CN1148691C

CN1148691C - 电力系统网络配置的建立方法和设备

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Publication number: CN1148691C
Application number: CNB981052541A
Authority: CN
Inventors: ֮; 泽敏之; 古川俊行; 大西司
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-02-24
Filing date: 1998-02-23
Publication date: 2004-05-05
Anticipated expiration: 2018-02-23
Also published as: KR19980071295A; GB2324394A; GB2324394B; US6571152B1; JP3364826B2; KR100511839B1; JPH10243556A; CN1192016A; GB9803876D0; US6181984B1

Abstract

把组成一个电力系统的多个开关之一设置为一个感知开关，而把其他开关中处于接通状态的n个可选择开关Bk(k＝1至n)变化到断开状态，并建立包括该感知开关的n个闭环网络，且把组成闭环网络的每个开关Ck(k＝1至n)从断开状态变化到接通状态，以便建立多个网络配置候选对象，并且根据多个网络配置候选对象确定一种电力网络配置。

Description

电力系统网络配置的建立方法和设备

技术领域

本发明涉及一种电力系统网络配置的建立方法和设备，更具体地说，涉及一种技术，用来确定配电或输电系统的输电和变电设施系统的连接状态。

背景技术

作为一种电力系统配置的建立方法，考虑到象在日本电气工程师学会期刊(Jounal of Institute of Electrical Engineers of Japan)Vol.C116，No.5描述的“利用原生算法(genetic algorithm)的配电系统配置的优化方法”(PP.591 to598)中，对馈线容量的限制，提出了利用原生算法确定网络配置。根据该方法，为了保持径向网络，使原生算法的基因结构适当，并且当由于交换或更换设置闭环系统或分配系统时，分别采取防范措施。

先有技术不使用关于如何改变当前网络配置以便改进系统的操作知识(启发式的)，这是通过随机查找而进行的。结果，当问题规模扩大时，难以找到可行的解法(径向网络)，并且更难以得到一种最佳的解法。

如果当把一种可能的解空间划分成一个解空间的多个空间时，使相邻状态的范围变窄，则不能把该解空间移动到另一个解空间，除非一次经过一个不是可能解法的相邻状态。另一方面，当相邻状态的范围变宽时，就利用一次偿试使查找范围变宽。因此，要估计的候选对象在数目上增大，并且计算时间变长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力网络配置的建立方法和设备，能在很短的时间内得到一种最佳解法。

假定把Tabu搜索法用作一种优化方法，来实现本发明。最近，可以把Tabu搜索法称之为自适应存储器编程。Tabu搜索法是一种用来限定通过改变一部分当前网络配置(此后，称之为相邻网络配置)得到的多个相邻网络配置、并通过重复转换，如移动到其中预定估计函数在那些相邻网络配置中成为最佳的相邻网络配置及为了最佳相邻网络配置进一步依次移动到一个最佳相邻网络配置，建立一种最佳网络配置的方法。

然而，当采用局部搜索法时，如果系统状态的估计函数在一定的迭代点比任何相邻系统状态的估计函数差，则找不到转换目的地且立即结束搜索。即，估计函数不能离开局部最小值(最小值解法)。当估计函数仅转换到最佳相邻网络配置时，尽管它能超过局部最小值一次，但它在下次搜索时又返回原始的局部最小值。

在Tabu搜索法中，随搜索变化的信息(Tabu使用期)存储在一个有限长度的禁止表中，并阻止向禁止表中存储的禁止处运动，且估计函数将不返回局部最小值。即，由于在给定期限内禁止向禁止方向运动，所以能最广泛地搜索一种宽广的解空间，并能加速局部搜索。由于Tabu搜索法限定了适当使用启发法的相邻网络配置，所以能省去无用搜索，并以较高速度得到一种更好的解法。

尽管当在相邻网络配置中有比直到一定迭代点得到的最佳解法更好的解法时，有一个禁止处用来禁止向禁止表中的解法运动，但能引入一种尽管禁止但允许运动且搜索相邻的最佳解法的机理(希望值)。从上述观点出发，本发明提供了一种电力系统网络配置的建立方法，其特征在于：把组成电力系统的多个开关之一设置为一个感知开关，而把其他开关中处于断开状态的n个可选择开关Bk变化到接通状态；建立包括所述感知开关的n个闭环网络，且把组成所述闭环网络的每个开关Ck从接通状态变化到断开状态，以便建立多个网络配置候选对象；以及根据估计函数估计所述多个网络配置候选对象、并根据估计结果确定一种电力网络配置，其中，所述感知开关是使用输电损失最大设施、电压违反设施、潮流限制违反设施和潮流限制违反最大设施诸条件中的至少一个来确定的，上述k＝1至n。

本发明还提供了一种用于电力系统的网络配置建立设备，包括：一个数据库，用来存储包括组成一个电力系统的一个设施的连接状态的状态数据；网络配置候选对象建立装置，用来根据所述数据库的所述状态数据改变所述电力系统的所述设施的所述连接状态，并建立多个网络配置候选对象；以及网络配置估计装置，用来根据估计函数估计由所述网络配置候选对象建立装置建立的所述网络配置候选对象，并确定所述网络配置，其特征在于：所述网络配置候选对象建立装置使用输电损失最大设施、电压违反设施、潮流限制违反设施诸条件中的至少一个把组成所述电力系统的多个开关之一设置为一个感知开关，把其他开关中处于断开状态的n个可选择开关Bk变化到接通状态，建立包括所述感知开关的n个闭环网络，以及把组成所述闭环网络的每个开关Ck从接通状态变化到断开状态，以便建立多个网络配置候选对象，其中，上述k＝1至n。

本发明基于：例如，组成电力系统的每个设施由基于连接关系的节点和支路表示，并感知一个可选择的设施，且目标在于一个用来改变作为感知设施的支路或节点的电力操作条件(输电损失、峰值电流限制、电压限制等)，并且通过限定在把径向网络配置保持为一种相邻网络配置的条件下利用把开关切换成接通或断开得到的网络配置，减少无用搜索和加速搜索过程。而且，通过使相邻网络配置的范围可变，能建立一种最佳的电力网络配置，即使在不连续的解空间中也是如此。

换句话说，通过把开关接通以便建立一个包括感知支路的闭环系统、和把另一个包括在建立的闭环中的开关接通以便打开该闭环，能改变感知设施的状态量(电压、潮流、输电损失等)。同时，通过使用用于总是保持一个径向电力系统的启发方法，能建立用来改变电力操作条件的状态量的相邻网络配置，即，要建立的网络配置候选对象。通过利用Tabu搜索法重复向相邻网络配置中的最佳网络配置转换，能进一步减少无用搜索。而且，由于能广泛地搜索是一种可能解法的搜索区域，所以能建立一种最佳的电力网络配置。

附图说明

图1是流程图，表示本发明最佳网络配置建立方法的一个实施例。

图2是采用本发明的一个实施例的网络配置建立设备的整个方块图。

图3表示一个初始菜单屏幕的例子。

图4表示网络配置建立条件设置屏幕的一个例子。

图5用来解释相邻候选对象建立的一个例子。

图6用来解释相邻候选对象建立的另一个例子。

图7用来解释通过把两组开关的状态改变成接通和断开建立一个相邻候选对象的例子。

图8表示显示在显示屏幕上建立的最佳网络配置的内容的例子。

图9表示显示在显示屏幕上建立的最佳网络配置的估计函数和估计项的变化的一个例子。

具体实施方式

以下参照图1至8将解释本发明的实施例。

图1是流程图，表示本发明电力网络配置建立方法的一个实施例，该流程图由图2所示的本发明实施例的网络配置建立设备执行。如图2所示，该网络配置建立设备包括一个输入装置1、一个计算机2、一个显示单元3、和一个数据库4。一个配电系统6经一个配电系统5连接到计算机2上。

就输入装置1而论，适当地使用一个象键盘、鼠标、或定点设备之类的输入装置。计算机2包括一个控制单元7、一个数据设置单元8、一个数据读出单元9、一个感知开关选择单元10、一个网络配置估计单元11、一个过程结束确定单元12、一个网络配置候选对象建立单元13、一个最佳网络配置候选对象选择和存储单元14、及一个显示数据建立单元15。就显示单元3而论，采用一个象CRT或液晶屏幕之类的显示单元。数据库4是一个象硬盘、磁带、光盘、或非易失性存储器之类的数据存储单元。

配电系统5包括一个配电系统平面、一个象操作系统之类的支持系统、一个控制系统、及整个配电系统的一个数据库。配电系统6表示一个实际的输电设施和其系统状态，并且还由继电器输出传感器信息。

下面，将解释每个单元的操作概况。输入装置1把用于显示在显示单元3上一项的过程的选择信息和输入数据发送给计算机的控制单元7。控制单元7根据输入的，或从输入装置1、数据库4、和配电系统5读出的数据，建立一种最佳网络配置，把结果显示在显示单元3上，并且还存储在数据库4中。当在由提供在配电系统5中的系统平面系统和控制系统设置的条件下，把网络配置的建立请求呈交给计算机2时，计算机2把根据该请求建立的网络配置和其估计结果发送给配电系统5。配电系统5根据计算机2建立的网络配置和估计结果，把一个控制信号输出给配电系统6，并且还读出系统的状态信息(潮流、开关的通-断状态等)。配电系统5将读出数据和由内部系统平面系统建立的数据存储在内部数据库中。计算机2的控制单元7控制输入装置1、显示单元3、数据库4、及内部处理单元8至15之间的数据传送和接收，并且允许所有过程正常地操作。

下面，将解释计算机2的处理单元7至15的功能概况。

控制单元7处理数据，以便在输入装置1、从数据设置单元8至显示数据建立单元15的处理单元、数据库4、配电系统5、及显示单元3之间平稳地传送或接收数据。数据设置单元8经控制单元7从数据库4读出要用于建立已经存储的一种最佳网络配置的配电系统的数据条件、设施特性、和估计函数。数据设置单元8改变读出条件、建立新条件、并且经控制单元7还把建立的条件存储在数据库4中。数据读出单元9经数据控制单元7从数据库4读出要用于建立一种最佳网络配置的条件、设置要用的条件、并且把他们输出给控制单元7。感知设施选择单元10在建立的网络配置中选择当前处于断开的开关之一。网络配置估计单元11经控制单元7输入负荷流计算条件、计算估计函数、并且把结果输出给控制单元7。过程结束确定单元12根据来自控制单元7的信息，基于涉及一种最佳网络配置建立的重复过程的结束条件，确定是否结束重复过程，并且把确定结果输出给控制单元7。网络配置候选对象建立单元13，基于由控制单元7给出的信息，确定当感知开关从断开变化到接通时组成能建立的闭环的一个开关，并且把该信息输出给控制单元7。最佳网络配置候选对象选择和存储单元14选择和存储一个在由网络配置候选对象建立单元13建立的相邻网络配置候选对象中具有一个最好估计函数的候选对象(此后适当地简写成相邻候选对象或网络配置候选对象)。显示数据建立单元15在显示单元3上建立用来显示在由最佳网络配置候选对象选择和存储单元14选出的相邻系统候选对象的网络配置中具有一个最好估计函数的网络配置的数据、和搜索进度，并且允许显示单元3经控制单元7显示他们。

下面，将解释图2所示的网络配置建立设备的所有基本功能。该网络配置建立设备具有一个数据设置与编辑功能、和一个最佳网络配置建立功能，并且该数据设置与编辑功能包括一个配电系统数据设置功能、一个系统建立条件设置功能、和一个估计功能设置功能。

计算机2允许显示单元3显示初始菜单屏幕16，如图3中所示。如显示菜单屏幕16上所示，能选择4项中的一个菜单，包括设置配电系统数据(项1)、设置系统建立条件(项2)、设置一个估计函数(项3)、和建立一个最佳网络配置(项4)。因此，当通过接触输入选择项1至3之一以便设置和编辑要用于建立一种网络配置的数据时，通过数据设置单元8就能设置选择项的内容。

当选择菜单项1时，数据设置单元8具有这样一个功能：呼叫通过登记号存储在数据库4中的配电系统建立数据或呼叫存储在配电系统5内部的数据库中的配电系统数据，进行必要的编辑，建立新的配电系统数据，给它一个登记号，并且把它存储在数据库4中。配电系统数据带有一个伴随登记号的注释字段，从而在设置对应于登记号的数据的条件下，能找到它。配电系统数据就系统设施而论，是象送端变电设施的名称和特性、设施的重要性、设施之间的连接信息、开关的通-断信息、和负荷之类的数据。特性是潮流的限制值或操作的目标值和目标电压。就配电系统设施而论，可以认为，在将来将采用象钠-硫电池和太阳能电池之类的小规模发电设施，从而试图设置发电(承载量)或电能累积(负荷)。当配电系统数据的设置以这种方式结束时，屏幕返回初始菜单屏幕16。

另一方面，当选择菜单项2时，数据设置单元8根据每个显示项的输入设置，在显示单元3上显示图4中所示的系统建立条件设置屏17、和诸过程。首先，数据设置单元8设置一种用来确定感知设施顺序的选择方法。作为这样一种方法，例如有一种用来估计一个输电损失最大设施、一个输电损失比值最大设施、一个电压违反设施(通过象重要性之类的其他条件设置违反设施中的顺序)、一个电压违反最大设施、一个电压违反比值最大设施、一个潮流限制违反设施、一个潮流限制违反最大设施、一个潮流限制违反比值最大设施、一个重要设施顺序、及一个打开设施顺序(打开设施的一个重要设施顺序等)的方法。设施的重要性由上述的配电数据设置确定。当在改变网络配置的任何时候都进行涉及感知设施选择方法的一种估计时，有可能每次选择相同的设施。因此，希望估计何时一个接一个地一次处理所有的设施或建立一个感知设施的禁止表，并且从感知设施的目标中排除一种固定的搜索计数。

用来建立一个相邻网络配置候选对象的操作是一种用来改变感知设施系统的状态的单元操作。通过依次重复这种单元操作，能够改变感知设施的状态，并能把它转变成希望的网络配置。上述的单元操作是如下四种操作的一种。

(1)一种操作，用来把一个设施(开关)接通，然后把除接通设施之外的诸设施(开关)断开，并且把建立的闭环接通，以便新建立一个包括感知设施的闭环。

(2)一种操作，用来当感知设施包括在一个闭环中时，打开组成该闭环的其他设施之一并且打开该闭环(仅切断闭环)。

(3)一种操作，仅用来把一个设施接通，以便新组成一个包括感知设施的闭环(仅闭环进入)。

(4)一种操作，组合操作(1)至(3)。

在这种情况下，当配电系统是一个目标时，初始系统是一个径向网络，并且要求得到的希望系统也是一个径向网络，从而上述的操作(1)和组合操作(1)的一个单元操作是主要的。即使当通过单元操作(2)、(3)、或(4)要建立一个相邻候选对象时，也能以与下面将要描述的单元操作(1)的处理程序或组合单元操作(1)的处理程序相同的方式处理。

参照图5至7将解释单元操作的一个例子。图5表示通过单元操作(1)利用接通或断开一组开关能建立的相邻候选对象的一个例子，而图6表示连续进行两次单元操作(1)的闭环建立和打开，即通过两次接通或断开开关能建立的相邻候选对象的一个例子，并且图7表示通过同时接通或断开两组开关能建立的相邻候选单元的一个例子。在这些图中，每根传输线用一个节点表示，而每个开关用一个支路表示。然而，他们可以反过来表示，代替上述的关系，并且能以相同的方式把一个相邻候选对象的状态限定考虑为这里独立于表示方法所解释的方法。图中所示的例子是一个把集中负荷连接到每根传输线(节点)上的例子。放在每个支路上的记号X表示开关断开，而每个粗体记号X表示操作开关。不带有记号X的每个支路表示开关是接通的。尽管在图中没有表示，假定两个变压器连接到主系统上。

图5a、5c、和5e分别表示当前或在一定的迭代点处的网络配置状态。如图中所示，用粗线画出的每个支路是一个感知设施A1，并且为了建立一个包括它的闭环，接通一个支路的开关B1。如图5b、5d、和5f所示，当断开组成建立的闭环的一个支路的开关C1以便打开该闭环时，能建立一个相邻候选对象。图5a、5c、和5e中所示的例子的相邻候选对象在组成闭环的设施中彼此不同。例如，在图5a中通过接通一个开关建立的闭环这样配置以便包括4个支路BR1至BR4，从而有4个支路能断开。以相同的方式，在图5c的情形中，当从闭环的元件中排除两个变压器之间的、和变压器与节点之间的开关时，有6个组成闭环的支路BR1，BR2，BR7，BR8，BR9，BR11，从而有6个支路能断开。在图5e的情形中，有4个组成闭环的支路BR1，BR2，BR10，BR11，并且有4个能断开的支路。因此，对于图5a中所示的当前网络配置通过改变一组开关的通断状态能建立的相邻候选对象数目是14＝4+6+4。

在另一方面，图6表示对于当前网络配置通过接通或断开开关两次能建立的一个相邻候选对象的例子。即，它是一个通过重复第二次建立和打开一个包括感知设施A1的闭环，建立一个如图6b、6d、和6f所示的新相邻候选对象的例子，感知设施A1不同于基于图5b、5d、和5f所示的网络配置状态在图5a中所示的一个，这些网络配置状态通过一个闭环建立和打开操作得到。即，当把相邻候选对象假定为一个通过一个闭环建立和打开能建立的系统时，为了利用Tabu搜索法通过两次连续搜索转变到图6b所示的状态，在通过第一次操作得到的相邻候选对象中在图5b所示的状态中的估计函数必须是最佳的。然而，当假定相邻候选对象通过两次闭环建立和打开操作来建立时，即使图5b所示的估计函数不是最佳的，也能够通过一次搜索操作转变到图6b所示的候选对象。

图6中所示的例子通过第一次和第二次操作建立包括感知设施A1的闭环网络。而且，图6c中建立的闭环是一个也能在图5e中建立的闭环。然而，其他开关的状态是不同的，从而从图5e至6d的转变通过一次闭环建立和打开操作是不可能的。因此，即使通过第一次操作得到的相邻候选对象不是最佳的，当一个相邻候选对象要通过两次单元操作建立时，也能够进行转变。即，把涉及第一次闭环打开的设施B1假定为一个临时感知设施，并且包括临时感知设施B1而不包括通过新的闭环建立和打开操作能建立的原始感知设施的网络配置成为一个相邻候选对象。当试图建立一个相邻候选对象从而使要建立的闭环总是包括象这样的感知设施A1时，能改变该感知设施的潮流值。因此，这样一种操作方法在建立一个目标主要在于消除潮流限制违反和减小输电损失的网络配置方面是有效的。即使当闭环建立和打开操作的计数大于2时，也能建立一个相邻候选对象。

图7表示一种通过改变2组开关的通断状态来建立一个相邻候选对象的方法的例子。即，有一种通过接通图7所示的两个开关B1和B2和断开开关B1和B2、或组成通过接通开关B1和B2能建立的闭环的支路的开关C1和C2，来建立一个闭环的方法。在图7a中，通过接通开关B1或开关B1和B2能建立一个闭环，而通过断开开关C1和C2建立图7b中所示的相邻候选对象。对于通过接通或断开3组或更多组开关建立一个相邻候选对象的情形而论，也可以这么说。

而且，通过改变上述一组开关的状态和改变两组开关的状态得到的网络配置能分别限定为相邻候选对象。而且，通过组合他们能限定一个相邻候选对象。随着开关状态改变组合数目的减小，要估计的相邻候选对象在数目上也减小，从而能缩短搜索所需的时间。随着要改变的开关数目增大，即使解空间不是连续的，即，即使通过一组开关的操作处于不动状态，因为不满足限制条件，也能搜索多个解空间并且能搜索宽广的范围。

当通过2组闭环网络的建立和打开操作要建立相邻候选对象时，如果一组闭环网络建立一个相邻候选对象以便包括感知设施A1，而另一组闭环建立一个相邻候选对象以便不包括感知设施A1，则尽管感知设施的潮流值很小，但变压器向其供电的设施的连接状态改变，从而在消除电压违反方面是有效的。为了消除电压违反，还能包括一个通过建立一个闭环以便总包括该感知设施的相邻候选对象。

按照建立一个上述网络配置的目标，在当要建立多个闭环网络时一个相邻候选对象的限定中，在图4所示的屏幕17上选择“总是包括感知设施”和“不必包括感知设施”之一。

如上所述，已经解释了通过闭环建立和打开选择一个感知设施、和设置一个相邻候选对象的建立条件。然而，即使当进行三次或更多次闭环建立和打开操作时，也能以相同的方式建立一个相邻候选对象。已经解释了把一个支路设置为一个感知设施的情形。然而，即使当把一个节点设置为一个感知设施时，即，通过包括该感知节点的一个闭环的建立和打开操作，也能以相同的方式建立一个相邻候选对象。

下面，利用图4所示的屏幕17，设置用来建立一个相邻候选对象的闭环建立和打开的计数j和每次计数的比值aj。比值aj的总和是100％。例如，假定当进行一次闭环建立和打开操作时的总和为100％，就能减少相邻候选对象的数目，即估计目标的数目。例如，假定当进行一次闭环建立和打开操作时的总和为a％而当进行两次该操作时的总和为(100-a)％，当进行一次闭环建立和打开操作时，就把解空间分成多个空间。即，即使当有另一个不经历限制违反状态就不能到达的解空间时，也能搜索不同于当前解空间的一个解空间。当增大闭环建立和打开操作的数目时，要建立的相邻候选对象的数目就按用来建立闭环网络的设施数目的幂成比例地增大，从而在实际应用中希望减小较大的计数比值。

下面，利用图4所示的屏幕17，设置作为一种优化方法的Tabu搜索法的禁止表长度。禁止表存储伴随搜索转变的运动(变化)信息。例如，禁止表存储通过一次搜索利用转变从断开(OFF)变化到接通(ON)的开关的名称Son、或从接通变化到断开的开关的名称Soff。当通过一次闭环建立和打开操作要建立一个相邻候选对象时，有一种用来把要加入到禁止表中的开关名称和信息之一设置为一个单元的方法、和一种用来把其一组设置为一个可用单元的方法。在前一种情形中，根据禁止表禁止建立一个改变开关的Son或Soff状态的相邻候选对象。在后一种情形中，禁止建立一个同时改变一组开关的Son或Soff状态的相邻候选对象。顺便说明，由于禁止表的长度是有限的，所以通过一次搜索(转变)禁止的开关名称存储在禁止表中，而最旧的禁止开关的名称同时被删除。即，禁止表的结构是一种FIFO(先进先出)构造。

下面，根据图4所示的屏幕17，设置禁止表的有效长度比值。禁止表的有效长度用来使要在相邻候选对象中搜索的相邻候选对象数目比值为常数。当这一比值为100％时，禁止表的所有数据有效。当该比值小于100％时，在p个相邻候选对象中的有效相邻候选对象限制为每个q个。每次搜索都改变有效禁止表长度，以便使q/p的比值接近于设置比值。当固定该表长度时，由禁止表禁止所有相邻候选对象的运动，并且可能停止搜索。然而，这能避免。当向所有相邻候选对象的运动通过禁止表而被禁止时，通过清除该表能继续搜索。作为一种用来继续搜索的清除方法，可采用清除整个表、或仅重复表最后部分的清除。

根据网络配置的建立目标能选择相邻候选对象。例如，有一种情形，输电损失最小化、电压违反消除、或潮流限制违反消除是一个目标。而且，能临时改变图4所示的屏幕17上提示的设施的潮流限制值。即，考虑到故障通过把一个设施的潮流限制值尽可能设置为很小的值，当故障发生在目标设施中时能够使功率故障量或功率故障范围较小，或者使多根馈电线(直接连接到变压器上的支路)的潮流限制值彼此相等，并且平衡每根馈电线的负荷。当平衡了负荷时，把潮流限制值设置为最大值和最小值。以相同方式，能临时改变指定设施的电压目标值。设置的系统建立条件存储在数据库4中。当设置结束时，屏幕返回初始菜单屏幕16。

下面，将解释估计函数设置方法。在图3所示的初始屏幕16上选择项3，以便设置一个估计函数。该估计函数用来估计系统状态，并且在确定网络配置时可以是一个能够唯一计算的函数。在这个例子中，通过编辑一个已经登记的估计函数或新建立一个估计函数，来设置一个新的估计函数，并且把它同登记号和注释一起存储在数据库4中。当估计一个切换的系统时，希望指定要使用的估计函数的登记号。能自由地设置估计函数。作为一种实际的估计函数，在下面将解释输电损失、潮流限制违反比值、和电压限制违反比值的一个例子。

当把传输损失假定为一个估计函数Zloss时，根据负荷流计算值计算它。假定电压固定，使用如下公式由传输线的阻抗和目标传输线的电流计算传输损失。

Zloss＝∑{Ilij×Ilij+a×Ilij×Ilij+b×Iij×Iij}×rij (1)

这里当设施i和j与一根传输线或其他传输线连接时设施i和j能取的范围是一个集，并且

Ilij：通过设施i与j之间传输线的电流，

Iij：连接到设施i与j之间传输线的负荷，

rij：设施i与j之间的阻抗，

a：系数(当负荷平均分布时，例如设置为1)，及

b：系数(当负荷平均分布时，例如设置为1/3)

有一种由开关的通过电流来计算传输损失的方法也是可用的。对于所有的目标系统没有必要总是计算传输损失，而由相邻系统之间的相对值能估计传输损失。

作为一种潮流限制，能按如下考虑。例如，当目标是控制经传输线的潮流流动小于限制值时，随着估计函数减小，系统变得较好。估计函数Zpf使用由估计函数设置屏幕设置的每个设施的加权因数和估计函数f。当感知潮流时，得到公式(2)。

Zpf＝∑wj×fj(Fj/Rj) (2)

其中

j：设施号，

wj：设施j的加权因数，

Fj：设施j的潮流值，

Rj：设施j的潮流限制值，及

fj(Fj/Rj)：限制条件允许和违反的估计函数。

当增大一个重要设施的加权因数时，该重要设施能构成一个可允许系统并且能提高可靠性。通过象这样改变加权因数和估计函数f，能调节要求的网络配置。即，当使估计函数f成为线性的，象公式(3)时，选择一个平均高度可允许的系统，而当使Fj/Rj大于1，象公式(4)时，即，当限制违反发生时使之更大时，能够减小限制违反设施的数目，并允许设施具有较小的加权因数以使限制违反容易。

fj(Fj/Rj)＝Fj/Rj (3)

fj(Fj/Rj)＝Fj/Rj与Fj/Rj＜a1

＝k1与a1≤Fj/Rj＜a2

＝k2与a2≤Fj/Rj (4)

其中

a1：数值小于1，例如当给出5％的允许量时为0.95，

a2：数值小于1，例如当给出1％的允许量时为0.99，

k1：数值大于1，例如为2，及

k2：数值足大于k1，例如为5。

把如下考虑为一种电压下降限制。例如，当目标是控制传输线的电压降低时，随着估计函数减小，能得到较好的系统。估计函数Zvol使用由估计函数设置屏幕设置的每个设施的加权因数和估计函数g。当感知电压时，得到公式(5)。

Zvolk＝∑wk×gk(Vk/Vk1) (5)

其中

k：设施号，

wk：设施k的加权因数，

Vk：设施k的电压降，

Vk1：设施k的电压降下限，及

gk(Vk/Vk1)：限制条件允许和违反的估计函数。象公式(6)，能把电压降作为在变压器与传输线k之间安装的设施j供给传输线k的电流Ij与设施阻抗rj的乖积之和来计算。

Vk＝∑Ijk×rjk (6)

当增大一个重要设施的加权因数时，该重要设施能构成一个可允许系统并且能提高可靠性。通过象这样改变加权因数和估计函数g，能调节要求的网络配置。即，当使估计函数g成为线性的，象公式(7)时，选择一个平均高度可允许的系统，而当使Vk/Vk1大于1，象公式(8)时，即，当限制违反发生时使之更大时，能够减小限制违反设施的数目，并允许设施具有较小的加权因数以使限制违反容易。

gk(Vk/Vk1)＝Vk/Vk1 (7)

gk(Vk/Vk1)＝Vk/Vk1与Vk/Vk1＜a3

＝k3与a3≤Vk/Vk1＜a4 (8)

＝k4如果a4≤Vk/Vk1

其中

a3：数值小于1，例如当给出5％的允许量时为0.95，

a4：数值小于1，例如当给出1％的允许量时为0.99，

k3：数值大于1，例如为2，及

k4：数值足大于k1，例如为5。

而且，作为估计项，可以考虑潮流限制值与潮流值之差、潮流限制违反设施的数目、电压下限与电压之差、及电压限制违反设施的数目。当感知由于故障造成的故障功率时，可以把他们加入到估计函数中。当功率的带载容量和负荷随时间变化时，能把一个系统在建立的网络配置中没有潮流限制违反和电压限制违反保持的多少小时或在连续时间期间的传输损失之和，设置为一个估计函数。通过这样做，不仅只在单一时间期间能实现建立网络配置的优化，而且在连续时间期间考虑到连续时间内的估计函数也能实现优化。

通过用加权因数乖以用公式(1)、(2)、和(5)表示的估计项及潮流限制值与潮流值之差、潮流限制违反设施的数目、电压下限与电压之差、和电压限制违反设施的数目，能由一个新估计函数估计系统状态。

上面已经解释了通过网络配置建立设备2设置配电系统数据、系统建立条件、和一个估计函数的例子。然而，能由配电系统5代替它来设置他们。当这些条件的设置结束时，屏幕返回初始菜单屏幕16。

下面，根据以上设置的条件将解释一个用来建立一个最佳网络配置的程序。首先，由输入装置1选择显示单元3的初始菜单屏幕16上的项4，并且开始建立一个最佳网络配置的过程。一个用来建立一个最佳网络配置的粗略处理流程表示在图1中。这一过程由图2中所示的网络配置建立设备的每个处理单元来实现。

(步骤21)

当给出一条启动指令时，数据读出单元9执行数据读出过程。即，数据读出单元9由通过数据设置单元8设置、并存储在数据库4中的配电系统数据、系统建立条件、和估计函数，确定要由登记号使用的数据，并且取出必要的数据。

(步骤22)

感知设施选择单元10确定感知设施K。根据在系统建立条件下设置的目标确定感知设施K。例如诸目标是：输电损失最大设施、输电损失比值最大设施、电压违反设施(由重要性和其他因素确定违反设施的顺序)、电压违反最大设施、电压违反比值最大设施、潮流限制违反、潮流限制违反最大设施、潮流限制违反比值最大设施、重要设施顺序、及打开设施顺序(打开设施的重要设施顺序等)。当感知设施按输电损失最大设施、输电损失比值最大设施、电压违反最大设施、电压违反比值最大设施、潮流限制违反最大设施、及潮流限制违反比值最大设施的顺序确定时，在当前状态能由潮流计算结果确定目标设施。然而，即使把同一设施连续地用作一个感知设施，估计函数也没有什么改进。因此，当一个设施被选择一次时，对于一个固定搜索计数它将被选作一个感知设施。而且，在设置配电系统数据时，能把主要设施顺序或打开设施顺序(打开设施的重要设施顺序等)用作感知设施的顺序。当感知设施是一个处于接通状态的开关时，把初始状态中接通的开关排序，并且通过搜索从断开变化到接通的开关的顺序在此后取代被接通开关b的顺序，以便建立一个包括开关a的闭环。通过这样做，能唯一地确定用来把一个断开开关设置为感知设施的顺序。当减小输电损失时，限制消除不是一个目标。因此，希望尽可能建立一个包括感知设施的闭环，以便建立一个相邻状态和改变该系统。然而，当电压限制违反或潮流限制违反的消除是一个目标，且在感知设施中不产生违反时，能跳过设施的搜索。为了得到由估计函数限定的较好状态，即使没有限制违反也能够建立和转变到一个相邻状态。

(步骤23)

如在图5至7所解释的那样，由网络配置候选对象建立单元13建立在相邻网络配置状态中的一个新的候选对象Kj。通过在系统建立条件下设置的相邻状态的限定，建立一个相邻候选对象。即，根据闭环建立和打开操作的计数和其比值依次建立相邻候选对象。当闭环建立和打开操作的计数是一次，且其比值是100％时，通过一次建立一个包括感知设施的闭环和打开该闭环能建立的一个系统成为一个相邻候选对象。当该比值小于100％时，首先由一个随机数确定闭环建立和打开操作的计数。例如，当第一次是60％而第二次是40％且随机数(0至1.0)是0.6或更小时，把一次选择为闭环建立和打开操作的计数，而当随机数大于0.6时，选择两次。当把两次选择为闭环建立和打开操作的计数时，通过建立一个包括感知设施的闭环且然后打开它，中途建立一个径向网络配置。通过在建立一个包括感知设施的闭环时建立和打开一个包括一个构成设施的闭环，建立一个相邻候选对象。

当在系统建立条件下设置有效禁止表长度时，一次建立所有的相邻候选对象，并且得到由禁止表的第一个n次表禁止的候选对象Pn的数目。其次，当假定相邻候选对象是p且在系统建立条件下设置的有效比值是q/p时，确定要禁止的相邻候选对象数目。即，得到当Pk从k＝1至k＝n之和与(p-q)之间的偏差较小时的n。使用偏差最小时的n、或偏差不是负而为最小时的n、或偏差不是正而为最小时的n。必须保持相邻候选对象数目离开0。n是当前系统中的有效表长度。由于相邻候选对象数目随当前状态而变，并且禁止表也随搜索而变，所以有效表长度n每次搜索都变化。

(步骤24至28)

在步骤24，确定是否禁止相邻候选对象Kj。当禁止相邻候选对象Kj时，程序前进到步骤28，从而不把相邻候选对象Kj选作相邻候选对象中的一个最佳系统，并且在估计函数中设置一个足够大的值。另外，当不禁止相邻候选对象Kj时，程序前进到步骤25，并计算网络配置估计单元11中的估计函数ZKj。在这种情况下，使用当确定相邻候选对象的状态时通过潮流计算能计算的一个估计项。可适用的估计函数是一个在估计函数设置屏幕上设置的函数。根据得到的估计函数，在步骤26，确定在至今建立的相邻候选对象Kj1至Kj-1中该估计是否是最佳。当该决定表示估计函数在当前状态的相邻候选对象中是最佳时，程序前进到步骤27并把它存储为要转变到下一个的最佳相邻候选对象。存储复制该系统状态所必需的一个项。还存储是否满足估计函数值、变化状态(以便用于禁止表中)、和限制条件。

(步骤29)

在处理步骤24至28之后，确定是否有下一个候选对象。当有下一个候选对象时，程序返回步骤23并重复步骤23至29的处理。另外，当没有下一个相邻候选对象时，程序前进到步骤30。

(步骤30)

在这种情况下，由最佳网络配置候选对象选择和存储单元14把新的当前系统，设置为目标在于相邻候选对象中的一个最佳相邻候选对象的一种网络配置，并且估计函数转变(更新)为这一网络配置。在这种情况下，把在步骤27存储的变化状态加到禁止表中。同时删除最旧的禁止表。

(步骤31)

在更新禁止表之后，最佳网络配置候选对象选择和存储单元14判断用于当前更新网络配置的估计函数对于至今转变的最佳网络配置是否是最好。

(步骤32)

当用于更新系统候选对象的估计函数作为在步骤31的判断结果是最好时，程序把最佳网络配置存储为当前更新的网络配置，并前进到步骤33。

(步骤33)

其次，程序判断是否有下一个感知设施。当有下一个感知设施时，程序返回步骤22，而当没有下一个感知设施时，程序前进到步骤34。

(步骤34)

经上述的步骤搜索了网络配置中的最佳网络配置，就是说，把在步骤32存储的网络配置输出到显示单元3。在这种情况下，由显示数据建立单元15确定要显示的项和显示方法。在显示单元3上要显示的项能包括构成图8中所示最佳网络配置的一个设施的连接状态的每一项的值、负荷流计算结果、估计函数值、和估计函数。除此之外，为了指示搜索情形，能显示图9所示的估计函数和估计函数每一项(估计函数是诸估计项之和)的变化。希望通过来自输入装置1的信息能显示每个设施的输电损失、潮流值、和电压。

在上述实施例中，解释了配电网络配置建立的一个例子。然而，它也适用于高等级电力系统，如高电压值的输电系统。

如上所述，根据本发明，有这样一种效果：通过依次改变感知设施、使用Tabu搜索法、及重复向作为建立的相邻状态中的最佳估计函数的网络配置的转变，能在很短的时间内，建立例如一种用来试图使输电损失最小化、消除潮流限制违反、及消除电压限制违反的网络配置，即一种最佳网络配置，并且能提高配电系统的赢利能力和可靠性。

Claims

1.一种电力系统网络配置的建立方法，其特征在于：把组成电力系统的多个开关之一设置为一个感知开关，而把其他开关中处于断开状态的n个可选择开关Bk变化到接通状态；建立包括所述感知开关的n个闭环网络，且把组成所述闭环网络的每个开关Ck从接通状态变化到断开状态，以便建立多个网络配置候选对象；以及根据估计函数估计所述多个网络配置候选对象，并根据估计结果确定一种电力网络配置，其中，所述感知开关是使用输电损失最大设施、电压违反设施、潮流限制违反设施和潮流限制违反最大设施诸条件中的至少一个来确定的，上述k＝1至n。

2.一种用于电力系统的网络配置建立设备，包括：

一个数据库，用来存储包括组成一个电力系统的一个设施的连接状态的状态数据；

网络配置候选对象建立装置，用来根据所述数据库的所述状态数据改变所述电力系统的所述设施的所述连接状态，并建立多个网络配置候选对象；以及

网络配置估计装置，用来根据估计函数估计由所述网络配置候选对象建立装置建立的所述网络配置候选对象，并确定所述网络配置，其特征在于：

所述网络配置候选对象建立装置使用输电损失最大设施、电压违反设施、潮流限制违反设施诸条件中的至少一个把组成所述电力系统的多个开关之一设置为一个感知开关，把其他开关中处于断开状态的n个可选择开关Bk变化到接通状态，建立包括所述感知开关的n个闭环网络，以及把组成所述闭环网络的每个开关Ck从接通状态变化到断开状态，以便建立多个网络配置候选对象，其中，上述k＝1至n。