一種運用在區域電網的電壓質量信息自動回溯方法
【專利摘要】本發明公開了一種運用在區域電網的電壓質量信息自動回溯方法，包括區域電網拓撲采集模塊、區域電網各節點無功設備可用率模塊、區域電網節點電壓數據解析模塊和回溯算法模塊，區域電網拓撲采集模塊及區域電網節點電壓數據解析模塊共同將結果輸出給回溯算法模塊，經過回溯算法模塊計算后，將電壓信息質量回溯結果輸出；本發明首先將電網電壓合格率低的問題進行適當的轉化，得出電壓合格率低的原因的狀態空間樹，回溯法再通過構造約束函數，可以大大提升程序效率，因為在深度優先搜索的過程中，不斷的將每個解與約束函數進行對照從而刪除一些不可能的解，這樣就不必繼續把解的剩余部分列出從而節省部分時間。
【專利說明】
一種運用在區域電網的電壓質量信息自動回溯方法
技術領域
[0001] 本發明涉及電網管理與應用領域，具體來說是一種運用在區域電網的電壓質量信 息自動回溯方法。
【背景技術】
[0002] 目前區域電網電壓質量信息重點關注的是合格率，當某點的電壓合格率有很長一 段時間低于國家要求的時候，供電企業電能質量管理專責往往是通過人工分析，查找出引 起該點電壓合格率低的原因。
[0003] 現有的區域電網電壓質量信息主要是利用實時電壓監測系統采集各監測點（電網 節點）電壓數據，給出電壓質量的最終統計結果，但并未對結合實際電網的拓撲結構對電壓 合格率低的原因進行分析。
[0004] 目前，供電企業發現電網的某點電壓質量合格率長時間處于不合格狀態時，變電 站監控人員將匯報電能質量管理專責，電能質量管理專責根據該點所處電網的節點信息， 人工繪制出該點的節點樹結構，從該點出發，根據合格率低的時間區域查找上級節點是否 也存在電壓合格率低的問題，如果是，那么將其列入可能解的集合中，如果不是，則舍棄。然 后再根據每個可能解依次往上查找上一級的可能解。最終將電網的拓撲結構的最上層可能 解認定為電壓合格率低的源頭。這樣也就找到了電壓合格率低的一個或幾個鏈式關系圖， 電能質量管理專責依據這些鏈式關系圖制定相關的電壓質量改善方案，以此提高該點的電 壓合格率。
[0005] 現有技術的缺點：
[0006] 1)人工查找，耗時費力。
[0007] 2)電壓合格率低的原因不能可視化呈現給供電企業管理人員
[0008] 3)原因查找過程中沒有采取優化方法進行可能解的簡化，給出的解是可能解，沒 有考慮最終給出最優解。這樣使得工作量很大，且如果電網很復雜的時候可能最終可能找 不出完整解。
【發明內容】
[0009] 本發明的目的在于針對上述現有技術中存在的不足，提供一種運用在區域電網的 電壓質量信息自動回溯方法，提高了電網電壓質量管理人員工作效率。它是基于電壓監測 系統數據及區域電網拓撲結構來回溯尋找電網電壓合格率低的原因的一種方法。電壓質量 信息回溯方法是一種組織得井井有條的、能避免不必要重復搜索的窮舉式搜索算法。它首 先要將電網電壓合格率低的問題進行適當的轉化，得出電壓合格率低的原因的狀態空間 樹。回溯法再通過構造約束函數，可以大大提升程序效率，因為在深度優先搜索的過程中， 不斷的將每個解(并不一定是完整的，事實上這也就是構造約束函數的意義所在)與約束函 數進行對照從而刪除一些不可能的解，這樣就不必繼續把解的剩余部分列出從而節省部分 時間。
[0010] 本發明所要解決的技術問題：
[0011] 1)智能獲取區域電網的拓撲結構；
[0012] 2)通過回溯算法進行電壓合格率低的原因溯源；
[0013] 3)回溯算法過程中考慮電網潮流及其他限制條件以提高程序計算效率；
[0014] 4)給出最優解。
[0015] 本發明通過如下技術方案予以實現：
[0016] -種運用在區域電網的電壓質量信息自動回溯方法，包括以下四個模塊：
[0017] (1)區域電網拓撲采集模塊，采集區域電網的拓撲結構并將數據輸出給回溯算法 豐旲塊；
[0018] (2)區域電網各節點無功設備可用率模塊，采集各個節點無功設備運行狀態并計 算出各個節點的無功設備可用率，并將其數據輸出給回溯算法模塊；
[0019] (3)區域電網節點電壓數據解析模塊，綜合對比并分析計量自動化系統、電壓監測 系統、調度自動化系統的節點電壓數據，給出一個值得信賴的電壓質量數據，確保數據來源 的可靠性，并將電壓質量數據作為回溯算法的輸入；
[0020] (4)回溯算法模塊，包含：啟動條件判斷、回溯計算數據輸入、回溯計算過程和回溯 計算數據輸出；
[0021] 以上四個模塊之間的關系是：區域電網拓撲采集模塊及區域電網節點電壓數據解 析模塊共同將結果輸出給回溯算法模塊，經過回溯算法模塊計算后，將電壓信息質量回溯 結果輸出。。
[0022] 所述區域電網拓撲采集模塊實現方法：
[0023] (1)拓撲空間數據結構的構建，拓撲空間數據結構是根據拓撲幾何學原理進行空 間數據組織的方式，在電網拓撲關系中，多邊形結構是拓撲空間數據結構的具體體現，根據 多邊形結構，建立相應的數據表用于描述結點、線段、多邊形的幾何屬性以及其對應設備的 業務屬性；
[0024] (2)對電網設備點、電網線以及電網區域面進行測量采集位置信息，根據建立的拓 撲空間數據結構填充對應的位置屬性，建立完整的設備空間數據表，電網設備點之間的空 間數據關系包括拓撲包含、拓撲相鄰和拓撲關聯；
[0025] (3)對電網設備點、電網線以及電網區域面進行業務上的信息采集，填入業務信息 數據，建立設備屬性數據表，通過設備屬性數據表與設備空間數據表相應設備的屬性數據 與空間數據進行拓撲關系關聯，形成設備拓撲關系信息表。
[0026] 所述區域電網各節點無功設備可用率模塊的實現方法：
[0027] 根據節點無功設備的運行狀態，確定其投入和退出的情況，然后計算出節點的無 功設備可用率，并將該計算結果提供給電壓回溯算法模塊作為約束條件。
[0028] 所述區域電網節點電壓數據解析模塊實現方法：
[0029] 從計量自動化系統、電壓監測系統、調度自動化系統中提取對應節點的電壓數據 進行對比，排除異常數據后取非異常數據的平均值作為節點電壓數據輸出給電壓回溯算法 模塊。
[0030] 所述電壓回溯算法模塊實現方法：
[0031]電壓回溯算法以區域電網拓撲采集模塊的輸出及區域電網節點電壓數據解析模 塊輸出為本模塊的輸入，當某一節點電壓處于不合格時間超過15分鐘后，該節點的電壓回 溯算法開始啟動，回溯算法根據觸發節點所處電網拓撲結構、關聯節點的無功設備可用率、 節點電壓偏離度以及回溯算法最終確定一個最優鏈式關系圖，并將此結果作為回溯算法輸 出結果。
[0032] 本發明是基于電壓監測系統及區域電網拓撲結構的電壓質量信息自動回溯方法， 電壓質量信息自動回溯方法是綜合提取電壓質量監測系統、計量自動化系統和調度自動化 系統中的電網電壓質量、無功潮流數據，當出現電壓合格率低的數據時，本回溯算法將啟 動，并進行深度優先搜索，查找出電壓水平超差的源頭，進行原因分析，然后制訂有效的整 治措施。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發明中區域電網的電壓質量信息自動回溯方法流程示意圖。
[0034] 圖2為區域電網的電壓質量信息自動回溯方法模塊方框簡圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖及【具體實施方式】對本發明做進一步說明。
[0036] 一、本發明主要包括以下四個模塊：
[0037] (1)區域電網拓撲采集模塊。其功能是采集區域電網的拓撲結構并將數據輸出給 回溯算法模塊。
[0038] (2)區域電網各節點無功設備可用率模塊。其功能是采集各個節點無功設備運行 狀態并計算出各個節點的無功設備可用率，并將其數據輸出給回溯算法模塊。
[0039] (3)區域電網節點電壓數據解析模塊。其功能是綜合對比并分析計量自動化系統、 電壓監測系統、調度自動化系統的節點電壓數據，給出一個值得信賴的電壓質量數據，確保 數據來源的可靠性，并將電壓質量數據作為回溯算法的輸入。
[0040] (4)回溯算法模塊。其包含功能有：啟動條件判斷、回溯計算數據輸入、回溯計算過 程、回溯計算數據輸出。
[0041] 以上四個模塊之間的關系是：區域電網拓撲采集模塊及區域電網節點電壓數據解 析模塊共同將結果輸出給回溯算法模塊，經過回溯算法模塊計算后，將電壓信息質量回溯 結果輸出。關系如圖2所示。
[0042]二、本發明各模塊的具體實現方法
[0043] (1)區域電網拓撲采集模塊實現方法：
[0044] 首先，拓撲空間數據結構的構建。拓撲空間數據結構是根據拓撲幾何學原理進行 空間數據組織的方式。在電網拓撲關系中，多邊形結構是拓撲空間數據結構的具體體現。本 方法根據多邊形結構，建立相應的數據表用于描述結點、線段、多邊形的幾何屬性(如點位 置、線段長度等）以及其對應設備的業務屬性(如設備類型、設備名稱等）。這是拓撲關系建 立的一個重要方面，主要方便拓撲算法的快速實現以及拓撲關系的存儲。
[0045] 其次，對電網設備點、電網線以及電網區域面進行測量采集位置信息，根據建立的 拓撲空間數據結構填充對應的位置屬性，建立完整的設備空間數據表。電網設備點之間的 空間數據關系包括拓撲包含(指幾何上存在于空間圖形的同類但不同級的元素之間的拓撲 關系）、拓撲相鄰(指幾何上存在于空間圖形的同類元素之間的拓撲關系，如結點鄰接關系， 多邊形鄰接關系）、拓撲關聯(指幾何上存在于空間圖形的不同類元素之間的拓撲關系)三 個方面。
[0046] 然后，對電網設備點、電網線以及電網區域面進行業務上的信息采集，填入業務信 息數據，建立設備屬性數據表。通過設備屬性數據表與設備空間數據表相應設備的屬性數 據與空間數據進行拓撲關系關聯，形成設備拓撲關系信息表。
[0047] (2)區域電網各節點無功設備可用率模塊的實現方法：
[0048] 根據節點無功設備的運行狀態，確定其投入和退出的情況，然后計算出節點的無 功設備可用率，并將該計算結果提供給電壓回溯算法模塊作為約束條件。
[0049] (3)區域電網節點電壓數據解析模塊實現方法：
[0050] 為了確保電網節點電壓數據的質量，我們需要從計量自動化系統、電壓監測系統、 調度自動化系統中提取對應節點的電壓數據進行對比，排除異常數據后取非異常數據的平 均值作為節點電壓數據輸出給電壓回溯算法模塊。
[0051] (4)電壓回溯算法模塊實現方法：
[0052] 電壓回溯算法以區域電網拓撲采集模塊的輸出及區域電網節點電壓數據解析模 塊輸出為本模塊的輸入，當某一節點電壓處于不合格時間超過15分鐘后，該節點(我們將其 稱為觸發節點）的電壓回溯算法開始啟動，回溯算法根據觸發節點所處電網拓撲結構、關聯 節點的無功設備可用率、節點電壓偏離度以及回溯算法最終確定一個最優鏈式關系圖，并 將此結果作為回溯算法輸出結果。
[0053] 三、以上【具體實施方式】參見圖1所示，當區域電網的某一節點電壓合格率低時，電 壓質量信息自動回溯方法被觸發，回溯算法根據電網拓撲結構數據構建電壓合格率低的節 點空間樹，選擇一條路回溯，當與之關聯的節點電壓無異常時直接調頭返回尋找另一條回 溯路徑;如果另一條回溯路徑滿足電壓異常，但不滿足約束條件，也調頭返回尋找另一條回 溯路徑；當回溯路徑同時滿足電壓異常且滿足約束條件，那么這個回溯路徑就是造成區域 電網某一電壓合格率低的電網路徑，這時候區域電網電壓質量信息自動回溯就給出這一鏈 路結果給用戶，此時某一節點的電壓合格率低的原因回溯結束。
[0054]總之，該方法是當發現某一電網節點電壓異常時就會啟動，從一條路往前走，能進 則進，不能進則退回來，換一條路再試。使用剪枝函數，剪去一些不可能造成電壓合格率低 的原因，從而減少狀態空間樹節點的生成。然后構造出既帶有系統性又帶有跳躍性的搜索 算法。它在包含電網電壓合格率低的所有原因的空間樹中，按照深度優先的策略，從根結點 出發搜索電壓合格率低的原因空間樹。算法搜索至解空間樹的任一結點時，總是先判斷該 結點是否肯定不包含導致電壓合格率低的原因。如果肯定不包含，則跳過對以該結點為根 的子樹的系統搜索，逐層向其祖先結點回溯。否則，進入該子樹，繼續按深度優先的策略進 行搜索。
[0055]下面給出一個具體的信息實例：
[0060]
[0061]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術 人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其 等效物界定。
【主權項】
1. 一種運用在區域電網的電壓質量信息自動回溯方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 通過區域電網拓撲采集模塊采集區域電網的拓撲結構并將數據輸出給回溯算法模 塊； (2) 通過區域電網各節點無功設備可用率模塊采集各個節點無功設備運行狀態并計算 出各個節點的無功設備可用率，并將其數據輸出給回溯算法模塊； (3) 通過區域電網節點電壓數據解析模塊綜合對比并分析計量自動化系統、電壓監測 系統、調度自動化系統的節點電壓數據，給出一個值得信賴的電壓質量數據，確保數據來源 的可靠性，并將電壓質量數據作為回溯算法的輸入； (4) 通過回溯算法模塊啟動條件判斷、回溯計算數據輸入、回溯計算過程和回溯計算數 據輸出； 以上四個步驟中模塊之間的關系是：區域電網拓撲采集模塊、節點無功設備可用率模 塊以及區域電網節點電壓數據解析模塊共同將結果輸出給回溯算法模塊，經過回溯算法模 塊計算后，將電壓信息質量回溯結果輸出。2. 根據權利要求1所述的一種運用在區域電網的電壓質量信息自動回溯方法，其特征 在于，所述區域電網拓撲采集模塊實現步驟如下： (1) 拓撲空間數據結構的構建，拓撲空間數據結構是根據拓撲幾何學原理進行空間數 據組織的方式，在電網拓撲關系中，多邊形結構是拓撲空間數據結構的具體體現，根據多邊 形結構，建立相應的數據表用于描述結點、線段、多邊形的幾何屬性以及其對應設備的業務 屬性； (2) 對電網設備點、電網線以及電網區域面進行測量采集位置信息，根據建立的拓撲空 間數據結構填充對應的位置屬性，建立完整的設備空間數據表，電網設備點之間的空間數 據關系包括拓撲包含、拓撲相鄰和拓撲關聯； (3) 對電網設備點、電網線以及電網區域面進行業務上的信息采集，填入業務信息數 據，建立設備屬性數據表，通過設備屬性數據表與設備空間數據表相應設備的屬性數據與 空間數據進行拓撲關系關聯，形成設備拓撲關系信息表。3. 根據權利要求1所述的一種運用在區域電網的電壓質量信息自動回溯方法，其特征 在于，所述區域電網各節點無功設備可用率模塊的實現步驟如下： 根據節點無功設備的運行狀態，確定其投入和退出的情況，然后計算出節點的無功設 備可用率，并將該計算結果提供給電壓回溯算法模塊作為約束條件。4. 根據權利要求1所述的一種運用在區域電網的電壓質量信息自動回溯方法，其特征 在于，所述區域電網節點電壓數據解析模塊實現步驟如下： 從計量自動化系統、電壓監測系統、調度自動化系統中提取對應節點的電壓數據進行 對比，排除異常數據后取非異常數據的平均值作為節點電壓數據輸出給電壓回溯算法模 塊。5. 根據權利要求1所述的一種運用在區域電網的電壓質量信息自動回溯方法，其特征 在于，所述電壓回溯算法模塊實現步驟如下： 電壓回溯算法以區域電網拓撲采集模塊的輸出及區域電網節點電壓數據解析模塊輸 出為本模塊的輸入，當某一節點電壓處于不合格時間超過15分鐘后，該節點的電壓回溯算 法開始啟動，回溯算法根據觸發節點所處電網拓撲結構、關聯節點的無功設備可用率、節點 電壓偏離度以及回溯算法最終確定一個最優鏈式關系圖，并將此結果作為回溯算法輸出結 果D
【文檔編號】H02J3/00GK105896530SQ201610271969
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月27日
【發明人】周正煉
【申請人】云南電網有限責任公司瑞麗供電局