CN103346556A - 一种配电网环路快速定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种配电网环路快速定位方法，所述方法包括：（1）建立计算模型；（2）建立节点-支路关联矩阵A；（3）判断A的列数；（4）判断A中是否存在单端支路；（5）判断A中是否存在多支路节点；（6）降阶关联矩阵A；（7）计算关联矩阵A。能够准确、快速的定位配电网中的环路，为配电网状态估计、潮流计算、合环风险分析、网络重构等配电网分析软件提供了方便准确、快速的基础分析手段，解决了制约配电网分析软件计算精确性和速度的一个瓶颈性问题，提高了配电网络分析软件的计算速度。

Description

一种配电网环路快速定位方法
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种配电网环路快速定位方法。
背景技术
近年来，配电自动化发展迅速，为了提高配电系统运行的安全性和经济性，对配电网进行分析与决策的常用分析技术有：
1）状态估计。配电网状态估计是在获知全网的网络结构条件下，结合从馈线FTU和母线RTU得到的实时功率和电压幅值，补充对各种类型的负荷数据，运用新型的数学和计算手段，在线估计配电网用户实时负荷，由此可以获得全网各部分的实时运行状态和参数，为配电系统级应用软件提供可靠的实时数据信息。
2）潮流计算。配电网潮流计算是根据网络拓扑、根节点电压、馈线负荷计算网络各节点电压幅值和相角，并给出全网网络损耗。由于配电网元件R／X值较高的特点，输电网成熟的潮流计算方法已经不再适用于配电网，常用的配电网潮流算法根据状态量的不同分为母线功率型、母线电流型、支路功率型和支路电流型等，对于配电网中的环路，要选择一个解环点进行特殊处理。
配电网闭环设计、一般开环辐射状运行，负荷分布较为繁杂密集，网络规模庞大，元件R／X值较高，量测配置少，量测类型单一，成熟的输电网的分析方法不能适用于配电网。传统的配电网环路搜索方法计在计算速度方面不能满足配电网分析计算实时性的需要，而且还存在不能搜索配电网络基本回路、环路的遗漏等缺点，如何快速定位配电网环路是配电网状态估计、潮流计算等配电网络分析软件急需解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明目的是对大规模配电网进行网络拓扑分析，得到配电网的计算模型，基于配电网的计算模型节点‐支路关联矩阵，并采用稀疏矩阵技术存储高度稀疏的关联矩阵，利用并联支路等值技术和串联支路等值技术对原始网络进行等值变换，等值变换后的网络不再包含辐射支路，其关联矩阵的维数将大幅度降低，一般不高于10维，利用网络图论理论求解回路矩阵的计算量将大大降低，对配电网中的环路就能够实现准确和快速的定位。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种配电网环路快速定位方法，其特征在于，所述方法包括：
（1）建立计算模型；
（2）建立节点-支路关联矩阵A；
（3）判断A的列数；
（4）判断A中是否存在单端支路；
（5）判断A中是否存在多支路节点；
（6）降阶关联矩阵A；
（7）计算关联矩阵A。
优选的，所述步骤（1）包括根据配电网网络拓扑结构，进行网络拓扑分析，建立计算模型。
优选的，所述步骤（2）包括将并联支路等值为等值支路，更新计算模型，建立节点-支路关联矩阵A。
优选的，所述步骤（3）包括判断A的列数，小于3，表示该网络中的支路数小于3，无法构成环路，退出该算法流程。
优选的，所述步骤（4）判断A中是否存在单端支路，存在则删除A中所有的单端支路，得到新的节点-支路关联矩阵A，返回步骤3。
优选的，所述步骤（5）包括判断A中是否存在多支路节点，不存在，则A阵为一个单环路关联矩阵，A中所有列的支路构成一条环路，退出该算法流程。
优选的，所述步骤（6）包括将对串联支路进行串联等值，求降阶关联矩阵。
优选的，所述步骤（6）包括：
a、从A阵中的任意一双支路节点出发，从连接该节点的两条支路方向分别搜索下一个双向节点，直到遇到多支路节点为止，将搜索过的线路保存为双向链表K；
b、将双向链表K中的支路等值为一条支路，得到新的节点支路关联矩阵A；
c、判断A阵中是否存在双支路节点，如果存在，返回步骤a；否，则结束。
优选的，所述步骤（7）包括对降阶后的节点-支路关联矩阵A，根据公式A*BT=0，求得BT矩阵和B。
优选的，由BT矩阵得到B矩阵，根据串联等值支路双向链表K，得到配电网络中各个环路的详细信息。
与现有技术比，本发明的有益效果为：
能够准确、快速的定位配电网中的环路，为配电网状态估计、潮流计算、合环风险分析、网络重构等配电网分析软件提供了方便准确、快速的基础分析手段，解决了制约配电网分析软件计算精确性和速度的一个瓶颈性问题，提高了配电网络分析软件的计算速度。
配电网环路的快速定位为配电运行人员提供了一种重要的配电运行态势感知手段，对于提高配电运行安全性、可靠性具有重要意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种配电网环路快速定位方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
术语及定义：
1)关联矩阵：关联矩阵又称为节点-支路关联矩阵，它描述联通图的支路节点的关联情形。设在一个有向图中节点数为n，支路数为b，对全部节点和支路分别加以编号。节点与支路的关联性质可以用一个n×b的矩阵A来描述。若支路与节点相关联且方向背离节点则为1，支路与节点相关联且支路方向指向节点则为-1，若支路与节点不关联则为0。
2)多环关联矩阵：由网络中的所有环路的支路组成的节点-支路关联矩阵。
3)单环关联矩阵：仅有一个环路所在支路组成的节点-支路关联矩阵。
4)双支路节点：在一个连通图中，一个节点仅与两条支路相关联。
5)多支路节点：在一个连通图中，一个节点与三个及以上支路相关联。
6)并联等值支路：对于并联在一起的支路，可以等效为一条支路。
7)串联等值支路：对于串联在一起多条支路，可以等效为一条支路。
8)单端支路：一条支路的两个节点中有一个节点悬空，只连接的一条支路。
9)稀疏矩阵：如果在矩阵中，多数的矩阵元素为0，称此矩阵为稀疏矩阵。
实施例
1）根据配电网网络拓扑结构，进行网络拓扑分析，形成计算模型。
2）将所有并联支路等值为等值支路，更新计算模型，形成节点-支路关联矩阵A。
3）判断A的列数，如果小于3，表示该网络中的支路数小于3，无法构成环路，退出该算法流程。
4）判断A中是否存在单端支路，如果存在则删除A中所有的单端支路，得到新的节点-支路关联矩阵A，转3）。
5）判断A中是否存在多支路节点，如果不存在，则A阵是一个单环路关联矩阵，A中所有列的支路就构成了一条环路，退出该算法流程。
6）此时A阵是含有多个环路的多环节点-支路关联矩阵，为了得到降阶的关联矩阵，将对串联支路进行串联等值，具体算法如下：
第一步：从A阵中的任意一个双支路节点出发，从连接该节点的两条支路方向分别搜索下一个双向节点，直到遇到多支路节点为止，将搜索过的线路保存为双向链表K。
第二步：将双向链表K中的支路等值为一条支路，得到新的节点支路关联矩阵。
第三步：判断A阵中是否存在双支路节点，如果存在，返回第一步；否则，进行下一步。
7）对降阶后的节点-支路关联矩阵A，根据公式A*BT=0，利用线性代数理论即可快速求解得到基本回路矩阵B。
8）对于基本回路矩阵B，根据串联等值支路双向链表K，得到配电网络中各个基本回路(环路)的详细信息。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种配电网环路快速定位方法，其特征在于，所述方法包括：
（1）建立计算模型；
（2）建立节点-支路关联矩阵A；
（3）判断A的列数；
（4）判断A中是否存在单端支路；
（5）判断A中是否存在多支路节点；
（6）降阶关联矩阵A；
（7）计算关联矩阵A。
2.如权利要求1所述的一种配电网环路快速定位方法，其特征在于，所述步骤（1）包括根据配电网网络拓扑结构，进行网络拓扑分析，建立计算模型。
3.如权利要求1所述的一种配电网环路快速定位方法，其特征在于，所述步骤（2）包括将并联支路等值为等值支路，更新计算模型，建立节点-支路关联矩阵A。
4.如权利要求1所述的一种配电网环路快速定位方法，其特征在于，所述步骤（3）包括判断A的列数，小于3，表示该网络中的支路数小于3，无法构成环路，退出该算法流程。
5.如权利要求1所述的一种配电网环路快速定位方法，其特征在于，所述步骤（4）判断A中是否存在单端支路，存在则删除A中所有的单端支路，得到新的节点-支路关联矩阵A，返回步骤3。
6.如权利要求1所述的一种配电网环路快速定位方法，其特征在于，所述步骤（5）包括判断A中是否存在多支路节点，不存在，则A阵为一个单环路关联矩阵，A中所有列的支路构成一条环路，退出该算法流程。
7.如权利要求1所述的一种配电网环路快速定位方法，其特征在于，所述步骤（6）包括将对串联支路进行串联等值，求降阶关联矩阵。
8.如权利要求1所述的一种配电网环路快速定位方法，其特征在于，所述步骤（6）包括：
a、从A阵中的任意一双支路节点出发，从连接该节点的两条支路方向分别搜索下一个双向节点，直到遇到多支路节点为止，将搜索过的线路保存为双向链表K；
b、将双向链表K中的支路等值为一条支路，得到新的节点支路关联矩阵A；
c、判断A阵中是否存在双支路节点，如果存在，返回步骤a；否，则结束。
9.如权利要求1所述的一种配电网环路快速定位方法，其特征在于，所述步骤（7）包括对降阶后的节点-支路关联矩阵A，根据公式A*BT=0，求得BT矩阵和B。
10.如权利要求7所述的一种配电网环路快速定位方法，其特征在于，由BT矩阵得到B矩阵，根据串联等值支路双向链表K，得到配电网络中各个环路的详细信息。
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