基于關(guān)聯(lián)矩陣與回路矩陣的電網(wǎng)拓?fù)浞治鱿到y(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了電力系統(tǒng)的電網(wǎng)拓?fù)浞治觥炯夹g(shù)領(lǐng)域】中的一種基于關(guān)聯(lián)矩陣與回路矩陣的電網(wǎng)拓?fù)浞治鱿到y(tǒng)及其方法。系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)讀入模塊、拓?fù)浞治瞿K、拓?fù)涓履K和結(jié)果輸出模塊；方法包括：采集電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)、支路和斷路器狀態(tài)信息；根據(jù)電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)、支路和斷路器狀態(tài)信息生成關(guān)聯(lián)矩陣；對(duì)生成的關(guān)聯(lián)矩陣進(jìn)行分析，得到電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)生成回路矩陣；借助回路矩陣更新電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)分析以及電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的離線更新，且本發(fā)明計(jì)算量小，更新速度快，可適用于多種網(wǎng)絡(luò)變結(jié)構(gòu)的情況。
【專利說明】基于關(guān)聯(lián)矩陣與回路矩陣的電網(wǎng)拓?fù)浞治鱿到y(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)的電網(wǎng)拓?fù)浞治觥炯夹g(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于關(guān)聯(lián)矩陣與回路矩陣的電網(wǎng)拓?fù)浞治鱿到y(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電網(wǎng)拓?fù)浞治瞿軌蚋鶕?jù)開關(guān)狀態(tài)對(duì)電氣島進(jìn)行劃分，為潮流計(jì)算、狀態(tài)估計(jì)、安全分析等提供網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。因此，復(fù)雜程度日益加深的現(xiàn)代電力系統(tǒng)亟需更為快速和準(zhǔn)確的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鏊惴ā?br> [0003]電網(wǎng)拓?fù)浞治龅膶?shí)質(zhì)是電網(wǎng)連通性的判斷。目前，電網(wǎng)拓?fù)浞治鲋饕ň仃嚪ê退阉鞣▋深?。矩陣法在鄰接矩陣的基礎(chǔ)上，通過不同的計(jì)算方式獲取表征系統(tǒng)全局連通性的全連通矩陣。而搜索法則由某一節(jié)點(diǎn)出發(fā)，按一定路徑搜索相關(guān)母線及支路，進(jìn)行連通片的劃分，主要分為深度優(yōu)先搜索法(D印th First Search, DFS)和廣度優(yōu)先搜索法(Breadth First Search,BFS)。但是,上述兩種方法主要應(yīng)用于靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?在適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變結(jié)構(gòu)的拓?fù)淇焖俑路矫娴难芯縿t相對(duì)較少。
[0004]隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，迫切需要從根本上改善電網(wǎng)拓?fù)溥m應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非預(yù)設(shè)性變化的水平。這就要求當(dāng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，拓?fù)淠軌蜻M(jìn)行快速更新，以適應(yīng)當(dāng)前的運(yùn)行方式。基于此，本發(fā)明提出一種基于關(guān)聯(lián)矩陣標(biāo)記法和回路矩陣的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鱿到y(tǒng)及其方法。該方法在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，利用關(guān)聯(lián)矩陣標(biāo)記法，完成電網(wǎng)靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?；?dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化后，借助回路矩陣，判斷變化支路的類型；在此基礎(chǔ)上，利用破圈法和半徑搜索法，更新局部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼盎芈肪仃嚒７抡鎸?shí)例表明，本發(fā)明計(jì)算量小，更新結(jié)果快速準(zhǔn)確，可適用于多種網(wǎng)絡(luò)變結(jié)構(gòu)情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種基于關(guān)聯(lián)矩陣與回路矩陣的電網(wǎng)拓?fù)浞治鱿到y(tǒng)及其方法，用于解決現(xiàn)有的電網(wǎng)拓?fù)浞治龇椒o法對(duì)結(jié)構(gòu)不斷變化的電網(wǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確分析的問題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是，一種基于關(guān)聯(lián)矩陣與回路矩陣的電網(wǎng)拓?fù)浞治鱿到y(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)讀入模塊、拓?fù)浞治瞿K、拓?fù)涓履K和結(jié)果輸出1吳塊；
[0007]所述數(shù)據(jù)讀入模塊與拓?fù)浞治瞿K相連；
[0008]所述拓?fù)浞治瞿K分別與數(shù)據(jù)讀入模塊、拓?fù)涓履K和結(jié)果輸出模塊相連；
[0009]所述拓?fù)涓履K分別與數(shù)據(jù)讀入模塊、拓?fù)浞治瞿K和結(jié)果輸出模塊相連；
[0010]所述結(jié)果輸出模塊分別與拓?fù)浞治瞿K和拓?fù)涓履K相連；
[0011]所述數(shù)據(jù)讀入模塊用于采集電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)、支路和斷路器狀態(tài)信息，并將采集的信息發(fā)送至拓?fù)浞治瞿K和拓?fù)涓履K；
[0012]所述拓?fù)浞治瞿K用于根據(jù)采集的信息生成關(guān)聯(lián)矩陣，并對(duì)生成的關(guān)聯(lián)矩陣進(jìn)行分析，得到電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，再將所述電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)送至拓?fù)涓履K和結(jié)果輸出豐吳塊；
[0013]所述拓?fù)涓履K用于根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)生成回路矩陣，并在斷路器狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，借助回路矩陣更新電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，再將更新后的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)送至輸出模塊；
[0014]所述輸出模塊用于輸出更新后的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。
[0015]所述斷路器狀態(tài)包括斷路器斷開和斷路器閉合。
[0016]所述拓?fù)涓履K包括支路斷開子模塊和支路閉合子模塊；
[0017]所述支路斷開子模塊分別與數(shù)據(jù)讀入模塊、拓?fù)浞治瞿K和輸出模塊相連；
[0018]所述支路閉合子模塊分別與數(shù)據(jù)讀入模塊、拓?fù)浞治瞿K和輸出模塊相連；
[0019]所述支路斷開子模塊在斷路器斷開時(shí)，借助回路矩陣判斷斷開支路的類型，并根據(jù)斷開支路的類型更新電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，再將更新后的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)送至輸出模塊；
[0020]所述支路閉合子模塊在斷路器閉合時(shí)，根據(jù)閉合支路的類型更新電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，再將更新后的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)送至輸出模塊。
[0021 ] 所述電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)的電氣島集合、樹支集合和連支集合。
[0022]一種基于關(guān)聯(lián)矩陣與回路矩陣的電網(wǎng)拓?fù)浞治龇椒?，其特征是所述方法包?
[0023]步驟1:采集電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)、支路和斷路器狀態(tài)信息；
[0024]步驟2:根據(jù)電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)、支路和斷路器狀態(tài)信息生成關(guān)聯(lián)矩陣；
[0025]步驟3:對(duì)生成的關(guān)聯(lián)矩陣進(jìn)行分析，得到電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；
[0026]步驟4:根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)生成回路矩陣；
[0027]步驟5:借助回路矩陣更新電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。
[0028]所述斷路器狀態(tài)包括斷路器斷開和斷路器閉合。
[0029]所述步驟2包括:
[0030]子步驟101:如果支路上的斷路器處于閉合狀態(tài)，則將所述支路作為邊；
[0031]子步驟102:利用節(jié)點(diǎn)和邊生成關(guān)聯(lián)矩陣；
[0032]所述關(guān)聯(lián)矩陣B中的元素bu表示電網(wǎng)中第i個(gè)節(jié)點(diǎn)Vi與第j條邊&的關(guān)聯(lián)值。
[0033]所述步驟3包括:
[0034]子步驟201:設(shè)定電氣島集合I1、樹支集合S1和連支集合A1為空集；
[0035]子步驟202:將關(guān)聯(lián)矩陣B中未被標(biāo)記的第一列中第一個(gè)非零元素bim所在行對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)Vi作為根節(jié)點(diǎn)，將根節(jié)點(diǎn)Vi加入電氣島集合I1中；
[0036]子步驟203:搜索關(guān)聯(lián)矩陣B中第i行全部非零元素bu所在j列中的其余非零元素Kj ；
[0037]子步驟204:如果第j列未標(biāo)記過，且非零元素bkj所在行對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)Vk不在電氣島集合I1內(nèi)，則將Vk加入電氣島集合I1，并將非零元素bw所在列對(duì)應(yīng)的邊&加入樹支集合S1,同時(shí)標(biāo)記第j列；
[0038]子步驟205:如果第j列未標(biāo)記過，且非零元素bw所在行對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)Vk在電氣島集合I1中，則將非零元素bw所在列對(duì)應(yīng)的邊&加入連支集合A1,同時(shí)標(biāo)記第j列；
[0039]子步驟206:判斷電氣島集合I1中除根節(jié)點(diǎn)外的節(jié)點(diǎn)是否都已經(jīng)被取用過，如果電氣島集合I1中除根節(jié)點(diǎn)外的節(jié)點(diǎn)都已經(jīng)被取用過，則執(zhí)行子步驟207 ;否則，取用電氣島集合I1中的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)Vn，并令i=n,返回子步驟203 ；
[0040]子步驟207:判斷電網(wǎng)中的所有節(jié)點(diǎn)是否都已經(jīng)加入到電氣島集合I1中，如果電網(wǎng)中的所有節(jié)點(diǎn)都已經(jīng)加入到電氣島集合I1中，則執(zhí)行子步驟208 ;否則，返回子步驟202 ；
[0041]子步驟208:電氣島集合I1、樹支集合S1和連支集合A1即為所求電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。
[0042]所述根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)生成回路矩陣具體為，回路矩陣的第一列順序存放連支集合A1中的連支，每個(gè)連支所在的行順序存放該連支所在基本回路的樹支，空出的位置用零填補(bǔ)；
[0043]所述基本回路是指由電氣島集合、樹支集合和連支集合組成的回路中，只包括一條連支的回路。
[0044]所述借助回路矩陣更新電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包括:
[0045]子步驟301:當(dāng)電網(wǎng)中斷路器狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，判斷斷路器斷開還是斷路器閉合，如果斷路器斷開，則執(zhí)行子步驟302 ;如果斷路器閉合，則執(zhí)行子步驟307 ；
[0046]子步驟302:借助回路矩陣判斷斷開支路的類型，如果斷開支路為連支，則執(zhí)行子步驟303 ;如果斷開支路為基本回路中的樹支，且所述樹支僅屬于一條基本回路，則執(zhí)行子步驟304 ;如果斷開支路為基本回路中的樹支，且所述樹支屬于兩條或兩條以上基本回路，則執(zhí)行子步驟305 ;如果斷開支路為樹支，且所述樹支不屬于任何基本回路，則執(zhí)行子步驟306 ；
[0047]子步驟303:進(jìn)行如下操作:
[0048]A、將斷開的連支從連支集合A1中刪除；
[0049]B、在回路矩陣中將所述斷開的連支所在的行刪除；
[0050]C、返回子步驟301;
[0051]子步驟304:進(jìn)行如下操作:
[0052]A、在回路矩陣中，將斷開的樹支所在的行刪除；
[0053]B、將斷開的樹支從樹支集合S1中刪除；
[0054]C、將斷開的樹支所處的基本回路中的連支加入樹支集合S1 ；
[0055]D、將斷開的樹支所處的基本回路中的連支從連支集合A1中刪除；
[0056]E、返回子步驟301;
[0057]子步驟305:在斷開的樹支所屬的基本回路中，選擇支路數(shù)最少的基本回路，并進(jìn)行如下操作:
[0058]A、將所述支路數(shù)最少的基本回路中的連支加入樹支集合S1 ；
[0059]B、將所述支路數(shù)最少的基本回路中的連支從連支集合A1中刪除；
[0060]C、將斷開的樹支從樹支集合S1中刪除；
[0061]D、將所述支路數(shù)最少的基本回路分別與其余含斷開的樹支的基本回路合并，合并時(shí)刪除重復(fù)的支路，從而得到更新的基本回路；
[0062]E、更新回路矩陣；
[0063]F、返回子步驟301;
[0064]子步驟306:采用半徑搜索法從斷開的樹支的一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始搜索所有節(jié)點(diǎn)，并進(jìn)行如下操作:
[0065]A、設(shè)定電氣島集合I2、樹支集合S2和連支集合A2為空集；
[0066]B、將搜索到的所有節(jié)點(diǎn)加入電氣島集合I2中，并將搜索到的所有節(jié)點(diǎn)從電氣島集合I1中刪除；
[0067]C、如果搜索到的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的支路是樹支，則將所述樹支加入樹支集合S2，并將所述樹支從樹支集合S1中刪除；
[0068]D、如果搜索到的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的支路是連支，則將所述連支加入連支集合A2，并將所述連支從連支集合A1中刪除；
[0069]E、更新回路矩陣；
[0070]F、返回子步驟301;
[0071]子步驟307:如果斷路器閉合導(dǎo)致電氣島集合內(nèi)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相連，則進(jìn)行如下操作:
[0072]A、將兩個(gè)相連的節(jié)點(diǎn)之間形成的支路作為連支，加入連支集合A1中；
[0073]B、在回路矩陣中，增加一行，增加的行的第一列為所述連支，其余列順序存放所述連支所在基本回路的樹支；
[0074]C、返回子步驟301;
[0075]子步驟308:如果斷路器閉合導(dǎo)致電氣島集合內(nèi)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)和另一個(gè)電氣島集合內(nèi)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)相連，則斷路器閉合導(dǎo)致兩組電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)相連，此時(shí)進(jìn)行如下操作:
[0076]A、將兩個(gè)電氣島集合合并；
[0077]B、將兩個(gè)樹支集合合并；
[0078]C、將兩個(gè)連支集合合并；
[0079]D、將兩個(gè)相連的節(jié)點(diǎn)之間的支路作為樹支并加入合并后的樹支集合；
[0080]E、更新回路矩陣；
[0081]F、返回子步驟301;
[0082]子步驟309:如果斷路器閉合導(dǎo)致電氣島集合內(nèi)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)孤立節(jié)點(diǎn)相連，則進(jìn)行如下操作:
[0083]A、將孤立節(jié)點(diǎn)加入到電氣島集合I1中；
[0084]B、將相連的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間形成的支路作為樹支加入樹支集合S1中；
[0085]C、返回步驟3OI。
[0086]本發(fā)明在電網(wǎng)正常運(yùn)行情況下，利用關(guān)聯(lián)矩陣標(biāo)記法，將關(guān)聯(lián)矩陣的物理意義及BFS的搜索原則相結(jié)合，判斷圖的連通性，同時(shí)標(biāo)記網(wǎng)絡(luò)的樹支與連支，完成電網(wǎng)靜態(tài)電氣島分析；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后，借助回路矩陣，判斷變化支路的類別，在此基礎(chǔ)上，利用破圈法和半徑搜索法，修改局部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼案禄芈肪仃?。仿真?shí)例驗(yàn)證結(jié)果表明，該發(fā)明計(jì)算量小，更新速度快，可適用于多種網(wǎng)絡(luò)變結(jié)構(gòu)的情況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0087]圖1是本發(fā)明提供的基于關(guān)聯(lián)矩陣與回路矩陣的電網(wǎng)拓?fù)浞治鱿到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0088]圖2是本發(fā)明提供的基于關(guān)聯(lián)矩陣與回路矩陣的電網(wǎng)拓?fù)浞治龇椒鞒虉D；
[0089]圖3是實(shí)施例1提供的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖；[0090]圖4是實(shí)施例2提供的新英格蘭10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0091]圖5是IEEE39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中支路的編號(hào)及其節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)表。
【具體實(shí)施方式】
[0092]下面結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅
[0093]是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
[0094]實(shí)施例1
[0095]圖1是本發(fā)明提供基于關(guān)聯(lián)矩陣與回路矩陣的電網(wǎng)拓?fù)浞治鱿到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，基于關(guān)聯(lián)矩陣與回路矩陣的電網(wǎng)拓?fù)浞治鱿到y(tǒng)包括數(shù)據(jù)讀入模塊、拓?fù)浞治瞿K、拓?fù)涓履K和結(jié)果輸出模塊。它們之間的連接關(guān)系是，數(shù)據(jù)讀入模塊與拓?fù)浞治瞿K相連，拓?fù)浞治瞿K分別與數(shù)據(jù)讀入模塊、拓?fù)涓履K和結(jié)果輸出模塊相連，拓?fù)涓履K分別與數(shù)據(jù)讀入模塊、拓?fù)浞治瞿K和結(jié)果輸出模塊相連，結(jié)果輸出模塊分別與拓?fù)浞治瞿K和拓?fù)涓履K相連。
[0096]數(shù)據(jù)讀入模塊用于采集電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)、支路和斷路器狀態(tài)信息，并將采集的信息發(fā)送至拓?fù)浞治瞿K。其中，斷路器狀態(tài)包括斷路器斷開和斷路器閉合。
[0097]拓?fù)浞治瞿K用于根據(jù)采集的信息生成關(guān)聯(lián)矩陣，并對(duì)生成的關(guān)聯(lián)矩陣進(jìn)行分析，得到電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，再將所述電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)送至拓?fù)涓履K和結(jié)果輸出模塊。電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)的電氣島集合、樹支集合和連支集合。
[0098]拓?fù)涓履K用于根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)生成回路矩陣，并在斷路器狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，借助回路矩陣更新電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，再將更新后的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)送至輸出模塊。
[0099]其中，拓?fù)涓履K還包括支路斷開子模塊和支路閉合子模塊。支路斷開子模塊分別與數(shù)據(jù)讀入模塊、拓?fù)浞治瞿K和輸出模塊相連，支路閉合子模塊分別與數(shù)據(jù)讀入模塊、拓?fù)浞治瞿K和輸出模塊相連。支路斷開子模塊在斷路器斷開時(shí)，借助回路矩陣判斷斷開支路的類型，并根據(jù)斷開支路的類型更新電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，再將更新后的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)送至輸出模塊。支路閉合子模塊在斷路器閉合時(shí)，根據(jù)閉合支路的類型更新電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，再將更新后的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)送至輸出模塊。
[0100]輸出模塊用于接收電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)并輸出。
[0101]圖2是本發(fā)明提供的基于關(guān)聯(lián)矩陣與回路矩陣的電網(wǎng)拓?fù)浞治龇椒鞒虉D。如圖2所示，本發(fā)明提供的基于關(guān)聯(lián)矩陣與回路矩陣的電網(wǎng)拓?fù)浞治龇椒ò?
[0102]步驟1:采集電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)、支路和斷路器狀態(tài)信息。
[0103]在本發(fā)明中，電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括發(fā)電節(jié)點(diǎn)、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和平衡節(jié)點(diǎn)。發(fā)電節(jié)點(diǎn)是提供電能的場站，如發(fā)電廠、變電站、配電站等。負(fù)荷節(jié)點(diǎn)是消耗電能的場所，如用戶變電站、用戶配電所等。支路是電網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間的電力線路。斷路器是用于控制電力線路斷開或者閉合的設(shè)備。斷路器狀態(tài)包括斷路器斷開和斷路器閉合，當(dāng)斷路器斷開時(shí)，表示電力線路斷開，即節(jié)點(diǎn)之間不連接；當(dāng)斷路器閉合時(shí)，表示電力線路閉合，即節(jié)點(diǎn)之間連接。
[0104]步驟2:根據(jù)電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)、支路和斷路器狀態(tài)信息生成關(guān)聯(lián)矩陣。
[0105]以圖3提供的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖為例，生成關(guān)聯(lián)矩陣的過程是:
[0106]子步驟101:如果支路上的斷路器處于閉合狀態(tài)，則將支路作為邊。[0107]子步驟102:利用節(jié)點(diǎn)和邊生成關(guān)聯(lián)矩陣。
[0108]設(shè)圖G= {V,E}的頂點(diǎn)集合和邊集分別為 V=Iv1, V2, V3,…，vp} ,E=Ie1, e2, e3,…，eq}。bu表示節(jié)點(diǎn)Vi與邊&關(guān)聯(lián)值，B=(bu)pXq為圖G的關(guān)聯(lián)矩陣。圖3所示的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖的關(guān)聯(lián)矩陣B可表示為:
[0109]
【權(quán)利要求】
1.一種基于關(guān)聯(lián)矩陣與回路矩陣的電網(wǎng)拓?fù)浞治鱿到y(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)讀入模塊、拓?fù)浞治瞿K、拓?fù)涓履K和結(jié)果輸出模塊； 所述數(shù)據(jù)讀入模塊與拓?fù)浞治瞿K相連； 所述拓?fù)浞治瞿K分別與數(shù)據(jù)讀入模塊、拓?fù)涓履K和結(jié)果輸出模塊相連； 所述拓?fù)涓履K分別與數(shù)據(jù)讀入模塊、拓?fù)浞治瞿K和結(jié)果輸出模塊相連； 所述結(jié)果輸出模塊分別與拓?fù)浞治瞿K和拓?fù)涓履K相連； 所述數(shù)據(jù)讀入模塊用于采集電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)、支路和斷路器狀態(tài)信息，并將采集的信息發(fā)送至拓?fù)浞治瞿K和拓?fù)涓履K； 所述拓?fù)浞治瞿K用于根據(jù)采集的信息生成關(guān)聯(lián)矩陣，并對(duì)生成的關(guān)聯(lián)矩陣進(jìn)行分析，得到電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，再將所述電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)送至拓?fù)涓履K和結(jié)果輸出模塊； 所述拓?fù)涓履K用于根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)生成回路矩陣，并在斷路器狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，借助回路矩陣更新電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，再將更新后的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)送至輸出模塊； 所述輸出模塊用于輸出更新后的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是所述斷路器狀態(tài)包括斷路器斷開和斷路器閉口 ο
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征是所述拓?fù)涓履K包括支路斷開子模塊和支路閉合子模塊；` 所述支路斷開子模塊分別與數(shù)據(jù)讀入模塊、拓?fù)浞治瞿K和輸出模塊相連； 所述支路閉合子模塊分別與數(shù)據(jù)讀入模塊、拓?fù)浞治瞿K和輸出模塊相連； 所述支路斷開子模塊在斷路器斷開時(shí)，借助回路矩陣判斷斷開支路的類型，并根據(jù)斷開支路的類型更新電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，再將更新后的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)送至輸出模塊；所述支路閉合子模塊在斷路器閉合時(shí)，根據(jù)閉合支路的類型更新電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，再將更新后的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)送至輸出模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的系統(tǒng)，其特征是所述電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)的電氣島集合、樹支集合和連支集合。
5.一種基于關(guān)聯(lián)矩陣與回路矩陣的電網(wǎng)拓?fù)浞治龇椒?，其特征是所述方法包? 步驟1:采集電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)、支路和斷路器狀態(tài)信息； 步驟2:根據(jù)電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)、支路和斷路器狀態(tài)信息生成關(guān)聯(lián)矩陣； 步驟3:對(duì)生成的關(guān)聯(lián)矩陣進(jìn)行分析，得到電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)； 步驟4:根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)生成回路矩陣； 步驟5:借助回路矩陣更新電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征是所述斷路器狀態(tài)包括斷路器斷開和斷路器閉口 ο
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是所述步驟2包括: 子步驟101:如果支路上的斷路器處于閉合狀態(tài)，則將所述支路作為邊； 子步驟102:利用節(jié)點(diǎn)和邊生成關(guān)聯(lián)矩陣； 所述關(guān)聯(lián)矩陣B中的元素bu表示電網(wǎng)中第i個(gè)節(jié)點(diǎn)Vi與第j條邊&的關(guān)聯(lián)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征是所述步驟3包括: 子步驟201:設(shè)定電氣島集合I1、樹支集合S1和連支集合A1為空集； 子步驟202:將關(guān)聯(lián)矩陣B中未被標(biāo)記的第一列中第一個(gè)非零元素bim所在行對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)Vi作為根節(jié)點(diǎn)，將根節(jié)點(diǎn)Vi加入電氣島集合I1中； 子步驟203:搜索關(guān)聯(lián)矩陣B中第i行全部非零元素bu所在j列中的其余非零元素 bkj ; 子步驟204:如果第j列未標(biāo)記過，且非零元素bw所在行對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)Vk不在電氣島集合I1內(nèi)，則將Vk加入電氣島集合I1，并將非零元素bw所在列對(duì)應(yīng)的邊&加入樹支集合S1,同時(shí)標(biāo)記第j列； 子步驟205:如果第j列未標(biāo)記過，且非零元素bw所在行對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)Vk在電氣島集合I1中，則將非零元素bw所在列對(duì)應(yīng)的邊&加入連支集合A1,同時(shí)標(biāo)記第j列； 子步驟206:判斷電氣島集合I1中除根節(jié)點(diǎn)外的節(jié)點(diǎn)是否都已經(jīng)被取用過，如果電氣島集合I1中除根節(jié)點(diǎn)外的節(jié)點(diǎn)都已經(jīng)被取用過，則執(zhí)行子步驟207 ;否則，取用電氣島集合I1中的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)vn,并令i=n,返回子步驟203 ； 子步驟207:判斷電網(wǎng)中的所有節(jié)點(diǎn)是否都已經(jīng)加入到電氣島集合I1中，如果電網(wǎng)中的所有節(jié)點(diǎn)都已經(jīng)加入到電氣島集合I1中，則執(zhí)行子步驟208 ;否則，返回子步驟202 ；子步驟208:電氣島集合I1、樹支集合S1和連支集合A1即為所求電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征是所述根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)生成回路矩陣具體為，回路矩陣的第一列順序存放連支集合A1中的連支，每個(gè)連支所在的行順序存放該連支所在基本回路的樹支，空出的位置用零填補(bǔ)； 所述基本回路是指由電氣島集合、樹支集合和連支集合組成的回路中，只包括一條連支的回路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征是所述借助回路矩陣更新電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包括: 子步驟301:當(dāng)電網(wǎng)中斷路器狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，判斷斷路器斷開還是斷路器閉合，如果斷路器斷開，則執(zhí)行子步驟302 ;如果斷路器閉合，則執(zhí)行子步驟307 ；子步驟302:借助回路矩陣判斷斷開支路的類型，如果斷開支路為連支，則執(zhí)行子步驟303;如果斷開支路為基本回路中的樹支，且所述樹支僅屬于一條基本回路，則執(zhí)行子步驟304;如果斷開支路為基本回路中的樹支，且所述樹支屬于兩條或兩條以上基本回路，則執(zhí)行子步驟305 ;如果斷開支路為樹支，且所述樹支不屬于任何基本回路，則執(zhí)行子步驟306 ；子步驟303:進(jìn)行如下操作: A、將斷開的連支從連支集合A1中刪除； B、在回路矩陣中將所述斷開的連支所在的行刪除； C、返回子步驟301； 子步驟304:進(jìn)行如下操作: A、在回路矩陣中，將斷開的樹支所在的行刪除； B、將斷開的樹支從樹支集合S1中刪除； C、將斷開的樹支所處的基本回路中的連支加入樹支集合S1； D、將斷開的樹支所處的基本回路中的連支從連支集合A1中刪除；E、返回子步驟301 ； 子步驟305:在斷開的樹支所屬的基本回路中，選擇支路數(shù)最少的基本回路，并進(jìn)行如下操作: A、將所述支路數(shù)最少的基本回路中的連支加入樹支集合S1； B、將所述支路數(shù)最少的基本回路中的連支從連支集合A1中刪除； C、將斷開的樹支從樹支集合S1中刪除； D、將所述支路數(shù)最少的基本回路分別與其余含斷開的樹支的基本回路合并，合并時(shí)刪除重復(fù)的支路，從而得到更新的基本回路； E、更新回路矩陣； F、返回子步驟301； 子步驟306:采用半徑搜索法從斷開的樹支的一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始搜索所有節(jié)點(diǎn)，并進(jìn)行如下操作: A、設(shè)定電氣島集合I2、樹支集合S2和連支集合A2為空集； B、將搜索到的所有節(jié)點(diǎn)加入電氣島集合I2中，并將搜索到的所有節(jié)點(diǎn)從電氣島集合I1中刪除； C、如果搜索到的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的支路是樹支，則將所述樹支加入樹支集合S2,并將所述樹支從樹支集合S1中刪除；` D、如果搜索到的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的支路是連支，則將所述連支加入連支集合A2，并將所述連支從連支集合A1中刪除； E、更新回路矩陣； F、返回子步驟301； 子步驟307:如果斷路器閉合導(dǎo)致電氣島集合內(nèi)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相連，則進(jìn)行如下操作: A、將兩個(gè)相連的節(jié)點(diǎn)之間形成的支路作為連支，加入連支集合A1中； B、在回路矩陣中，增加一行，增加的行的第一列為所述連支，其余列順序存放所述連支所在基本回路的樹支； C、返回子步驟301； 子步驟308:如果斷路器閉合導(dǎo)致電氣島集合內(nèi)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)和另一個(gè)電氣島集合內(nèi)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)相連，則斷路器閉合導(dǎo)致兩組電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)相連，此時(shí)進(jìn)行如下操作: A、將兩個(gè)電氣島集合合并； B、將兩個(gè)樹支集合合并； C、將兩個(gè)連支集合合并； D、將兩個(gè)相連的節(jié)點(diǎn)之間的支路作為樹支并加入合并后的樹支集合； E、更新回路矩陣； F、返回子步驟301； 子步驟309:如果斷路器閉合導(dǎo)致電氣島集合內(nèi)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)孤立節(jié)點(diǎn)相連，則進(jìn)行如下操作: A、將孤立節(jié)點(diǎn)加入到電氣島集合I1中； B、將相連的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間形成的支路作為樹支加入樹支集合S1中； C、返回步驟301。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK103701122SQ201410005257
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】馬靜, 張俁妤, 馬偉, 王增平 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)