CN104537219A - 配电网动态拓扑带电初始化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及配电网动态拓扑带电初始化方法，属于电力系统拓扑结构设计技术领域。包括在配电网运行初始时刻，将有效电源节点、非电源节点、线段、开关各状态设置标识，碰撞节点集合设置为空集；从每个电源节点并行开始带电初始化，首先对每个电源节点创建拓扑岛Tj，然后从电源节点进行广度优先搜索，按照搜索的次序，依次判断访问的各个节点、线段、开关带电状态修改状态标识并加入到拓扑岛Tj中；若带电状态改变，则将该节点作为碰撞节点加入到碰撞节点集中；判断碰撞节点两端连接的线段或者开关所属的拓扑岛索引是否相同，如果相同组成的是单电源内部环路或，否则组成的是双电源环路；并进行环路标识设置。本方法可快速判断设备带电和供电情况。
Description
技术领域
本发明属于电力系统拓扑结构设计技术领域，特别涉及配电网动态拓扑带电初始化方法。
背景技术
在生产、调度等业务系统会经常用到配电网实时带电状态和设备供电源、供电馈线相关信息为设备检修、停电计划、监控电网运行状态等提供依据，单基于传统的方式一般都要进行拓扑搜索例如：
1、判断设备的带电状态，需要根据此设备为起点利用深度优先进行拓扑搜索到电源，说明此设备带电否则不带电。
2、判断设备是否是环路，需要根据此设备为起点利用深度优先进行拓扑搜索到双电源时，说明此设备处于多电源环路，有时也存在单电源自环。
3、获取设备的供电电源，需要根据此设备利用深度优先进行拓扑搜索电源。
4、开关分合，分析受影响的设备，需要向开关两端分别进行拓扑搜索判断电源方向，然后根据开关电源反方向分析受影响的设备。
5、判断设备的电流方向，都需要进行拓扑搜索才能确定。
发明内容
本发明的目的旨在解决现有技术的不足，提出一种配电网动态拓扑带电初始化的方法
，本方法更适用于配电网，可以快速判断设备带电情况和供电电源，可以满足大规模配电网实时计算、控制的要求。本发明提出的配电网动态拓扑带电初始化的方法，包括以下步骤：
1)在配电网运行初始时刻，将有效电源节点i的电源标识设置为P1、带电状态设置为E1、环路标识设置为L0、电流方向设置为D1、所属拓扑岛索引设置为-1，其中i＝0、1、2…i…N，N为电源节点总数；对其它非电源节点、线段、开关的带电状态均设置为E0、电源标识设置为P0、电流方向设置为D0、环路标识设置为L0、所属拓扑岛索引设置为-1，碰撞节点集合collisionSet设置为空集；
2)从每个电源节点i并行开始带电初始化，首先对每个电源节点i创建拓扑岛Tj，j＝0、1、2…j…N，拓扑岛索引分别设置为j，j＝0、1、2…j…N，把电源节点i加入到拓扑岛Tj中,电源节点i所属拓扑岛索引设置修改为j，然后按照配电网动态拓扑从电源节点i进行广度优先搜索，按照搜索的次序，依次判断访问的各个节点、线段、开关带电状态，如果访问的各个节点、线段、开关带电状态为E0，则将该访问的各个节点、线段、开关的带电状态均修改为E1、电流方向均修改为D1、所属拓扑岛索引均修改为j，并将该访问的各个节点、线段、开关加入到拓扑岛Tj中；如果访问各个节点、线段、开关带电状态为E1，则将该节点作为碰撞节点加入到collisionSet集中；
3)判断collisionSet是否为空，如果为空，带电初始化结束；否则转入步骤4)；
4)遍历collisionSet中的碰撞节点，对每个碰撞节点按照电流反方向获取两端连接的线段或者开关S1,S2，判断S1和S2所属的拓扑岛索引是否相同，如果相同，S1和S2对应相同的拓扑岛则S1和S2组成的环路是单电源内部环路，转入步骤5)，否则，S1和S2对应不同拓扑岛Tm、Tn，m＝0、1、2…m…N，n＝0、1、2…n…N，且m不等于n，S1和S2组成的环路是双电源环路，则转入步骤6)；
5)设置单电源内部环路标识：从该碰撞节点开始按照电流反方向进行广度优先搜索，依次对访问的节点、线段、开关的环路标识修改为L1，当搜索到此环路另一个碰撞节点时，环路标识设置结束,转入步骤7)；
6)设置双电源环路标识：从该碰撞节点开始按照电流反方向进行深度优先搜索，依次对访问的节点、线段、开关环路标识修改为L1，遇到电源节点i时，结束环路标识设置，然后对双电源的两个拓扑岛Tm,Tn进行合并，比较拓扑岛Tm、Tn包含节点、线段、开关的数目，如果拓扑岛Tm包含节点、线段、开关数目大于Tn，则将拓扑岛Tn包含的节点、线段、开关所属拓扑岛索引修改为m，把拓扑岛Tn包含的节点、线段、开关加入到拓扑岛Tm中，清空拓扑岛Tn，否则将拓扑岛Tm包含的节点、线段、开关所属拓扑岛索引修改为n，将拓扑岛Tm包含的节点、线段、开关加入到拓扑岛Tn中，清空拓扑岛Tm，转入步骤7)；
7)清空环路碰撞点集合collisionSet为空集，带电初始化结束。
本发明带电初始化方法优点是，针对大规模配电网数据，采用配电网动态拓扑带电初始化方法在系统运行初始，预先初始化配电网的带电状态，这样在系统运行过程中能非常快速判断设备带电状态、供电电源、电流方向、供电馈线、电网的负荷，与基于传统的方式在系统运行中需要根据设备进行深度优先算法进行电源追溯才知道带电状态和供电电源，该方法速度更快，更适用于配电网。
附图说明
图1是本发明实施例所用配电网拓扑示意图。
具体实施方式
本发明提出的配电网动态拓扑带电初始化方法，结合附图及实例详细说明如下：
本发明提出的配电网动态拓扑带电初始化方法，包括以下步骤：
1)在配电网运行初始时刻，将有效电源节点i的电源标识设置为P1、带电状态设置为E1、环路标识设置为L0、电流方向设置为D1、所属拓扑岛索引设置为-1，其中i＝0、1、2…i…N，N为电源节点总数；对其它非电源节点、线段、开关的带电状态均设置为E0、电源标识设置为P0、电流方向设置为D0、环路标识设置为L0、所属拓扑岛索引设置为-1，碰撞节点集合collisionSet设置为空集；
2)从每个电源节点i并行开始带电初始化，首先对每个电源节点i创建拓扑岛Tj，j＝0、1、2…j…N，拓扑岛索引分别设置为j，j＝0、1、2…j…N，把电源节点i加入到拓扑岛Tj中,电源节点i所属拓扑岛索引设置修改为j，然后按照配电网动态拓扑从电源节点i进行广度优先搜索，按照搜索的次序，依次判断访问的各个节点、线段、开关带电状态，如果访问的各个节点、线段、开关带电状态为E0，则将该访问的各个节点、线段、开关的带电状态均修改为E1、电流方向均修改为D1、所属拓扑岛索引均修改为j，并将该访问的各个节点、线段、开关加入到拓扑岛Tj中；如果访问各个节点、线段、开关带电状态为E1，则将该节点作为碰撞节点加入到collisionSet集中；
3)判断collisionSet是否为空，如果为空，带电初始化结束；否则转入步骤4)；
4)遍历collisionSet中的碰撞节点，对每个碰撞节点按照电流反方向获取两端连接的线段或者开关S1,S2，判断S1和S2所属的拓扑岛索引是否相同，如果相同，S1和S2对应相同的拓扑岛则S1和S2组成的环路是单电源内部环路，转入步骤5)，否则，S1和S2对应不同拓扑岛Tm、Tn，m＝0、1、2…m…N，n＝0、1、2…n…N，且m不等于n，S1和S2组成的环路是双电源环路，则转入步骤6)；
5)设置单电源内部环路标识：从该碰撞节点开始按照电流反方向进行广度优先搜索，依次对访问的节点、线段、开关的环路标识修改为L1，当搜索到此环路另一个碰撞节点时，环路标识设置结束,转入步骤7)；
6)设置双电源环路标识：从该碰撞节点开始按照电流反方向进行深度优先搜索，依次对访问的节点、线段、开关环路标识修改为L1，遇到电源节点i时，结束环路标识设置，然后对双电源的两个拓扑岛Tm,Tn进行合并，比较拓扑岛Tm、Tn包含节点、线段、开关的数目，如果拓扑岛Tm包含节点、线段、开关数目大于Tn，则将拓扑岛Tn包含的节点、线段、开关所属拓扑岛索引修改为m，把拓扑岛Tn包含的节点、线段、开关加入到拓扑岛Tm中，清空拓扑岛Tn，否则将拓扑岛Tm包含的节点、线段、开关所属拓扑岛索引修改为n，将拓扑岛Tm包含的节点、线段、开关加入到拓扑岛Tn中，清空拓扑岛Tm，转入步骤7)；
7)清空环路碰撞点集合collisionSet为空集，带电初始化结束。
实施例
实施例所用的配网模型如图1所示，该电网模型中共有两条馈线，其中第一条馈线包括1个电源节点1和8个非电源节点2、3、4、5、6、7、8、9，包括8条线段1-2、2-3、3-4、3-5、5-6、6-7、7-8、5-9，包括1个节点8和9`之间隔离开关，第二条馈线包括1个电源节点1`和3个非电源节点2`、3`、4`，包括3条线段1`-2`、2`-3`、3`-4`，包括1个节点4和4`之间的联络开关，图中用实心黑点表示节点，用两个节点之间的线段表示线段，用线段的断开点表示开关。本实施例中，分别说明节点4和4`之间的联络开关闭合和打开以及节点8和9`之间隔离开关闭合和打开两种情况下带电初始化方法。
对上述配电网按照下列步骤进行带电初始化
1)将电源节点1和1`的电源标识设置为P1、带电状态设置为E1、环路标识设置为L0、电流方向设置为D1、所属拓扑岛索引设置为-1，其他非电源节点2、3、4、5、6、7、8、9，2`、3`、4`和所有线段1-2、2-3、3-4、3-5、5-6、6-7、7-8、5-9、1`-2`、2`-3`、3`-4`和节点4和4`之间的联络开关和8和9`之间隔离开关的带电状态均设置为E0、电源标识设置为P0、电流方向设置为D0、环路标识设置为L0、所属拓扑岛索引设置为-1。
2)然后从电源节点1和1`并行开始进行带电初始化，对电源节点1创建拓扑岛T1，拓扑岛索引设置为1，把电源节点1加入到拓扑岛T1中,电源节点1所属拓扑岛索引设置修改为1，对电源节点1`创建拓扑岛T1`，拓扑岛索引修改为1；把电源节点1`加入到拓扑岛T1`中,电源节点1`所属拓扑岛索引修改为1`，然后按照配电网动态拓扑分别从电源节点1和1`并行进行广度优先搜索，按照搜索的次序，设置各个节点、线段、开关的带电状态、电流方向、所属拓扑岛索引。
当节点8-9之间的开关断开、4-4`开关断开时，带电初始化设置结果如表1-4所示：
表1节点8‐9之间的开关断开、4‐4`开关断开时，带电初始化设置结果
| 节点号 | 带电状态 | 拓扑岛索引 | 电流方向 | 电源标识 | 环路标识 |
| 1 | E1 | 1 | D1 | P1 | L0 |
| 2 | E1 | 1 | D1 | P0 | L0 |
| 3 | E1 | 1 | D1 | P0 | L0 |
| 4 | E1 | 1 | D1 | P0 | L0 |
| 5 | E1 | 1 | D1 | P0 | L0 |
| 6 | E1 | 1 | D1 | P0 | L0 |
| 7 | E1 | 1 | D1 | P0 | L0 |
| 8 | E1 | 1 | D1 | P0 | L0 |
| 9 | E1 | 1 | D1 | P0 | L0 |
| 1` | E1 | 1` | D1 | P1 | L0 |
| 2` | E1 | 1` | D1 | P0 | L0 |
| 3` | E1 | 1` | D1 | P0 | L0 |
| 4` | E1 | 1` | D1 | P0 | L0 |
表2节点8‐9之间的开关断开、4‐4`开关断开时，带电初始化设置结果
| 线段 | 带电状态 | 拓扑岛索引 | 电流方向 | 环路标识 |
| 1-2 | E1 | 1 | D1 | L0 |
| 2-3 | E1 | 1 | D1 | L0 |
| 3-4 | E1 | 1 | D1 | L0 |
| 3-5 | E1 | 1 | D1 | L0 |
| 5-6 | E1 | 1 | D1 | L0 |
| 6-7 | E1 | 1 | D1 | L0 |
| 7-8 | E1 | 1 | D1 | L0 |
| 9-5 | E1 | 1 | D1 | L0 |
| 1`-2` | E1 | 1` | D1 | L0 |
| 2`-3` | E1 | 1` | D1 | L0 |
| 3`-4` | E1 | 1` | D1 | L0 |
表3节点8‐9之间的开关断开、4‐4`开关断开时，带电初始化设置结果
| 开关 | 带电状态 | 拓扑岛索引 | 电流方向 | 环路标识 |
| 8‐9 | E0 | L0 | ||
| 4‐4` | E0 | L0 |
表4节点8‐9之间的开关断开、4‐4`开关断开时，带电初始化设置结果
访问过程中的各个节点、线段、开关带电状态都为E0，不存在碰撞节点，因此判断collisionSet依旧为空，带电初始化结束。
当节点8-9之间的开关合上、4-4`开关合上时，带电初始化设置结果如表5-8所示：
表5节点8‐9之间的开关合上、4‐4`开关合上时，带电初始化设置结果
| 节点号 | 带电状态 | 拓扑岛索引 | 电流方向 | 电源标识 | 环路标识 |
| 1 | E1 | 1 | D1 | P1 | L0 |
| 2 | E1 | 1 | D1 | P0 | L0 |
| 3 | E1 | 1 | D1 | P0 | L0 |
| 4 | E1 | 1 | D1 | P0 | L0 |
| 5 | E1 | 1 | D1 | P0 | L0 |
| 6 | E1 | 1 | D1 | P0 | L0 |
| 7 | E1 | 1 | D1 | P0 | L0 |
| 8 | E1 | 1 | D1 | P0 | L0 |
| 9 | E1 | 1 | D1 | P0 | L0 |
| 1` | E1 | 1` | D1 | P1 | L0 |
| 2` | E1 | 1` | D1 | P0 | L0 |
| 3` | E1 | 1` | D1 | P0 | L0 |
| 4` | E1 | 1` | D1 | P0 | L0 |
表6节点8‐9之间的开关合上、4‐4`开关合上时，带电初始化设置结果
| 线段 | 带电状态 | 拓扑岛索引 | 电流方向 | 环路标识 |
| 1-2 | E1 | 1 | D1 | L0 |
| 2-3 | E1 | 1 | D1 | L0 |
| 3-4 | E1 | 1 | D1 | L0 |
| 3-5 | E1 | 1 | D1 | L0 |
| 5-6 | E1 | 1 | D1 | L0 |
| 6-7 | E1 | 1 | D1 | L0 |
| 7-8 | E1 | 1 | D1 | L0 |
| 9-5 | E1 | 1 | D1 | L0 |
| 1`-2` | E1 | 1` | D1 | L0 |
| 2`-3` | E1 | 1` | D1 | L0 |
| 3`-4` | E1 | 1` | D1 | L0 |
表7节点8‐9之间的开关合上、4‐4`开关合上时，带电初始化设置结果
| 开关 | 带电状态 | 拓扑岛索引 | 电流方向 | 环路标识 |
| 8‐9 | E1 | 1 | D1 | L0 |
| 4‐4` | E1 | 1 | D1 | L0 |
表8节点8‐9之间的开关合上、4‐4`开关合上时，带电初始化设置结果
从广度优先搜索过程中可知，在通过节点4和节点8时发现带电状态为E1,因此将节点4和节点8分别作为碰撞节点加入到collisionSet集合中。
3)
对于节点8-9之间的开关合上、4-4`开关合上时的情况，collisionSet中包含了两个碰撞节点4和8，判断collisionSet不为空，转入步骤4)；
4)遍历collisionSet中的碰撞节点，取碰撞节点4连接电流反方向3-4线段和4-4`的开关，3-4线段和4-4`所属的拓扑岛索引号不相同，表示3-4线段和4-4`对应不同拓扑岛T1、T1`,3-4线段和4-4`组成的环路是双电源环路,则转入步骤6)，取碰撞节点8连接电流反方向7-8线段和8-9的开关，7-8线段和8-9所属的拓扑岛索引号相同，表示7-8线段和8-9对应相同拓扑岛T1,7-8线段和8-9组成的环路是单电源内部环路，转入步骤5)。
5)设置单电源内部环路标识：从碰撞节点8开始按照电流反方向进行广度优先搜索，依次对访问的节点5、6、7、8、9线段5-6、6-7、7-8、5-9以及8-9之间的开关环路标识修改为L1，当搜索到此环路另一个碰撞节点5时，环路标识设置结束,转入步骤7)，设置结果如表9-11所示：
表9节点5、6、7、8、9环路标识设置结果
| 节点号 | 带电状态 | 拓扑岛索引 | 电流方向 | 电源标识 | 环路标识 |
| 5 | E1 | 1 | D1 | P0 | L1 |
| 6 | E1 | 1 | D1 | P0 | L1 |
| 7 | E1 | 1 | D1 | P0 | L1 |
| 8 | E1 | 1 | D1 | P0 | L1 |
| 9 | E1 | 1 | D1 | P0 | L1 |
表10线段5‐6、6‐7、7‐8、5‐9环路标识设置结果
| 线段 | 带电状态 | 拓扑岛索引 | 电流方向 | 环路标识 |
| 5-6 | E1 | 1 | D1 | L1 |
| 6-7 | E1 | 1 | D1 | L1 |
| 7-8 | E1 | 1 | D1 | L1 |
| 5-9 | E1 | 1 | D1 | L1 |
表11 8‐9之间的开关环路标识设置结果
| 开关 | 带电状态 | 拓扑岛索引 | 电流方向 | 环路标识 |
| 8‐9 | E1 | 1 | D1 | L1 |
6)双电源环路标识设置从碰撞节点4开始按照配电网动态拓扑电流反方向进行深度优先搜索，依次对访问的节点1、2、3、4、1`、2`、3`、4`线段1-2、2-3、3-4、1`-2`、2`-3`、3`-4`以及4-4`环路标识修改为L1，遇到电源节点1和1`结束环路标识设置。
然后对拓扑岛T1和T1`进行合并，把拓扑岛T1`包含的电源节点1`、非电源节点2`、3`、4`、以及1`-2`、2`-3`、3`-4`线段所属拓扑岛索引修改为1，把拓扑岛T1`包含的电源节点1`、非电源节点2`、3`、4`节点、以及1`-2`、2`-3`、3`-4`线段合并到拓扑岛T1中，清空拓扑岛T1`,环路标识设置结束,转入步骤7)，设置结果如表12-15所示：
表12电源节点1`、非电源节点2`、3`、4`设置结果
| 节点号 | 带电状态 | 拓扑岛索引 | 电流方向 | 电源标识 | 环路标识 |
| 1` | E1 | 1 | D1 | P1 | L1 |
| 2` | E1 | 1 | D1 | P0 | L1 |
| 3` | E1 | 1 | D1 | P0 | L1 |
| 4` | E1 | 1 | D1 | P0 | L1 |
表13线段1`‐2`、2`‐3`、3`‐4`设置结果
| 线段 | 带电状态 | 拓扑岛索引 | 电流方向 | 环路标识 |
| 1`-2` | E1 | 1 | D1 | L1 |
| 2`-3` | E1 | 1 | D1 | L1 |
| 3`-4` | E1 | 1 | D1 | L1 |
表14 4‐4`之间的开关环路标识设置结果
| 开关 | 带电状态 | 拓扑岛索引 | 电流方向 | 环路标识 |
| 4‐4` | E1 | 1 | D1 | L1 |
表15拓扑岛设置结果
7)清空环路碰撞点集合collisionSet为空集，，带电初始化结束。
Claims (1)
1.一种配电网动态拓扑带电初始化的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)在配电网运行初始时刻，将有效电源节点i的电源标识设置为P1、带电状态设置为E1、环路标识设置为L0、电流方向设置为D1、所属拓扑岛索引设置为-1，其中i＝0、1、2…i…N，N为电源节点总数；对其它非电源节点、线段、开关的带电状态均设置为E0、电源标识设置为P0、电流方向设置为D0、环路标识设置为L0、所属拓扑岛索引设置为-1，碰撞节点集合collisionSet设置为空集；
2)从每个电源节点i并行开始带电初始化，首先对每个电源节点i创建拓扑岛Tj，j＝0、1、2…j…N，拓扑岛索引分别设置为j，j＝0、1、2…j…N，把电源节点i加入到拓扑岛Tj中,电源节点i所属拓扑岛索引设置修改为j，然后按照配电网动态拓扑从电源节点i进行广度优先搜索，按照搜索的次序，依次判断访问的各个节点、线段、开关带电状态，如果访问的各个节点、线段、开关带电状态为E0，则将该访问的各个节点、线段、开关的带电状态均修改为E1、电流方向均修改为D1、所属拓扑岛索引均修改为j，并将该访问的各个节点、线段、开关加入到拓扑岛Tj中；如果访问各个节点、线段、开关带电状态为E1，则将该节点作为碰撞节点加入到collisionSet集中；
3)判断collisionSet是否为空，如果为空，带电初始化结束；否则转入步骤4)；
4)遍历collisionSet中的碰撞节点，对每个碰撞节点按照电流反方向获取两端连接的线段或者开关S1,S2，判断S1和S2所属的拓扑岛索引是否相同，如果相同，S1和S2对应相同的拓扑岛则S1和S2组成的环路是单电源内部环路，转入步骤5)，否则，S1和S2对应不同拓扑岛Tm、Tn，m＝0、1、2…m…N，n＝0、1、2…n…N，且m不等于n，S1和S2组成的环路是双电源环路，则转入步骤6)；
5)设置单电源内部环路标识：从该碰撞节点开始按照电流反方向进行广度优先搜索，依次对访问的节点、线段、开关的环路标识修改为L1，当搜索到此环路另一个碰撞节点时，环路标识设置结束,转入步骤7)；
6)设置双电源环路标识：从该碰撞节点开始按照电流反方向进行深度优先搜索，依次对访问的节点、线段、开关环路标识修改为L1，遇到电源节点i时，结束环路标识设置，然后对双电源的两个拓扑岛Tm,Tn进行合并，比较拓扑岛Tm、Tn包含节点、线段、开关的数目，如果拓扑岛Tm包含节点、线段、开关数目大于Tn，则将拓扑岛Tn包含的节点、线段、开关所属拓扑岛索引修改为m，把拓扑岛Tn包含的节点、线段、开关加入到拓扑岛Tm中，清空拓扑岛Tn，否则将拓扑岛Tm包含的节点、线段、开关所属拓扑岛索引修改为n，将拓扑岛Tm包含的节点、线段、开关加入到拓扑岛Tn中，清空拓扑岛Tm，转入步骤7)；
7)清空环路碰撞点集合collisionSet为空集，带电初始化结束。
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