CN111191333B - 一种基于节点电气距离的配电网拓扑自动识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于配电网自动化领域，具体涉及一种基于节点电气距离的配电网拓扑自动识别方法。针对配电网络支路繁多、布线杂乱、难以实时管理问题，提出一种基于节点电气距离的配电网拓扑自动识别方法，包括以下步骤：首先根据配电网相关数据，获取配电网中各个节点间电气距离；选择配电网中任一输入节点作为起始节点，计算各个节点与起始节点的电气距离，并将电气距离按照从小到大的顺序编号，确定对应的节点编号；通过判别起始节点和两个节点之间的电气距离值的关系，得到各个节点在配电网中的辐射型拓扑；对得到的辐射型拓扑进行补充判定，最终得到配电网的全局拓扑结构。基于节点电气距离的配电网拓扑自动识别方法简单、可靠、成本低。

Description

一种基于节点电气距离的配电网拓扑自动识别方法

技术领域

本发明属于配电网自动化领域，具体涉及一种基于节点电气距离的配电网拓扑自动识别方法。

背景技术

配电网作为电力***中直接面向用户层的终端网络，其重要性显而易见。配电网自动化是指利用现代电子、计算机、通信及网络技术,将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成。构成完整的自动化***,实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。配电自动化可提高供电可靠性，改善用户服务质量,降损节能，提高设备利用率。配电网拓扑网络的识别和更新，作为电力***高级应用的基础，其自动程度越高、越准确，可以极大地提高配电网的管理水平。因此，对配电网拓扑网络的自动识别方法研究十分必要。

传统的配电网拓扑识别方法，一般通过建立全局拓扑邻接矩阵，虽然结构直观，但是实际操作会占用大量存储空间，计算量大且速度慢；或者基于分布式智能终端，建立全网通信网络，通过信息交互完成实时识别，但就目前来讲，工程投资很大，开展难度较大。

综上所述，在配电网络自动拓扑识别的领域，需要一种简单、可靠、经济的自动拓扑识别方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对配电网络支路繁多、布线杂乱、难以实时管理等问题，缺少配电网拓扑网络自动识别方法。

本发明为解决上述技术问题所提出的技术方案是，提出一种基于节点电气距离的配电网拓扑自动识别方法，具体包括如下步骤：

步骤1：根据配电网设计方案的相关数据，获取配电网中各个节点间电气距离；

步骤2：选择配电网中任一电源输入节点作为搜索起始节点，通过步骤1中获取的节点间电气距离，计算各个节点与搜索起始节点的电气距离，并将电气距离按照从小到大的顺序编号，再根据电气距离的编号确定对应着的节点编号；

步骤3：从搜索起始节点开始按照节点编号顺序对配电网进行搜索，按序选取两个节点编号，并调用两个节点编号对应的电气距离以及两个节点之间的电气距离，通过判别搜索起始节点和两个节点之间的电气距离值的关系，具体判别方法如下：

1)根据配电网设计方案的相关数据，得到三个节点中任意两个节点间的电气距离分别为X、Y、Z；

2)若满足判别式X+Y＝Z或者X+Z＝Y或者Y+Z＝X其中任意一个等式，则三个节为辐射连接，否则为其它类型连接。

得到各个节点在配电网中的辐射型拓扑；

步骤4：对步骤3中得到的辐射型拓扑进行补充判定，具体包括以下步骤：

1)对配电网中的所有节点任取三个节点做排列组合，得到组合数为N，n＝1、2、3...N，n为每一个排列组合的序号；

2)n＝1时，判断在配电网的节点中是否存在有节点是由三个节点构成支路的交点，

若存在，则三个节点构成“Y”型连接；

若不存在，比较由三个节点构成的支路中任意两条支路的电气距离的和与第三条支路的电气距离，如果两者都不相等，则三个节点构成“Δ型连接”；否则n继续取值，进行新一轮的补充判定，直至取遍所有组合数；

最终得到配电网的全局拓扑结构。

本发明的有益效果是，通过将辐射型全局配电网拓扑网络化整为零，以两节点作为基础，向网络中其他节点进行扩散，每三个节点判别一次连接关系。通过不断的更新搜索范围，最终遍历配电网所有节点，得到全局配电网拓扑网络结构图形，该基于节点电气距离的配电网拓扑自动识别方法简单、可靠、成本低。

附图说明

图1是配电网辐射型拓扑结构判别流程图。

图2是配电网拓扑结构补充判别流程图。

图3某9节点辐射型配电网距离关系图。

图4配电网9节点***编号图。

图5第一层搜索结果图。

图6第三层搜索结果图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明，一种基于节点电气距离的配电网拓扑自动识别方法，具体包括如下步骤：

以9节点含环形结构拓扑网络为例，如图1所示，

步骤1：根据配电网设计方案的相关数据，获取配电网中各个节点间电气距离D_mn；

步骤2：选择任一电源输入节点作为搜索起始节点N₁，调用步骤1所得到的相关数据，可直接计算得到配电网中其余节点与起始节点的电气距离，按照距离从小到大顺序进行编号，完成后继续为其他的节点编号。

步骤3：从起始节点向后续层的编号进行搜索，并调用分别与两节点相连的各编号所对应节点间的电气距离，在三点之间通过和值关系对拓扑结构进行判别，判别关系为式(1)：

其中，i、j分别为起点层所感知的支路两端节点对应编号，s代表搜索到的第一层所包含节点编号，s的个数不一定为1，为新搜索到的节点编号设置已识别标识。若满足式(1)，则所满足等式的和支路为假(不考虑第三条支路长度恰好等于其余两支路长度之和这种概率较低的特殊情况)，从而三点间连接关系并非环结构，而是辐射连接，且等式左侧公共节点为中间节点。若不满足等式(1)，则表明和支路为真，即三点间各支路均实际存在，为其他类型连接结构。此层搜索完毕后，起点层所关联两点编号自加1。重新搜索下一层节点i、j各自相连接但无已识别标识的节点编号N_s，并遍历所有的N_s，将会得到配电网中的辐射型拓扑结构如图3某9节点辐射型配电网距离关系图，将其节点间具体电气距离参数整理后得到矩阵L，

步骤4：结合步骤3所得节点关联关系，进一步识别其他类型的拓扑结构，分别是“Y”型和“△”型，对其进一步判别，其各自判别条件分别为：

1)“Y”型，是否存在中间节点O满足：

若同时满足则A、B、C三点为星型连接，节点O为三点的中心节点；

2)“△”型，A、B、C三点间电气距离是否满足：

若同时满足，则三点为三角型连接。

如图2至图6所示，当辐射型拓扑网形成后，对C₉3＝84种组合进行补充判定，直至9节点算例拓扑结构识别完。毕执行第一层搜索判别，L_1-2作为起始判别支路，搜索到节点3和4，分别进行判别：节点3满足：L_1-2+L_2-3＝L_1-3，根据判别条件，可知节点2为中间节点，且为辐射连接关系；同样节点4满足关系：L_1-2+L_2-4＝L_1-4，根据判别条件，可知节点2仍为中间节点，且同样为辐射连接关系。即得到第一层搜索结果见图4。将节点3、4设置已搜索标识，第一层搜索完成，判别起始节点自加1，继续执行下一层搜索命令。

执行第二层搜索判别。L_2-3作为起始判别支路，未搜索到无标识的节点，第二层搜索完成，判别起始节点自加1，继续执行下一层搜索命令。

执行第三层搜索判别。L_3-4作为起始判别支路，搜索到节点5和节点6，分别进行判别：节点5满足：L_3-4+L_4-5＝L_3-5，根据判别条件，可知节点4为中间节点，且为辐射连接关系；节点6满足：L_3-4+L_4-6＝L_3-6，根据判别条件，可知节点4仍为中间节点，且同样为辐射连接关系。即得到第三层搜索结果见图5。第三层搜索完成，判别起始节点自加1，继续执行下一层搜索命令，以此类推。每一层搜索判别执行后，均会更新拓扑连接图，执行完所有的节点搜索后，相应的拓扑连接关系也随之成型。

本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等形成的技术方案，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于节点电气距离的配电网拓扑自动识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：获取所述配电网中各个节点间第一电气距离；

步骤2：选择所述配电网中任一电源输入节点作为搜索起始节点，通过所述第一电气距离，计算所述各个节点与所述搜索起始节点的第二电气距离，并将所述第二电气距离按照从小到大的顺序编号，再根据所述第二电气距离对应着的各个节点顺序编号得到节点编号；

步骤3：从所述搜索起始节点开始按照所述节点编号顺序对所述配电网进行搜索，按序选取两个所述节点编号，并调用两个所述节点编号对应的所述第二电气距离以及两个所述节点之间的所述第一电气距离，通过判别所述搜索起始节点分别与两个节点之间的两个所述第二电气距离的数值之间的关系，具体判别方法如下：

1）根据所述配电网设计方案的相关数据，得到三个节点中任意两个节点间的电气距离分别为X、Y、Z；

2）若满足判别式X+Y=Z或者X+Z=Y或者Y+Z=X其中任意一个等式，则三个节为辐射连接，否则为其它类型连接；

得到所述各个节点在所述配电网中的辐射型拓扑；

步骤4：对步骤3中得到的所述辐射型拓扑进行补充判定，具体包括以下步骤：

1）对所述配电网中的所有节点任取三个节点做排列组合，得到组合数为N，n=1、2、3...N，n为每一个排列组合的序号；

2）n=1时，判断在所述配电网的节点中是否存在有节点是由所述三个节点构成支路的交点，

若存在，则所述三个节点构成“Y”型连接；

若不存在，比较由所述三个节点构成的支路中任意两条支路的电气距离的和与第三条支路的电气距离，如果两者都不相等，则所述三个节点构成“Δ”型连接；否则n继续取值，进行新一轮的所述补充判定，直至取遍所有组合数；

最终得到所述配电网的全局拓扑结构。

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