一種電網拓撲分析的優化搜索方法與流程

本發明涉及電網網絡拓撲分析領域，尤其涉及一種電網拓撲分析的優化搜索方法。

背景技術：

在進行電網運行規劃及設計的時候，經常需要對電網的各種線路進行分析優化，其中涉及到對各種母線的辨別及搜索。電網中，存在支路或變壓器的母線被定義為終端母線，而位于系統最末端的終端母線被定義為末端母線。在計算終端母線的綜合阻抗時，必須先確定其對應的系統側的輪斷母線。在規模較小，結構簡單的電網中，設計者根據肉眼觀察或者簡化繪圖即可快速判定各終端母線以及其對應的輪斷母線。而隨著電網自動化技術的發展，電網規模越來越大，其內部結構越來越復雜，已經不可能通過人工計算的方式對電網線路結構進行快速分析計算。隨著計算機軟件的發展以及各種檢測技術方法的進步，現在電網通常借助計算機程序對電網的網絡拓撲模型進行自動分析計算，在進行拓撲模型的搜索分析時，由于涉及大量的分支及母線，若采用傳統的深度優先搜索算法對各母線進行搜索，需要以此判斷各分支是否為支路或是否連接至系統，然后再回溯搜索回分岔節點，由于該搜索過程中可能涉及大量的重復的搜索，這個判斷及回溯過程將會大大增加拓撲分析的計算量及時間消耗。

技術實現要素：

基于上述問題，本發明的一種，其目的在于提供一種能夠簡化拓撲分析過程、減少搜索量的方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下。

一種電網拓撲分析的優化搜索方法，其包括以下步驟：

準備，指定待分析拓撲網路模型系統中主干環網上的某一個母線lx為系統母線，依照搜索方向將搜索路徑上的各個母線按照順序依次存儲于鏈表中，將當前搜索母線記為ld，在鏈表中位于母線ld之前的一個母線為ld-1，指向系統的有效搜索方向總數為x；

步驟a、以待計算母線li為起點，將li加入鏈表，將ld設置為li，ld-1設置為空；

步驟b、對當前搜索母線ld直接關聯的母線進行判斷，排除其中與ld-1相同的母線，并置x＝0；

步驟b1，假如僅剩一個母線ls和母線ld相關聯，則直接將母線ls加入鏈表中，并設置ld-1為ld，ld設置為ls，繼續步驟b2；

步驟b2，假如存在多個母線，取出其中一個母線lt，根據節點正序阻抗矩陣中的相關元素，判斷下列不等式是否成立，

|zxszdd-zxdzds|＜α，若不等式成立，則母線ld至lt的搜索方向無效，繼續步驟b2；若不等式不成立，則以母線ld至lt的搜索方向為有效搜索方向，即繼續步驟c；

其中，zmn為節點m至節點m之間的綜合阻抗；α為一無窮小數；

步驟c，置x++，若x≥2或者x＝1，且母線ld與母線lt之間存在平行雙回線或者多回線，則當前搜索母線ld為待計算母線li的系統側輪斷母線，停止搜索，記錄母線ld與母線ld-1之間的連接線路作為待計算母線li的關鍵線路，否則繼續執行步驟b2，直至所有關聯母線搜索完畢，將ld-1置為為ld，ld設置為其中有效搜索方向對應的母線，執行步驟b；

其步驟還包括，根據已搜索母線相關聯的母線及原件數目確定系統中的末端母線，則從末端母線至系統側輪斷母線的路徑上的所有母線(除去系統側輪斷母線本身)均可被確定為終端母線，所有的這些終端母線對應于同一個輪斷母線。

其遵循以下原則，即在搜索的過程中，假如輻射路徑向系統側搜索的路徑上出現了一個已經被確定為終端母線，且其對應的系統側輪斷母線lq也已經被確定，則該輻射路徑上的所有母線可以同時被確定為終端母線，這些終端母線對應的系統側輪斷母線均為lq。

其有益效果在于：通過可以被快速確定的線路阻抗元素，利用簡單的判斷關系式，可以在搜索時快速的進行路徑判斷，保持搜索方向的準確，避免重復或者不準確的搜索路徑，提高搜索的速度，減少搜索是的數據量，提高搜索效率，進而提高網絡拓撲分析的效率。

附圖說明

圖1是三節點等值網絡示意圖；

圖2是三節點網絡的簡化示意圖；

圖3是電網拓撲分析的網絡示意圖。

具體實施方式

以下對本發明創造作詳細說明。

本發明的一種電網拓撲分析的優化搜索方法，

如圖1中所示，在進行電網的物理拓撲及幾何拓撲分析過程中，可以將電網系統等效為為一個三節點的網絡，其中節點m和節點p分別對應該三節點網絡中的兩個相關聯的母線，節點q對應于該節點網絡中另外的一個母線。

如圖2中所示，以zqp、zqm、zmp、zmm代表節點m、p、q對應的系統節點阻抗(正序)中的互阻抗或者自阻抗，節點p和q之間的等值電抗zqp在物理上定量描述了節點p和q之間的電氣耦合大小，且該耦合路徑不經過節點m。當等值網絡中節點p和q之間的等值電抗趨近于無窮大(即zqp→∞)時，則節點p和節點q之間不存在不經過節點m的點起耦合路徑，即所有從p點至q點的物理以及集合路徑經需要從m點通過，同時得到m點的阻抗關系式：zqp*zmm-zqm*zmp＝0。

由電氣路徑的網絡特性可知，上述節點m即為將其所在節點網絡分解為幾個孤立子網絡的重要節點，同時在節點網絡中，若從節點p至節點q存在物理或幾何路徑，則從節點q至節點p的物理或幾何路徑也相應存在。

若三個節點p、q、r與節點m想通，則節點阻抗之間應滿足：

zqp*zmm-zqm*zmp≠0且zqr*zmm-zqm*zmr≠0。

即在節點p和q之間以及節點q和r之間都至少存在一條物理或幾何路徑，且上述路徑不經過節點m，由此，則從節點p到節點r之間必定有一條路徑，該路徑從q點經過且不經過m點。

如圖3中所示，在進行由終端母線至系統輪斷側母線的搜索時，由于一個母線可能出現具有多個分支(即可能具有多個搜索路徑)，通過指定系統主干環網中的一個母線s為系統母線，基于上述基礎，即上文中的節點阻抗關系式，可以確定從母線t到母線s是否經過母線u：當zst*zuu-ztu*zsu＝0成立時，不論由母線u至母線t之間的網絡狀態如何，該有向路徑可被確定為一個輻射路徑。

基于上述判斷依據，可以對多節點系統中的多個搜索方向進行有效性判斷，以確保搜索過程中，其搜索方向始終指向系統側，進而減少重復搜索或者反向搜索，節約搜索的工作量，提高搜索效率。

基于上述理論，本發明的一種電網拓撲分析的優化搜索方法，其具體實施方法如下：

準備，指定待分析拓撲網路模型系統中主干環網上的某一個母線lx為系統母線，依照搜索方向將搜索路徑上的各個母線按照順序依次存儲于鏈表中，將當前搜索母線記為ld，在鏈表中位于母線ld之前的一個母線為ld-1，指向系統的有效搜索方向總數為x；

步驟a、以待計算母線li為起點，將li加入鏈表，將ld設置為li，ld-1設置為空；

步驟b、對當前搜索母線ld直接關聯的母線進行判斷，排除其中與ld-1相同的母線，并置x＝0；

步驟b1，假如僅剩一個母線ls和母線ld相關聯，則直接將母線ls加入鏈表中，并設置ld-1為ld，ld設置為ls，繼續步驟b2；

步驟b2，假如存在多個母線，取出其中一個母線lt，根據節點正序阻抗矩陣中的相關元素，判斷下列不等式是否成立，

|zxszdd-zxdzds|＜α，若不等式成立，則母線ld至lt的搜索方向無效，繼續步驟b2；若不等式不成立，則以母線ld至lt的搜索方向為有效搜索方向，即繼續步驟c；

其中，zmn為節點m至節點m之間的綜合阻抗；α為一無窮小數；

步驟c，置x++，若x≥2或者x＝1，且母線ld與母線lt之間存在平行雙回線或者多回線，則當前搜索母線ld為待計算母線li的系統側輪斷母線，停止搜索，記錄母線ld與母線ld-1之間的連接線路作為待計算母線li的關鍵線路，否則繼續執行步驟b2，直至所有關聯母線搜索完畢，將ld-1置為為ld，ld設置為其中有效搜索方向對應的母線，執行步驟b；

其遵循以下原則，根據已搜索母線相關聯的母線及原件數目確定系統中的末端母線，則從末端母線至系統側輪斷母線的路徑上的所有母線(除去系統側輪斷母線本身)均可被確定為終端母線，所有的這些終端母線對應于同一個輪斷母線。

其遵循以下原則，即在搜索的過程中，假如輻射路徑向系統側搜索的路徑上出現了一個已經被確定為終端母線，且其對應的系統側輪斷母線lq也已經被確定，則該輻射路徑上的所有母線可以同時被確定為終端母線，這些終端母線對應的系統側輪斷母線均為lq。

最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明創造的技術方案，而非對本發明創造保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發明創造作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明創造的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明創造技術方案的實質和范圍。