2-0100s010000s01sA(s2-节点之间没有电气连接的取值为0，有电气连接的取值根据支路的状态s011000111000100100000011011000111000100100000011A2-x1x2min(x1,2-xmax(x,xx 其中，x1,x2表示关联矩阵元素。和这两种运算，满足以下x1x2x2x1x2x3x1x2x1x2x3x1x2x1x2x3x1x3x2加法有幺元0，乘法有幺元0xx01xx1xx若n×n矩阵A和B均为布尔代数矩阵，则其乘法和加法运算分ABAB nb2-若n×n矩阵A和B均为布尔代数矩阵，则其乘法和加法运算分ABAB nb2- jABajkblk2-其中，（j1,2,n;kajkajkajlaiks111;s2-由于a13s1且a32s1则节点1和节点2可以通过节点3间接相连。式(2-6这里的支路均为“简单路径”，即排除了有局部回路的支路。一个节点数为n拓扑图中，最多通过n-1阶支路(简单路径)传递即可确定任意两点(点j与点k)定满足ajk1。111000111100101100000011A212-111100111100111100000011111100111100111100000011A32-111100111100111100000011A42-33.1定33.1定ns作为起始点(根)，当ns对节点nknk的应答信息途经节点集合中的节点，或者说nk的应答信息经由节点集合L后抵达ns，则定义Lnk相关联．若L中有Ppm，并且nkk称之为自相关，显然nsm×m阶的矩阵A，其元素aij只有“0”或“1”这2点ni与节点njaij=1，否则aij=0，这个矩阵A就称之为N行和对角元素为“1”，其余元素均为(3)起始点ns不同，网络N的关联矩阵A算11 m2m3 11 m2m3 ASm,mTAsTAsT章章规设网络节点数为N，节点依次编号，起始节点为1，终止节点为节点i和节点j之间有直接连线时．元素Ap等于1，元素Aji等于矩阵元素Aa等于节点i和节点j之间没有直接连线时，元素Aq规设网络节点数为N，节点依次编号，起始节点为1，终止节点为节点i和节点j之间有直接连线时．元素Ap等于1，元素Aji等于矩阵元素Aa等于节点i和节点j之间没有直接连线时，元素Aq等于0，元素Aij等于定 100 10010000011A是 00先从矩阵的第1行开始查找，第2列有1，记下列号，该行投有l了，转入第得到区域(3，5)。查找过程用计算机程序流程图表示如图4-2开结 此程序已用VB语言在Access开结 此程序已用VB语言在Access数据库下调试通X中记录的列号就是包括第1个节点的最大连初始化初始化获取矩阵中第1行中的记录列X众，个IM中的1的个数为Q=Q+I4.2电网元件的等值方法厂站级网络拓一个节点，厂站i与厂站j之间有一条联络线且运4.2电网元件的等值方法厂站级网络拓一个节点，厂站i与厂站j之间有一条联络线且运行，则Aij=Aji=1，有两条运元件级网络拓图4-3含环状网络拓扑结构1100000111000010图4-3含环状网络拓扑结构110000011100001001000111110111111111000A4-00T110000011100001001T11000001110000100100010001001110010A4-4-4-4算法流程5③④⑤③④⑤①①123123456456789789②②⑥⑦⑧⑥⑦⑧图5-132如对图5-Aaijaij表示节点i与支路ji与支路j相联时aij否则aij0jj与原来与其相联的2相联,因而与这2节点的关联值应为0图5-1(a)2始节点25③④⑤③④⑤①①123123456456789789②②⑥⑦⑧⑥⑦⑧图5-132如对图5-Aaijaij表示节点i与支路ji与支路j相联时aij否则aij0jj与原来与其相联的2相联,因而与这2节点的关联值应为0图5-1(a)2始节点21001000010001000001001000001001000001001010001000100001010010000100010000010010000010010000010010100010001000010A0如果断开其中的某些开关,如图5-1(b)所示,此时对应的节点2阵A称之为当前节点2支路关联矩阵或简称为节点2支路关联矩阵)00000000100010000010010000010010000000000100010000000000A定义开关状态矢量Ssjss1sj0。这样，S=0,0,1,1,1,0,1,0,1。AA0行与S的各个对应元素进行“与”运算后得到的。用同样的方法,路2BbijABT对电力网络主接线的辨识实际就是要找出网络中节点间的连通关系。显然,这种连通关系是可以传递的,即①如果i节点与j支路相联，同时，支路j又与节点k相联,则节点i与节点k②如果节点i与节点k相联，而节点k又与节点l相联,则节点i与节点l定义节点2节点连通矩阵（它与网络图论中的节点2节点关联矩阵有区别Ccij。当节点i与节点j连通时,cij1,不连通时cij0,显然C阵。以上连通关系的传递性质可以表示如下①Ccij。当节点i与节点j连通时,cij1,不连通时cij0,显然C阵。以上连通关系的传递性质可以表示如下①若aij=1,bij=1,则 aij∩bjk==②若Cik=1,Ckl=1,则 Cik∩Ckl=1=对于具有m个节点条支路的网络CA5-n k5-Cab ∩表示“与”运算那么当A为节点-支路关联矩阵，B为支路-节点关联矩阵时。cij点i与节点j通过任一支路的关联情况。当然，只要节点i与节点j有一条支路相联，则cij=1。Ccij表示了节点与节点之间的连通性,称为节点-节点连通矩阵。这时的节点-节点连通矩阵仅仅表示了节点之间的直接连通性质,为1级节点-节点连通矩阵,并记为C1。由于连通性的传递性质,可以通过用级节点-节点连通矩阵C1进行上面定义的矩阵乘法运算,得到2级节点-节点连通C2C15-2级节点-点连通矩阵C2在 级节点-节点连通矩阵C1的基础上。运用连得到C3,,直到CnCn1Cn1。这时通过传递,联值都是1了,而不连通的节点间关联值都为0如对图5-1010001010010010000010010100010000100010000100010TABAC010001010010010000010010100010000100010000100010TABAC011001010110010000010010100010000110010100010010 211 011001010110010000010010100010000110010100010010 322 再重复进行以上运算，将发现C不再变化。这时已把网络中的所有连通关系都表示出来了。由C可见，节点连接成以下几组：节点1、5为一组；节点2、3、6、8为一组；节点4、7(1)利用BAT在式中5-1BAT，所以式5-2n k5-Caa 即Cij就是A的第i行与第j行按位求“与”后的指，如果其中有一位为1Cij(2)利用C的对称 n k5-Caa 即Cij就是A的第i行与第j行按位求“与”后的指，如果其中有一位为1Cij(2)利用C的对称 C1mkmk5-CCC 即Cij可由C的第i行与第j行按位求“与”后再“或”,如果其中有一位为则Cij通的，则在传递运算后仍然是连通的。因此，如果Cij在传递运算前是1，则为了充分利用前一步连通性传递结果,更进一步加快传递速度,在对C的自乘过程中,可以直接对C中为0的元素进行运算,并用运算结果直接修改该元5.4算法流程实际上,在求连通关系的过程中,nkkm图5-2算法框图节点编号的优5.4.3消去中间节图5-2算法框图节点编号的优5.4.3消去中间节点和开5-3所示。图5-2n求cij ajkkm迭代求cij cjkk生成原始节点-支路关联矩阵AK2④②①②①K1K2K13K1③K③1①①②② KK2④②①②①K1K2K13K1③K③1①①②② K 算法的实(1)用C语言实用软件编程实现以上算法时，虽然矩阵A和C的存储量分别是mn和mm，但用C语言编程时可以充分利用C语言的位运算功能，把一个字与16位的位结构作为共用体。这16位与16条支路(或节点)对应，一个mn用m(n/161)由于本算法很简单,用汇编语言编程实现也很方便,笔者已用MCS28051单本算法的最大特点是能用简单的ASIC实现结论算法简单、速度快,可以用多种方法实现。在用硬件实现时,CPU结论算法简单、速度快,可以用多种方法实现。在用硬件实现时,CPUKambaleP，MackauerJ．J．TheDispatcherTrainingSimulatorforMetroplita