一种电网拓扑分析的优化搜索方法与流程

本发明涉及电网网络拓扑分析领域，尤其涉及一种电网拓扑分析的优化搜索方法。

背景技术：

在进行电网运行规划及设计的时候，经常需要对电网的各种线路进行分析优化，其中涉及到对各种母线的辨别及搜索。电网中，存在支路或变压器的母线被定义为终端母线，而位于系统最末端的终端母线被定义为末端母线。在计算终端母线的综合阻抗时，必须先确定其对应的系统侧的轮断母线。在规模较小，结构简单的电网中，设计者根据肉眼观察或者简化绘图即可快速判定各终端母线以及其对应的轮断母线。而随着电网自动化技术的发展，电网规模越来越大，其内部结构越来越复杂，已经不可能通过人工计算的方式对电网线路结构进行快速分析计算。随着计算机软件的发展以及各种检测技术方法的进步，现在电网通常借助计算机程序对电网的网络拓扑模型进行自动分析计算，在进行拓扑模型的搜索分析时，由于涉及大量的分支及母线，若采用传统的深度优先搜索算法对各母线进行搜索，需要以此判断各分支是否为支路或是否连接至系统，然后再回溯搜索回分岔节点，由于该搜索过程中可能涉及大量的重复的搜索，这个判断及回溯过程将会大大增加拓扑分析的计算量及时间消耗。

技术实现要素：

基于上述问题，本发明的一种，其目的在于提供一种能够简化拓扑分析过程、减少搜索量的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。

一种电网拓扑分析的优化搜索方法，其包括以下步骤：

准备，指定待分析拓扑网路模型系统中主干环网上的某一个母线lx为系统母线，依照搜索方向将搜索路径上的各个母线按照顺序依次存储于链表中，将当前搜索母线记为ld，在链表中位于母线ld之前的一个母线为ld-1，指向系统的有效搜索方向总数为x；

步骤a、以待计算母线li为起点，将li加入链表，将ld设置为li，ld-1设置为空；

步骤b、对当前搜索母线ld直接关联的母线进行判断，排除其中与ld-1相同的母线，并置x＝0；

步骤b1，假如仅剩一个母线ls和母线ld相关联，则直接将母线ls加入链表中，并设置ld-1为ld，ld设置为ls，继续步骤b2；

步骤b2，假如存在多个母线，取出其中一个母线lt，根据节点正序阻抗矩阵中的相关元素，判断下列不等式是否成立，

|zxszdd-zxdzds|＜α，若不等式成立，则母线ld至lt的搜索方向无效，继续步骤b2；若不等式不成立，则以母线ld至lt的搜索方向为有效搜索方向，即继续步骤c；

其中，zmn为节点m至节点m之间的综合阻抗；α为一无穷小数；

步骤c，置x++，若x≥2或者x＝1，且母线ld与母线lt之间存在平行双回线或者多回线，则当前搜索母线ld为待计算母线li的系统侧轮断母线，停止搜索，记录母线ld与母线ld-1之间的连接线路作为待计算母线li的关键线路，否则继续执行步骤b2，直至所有关联母线搜索完毕，将ld-1置为为ld，ld设置为其中有效搜索方向对应的母线，执行步骤b；

其步骤还包括，根据已搜索母线相关联的母线及原件数目确定系统中的末端母线，则从末端母线至系统侧轮断母线的路径上的所有母线(除去系统侧轮断母线本身)均可被确定为终端母线，所有的这些终端母线对应于同一个轮断母线。

其遵循以下原则，即在搜索的过程中，假如辐射路径向系统侧搜索的路径上出现了一个已经被确定为终端母线，且其对应的系统侧轮断母线lq也已经被确定，则该辐射路径上的所有母线可以同时被确定为终端母线，这些终端母线对应的系统侧轮断母线均为lq。

其有益效果在于：通过可以被快速确定的线路阻抗元素，利用简单的判断关系式，可以在搜索时快速的进行路径判断，保持搜索方向的准确，避免重复或者不准确的搜索路径，提高搜索的速度，减少搜索是的数据量，提高搜索效率，进而提高网络拓扑分析的效率。

附图说明

图1是三节点等值网络示意图；

图2是三节点网络的简化示意图；

图3是电网拓扑分析的网络示意图。

具体实施方式

以下对本发明创造作详细说明。

本发明的一种电网拓扑分析的优化搜索方法，

如图1中所示，在进行电网的物理拓扑及几何拓扑分析过程中，可以将电网系统等效为为一个三节点的网络，其中节点m和节点p分别对应该三节点网络中的两个相关联的母线，节点q对应于该节点网络中另外的一个母线。

如图2中所示，以zqp、zqm、zmp、zmm代表节点m、p、q对应的系统节点阻抗(正序)中的互阻抗或者自阻抗，节点p和q之间的等值电抗zqp在物理上定量描述了节点p和q之间的电气耦合大小，且该耦合路径不经过节点m。当等值网络中节点p和q之间的等值电抗趋近于无穷大(即zqp→∞)时，则节点p和节点q之间不存在不经过节点m的点起耦合路径，即所有从p点至q点的物理以及集合路径经需要从m点通过，同时得到m点的阻抗关系式：zqp*zmm-zqm*zmp＝0。

由电气路径的网络特性可知，上述节点m即为将其所在节点网络分解为几个孤立子网络的重要节点，同时在节点网络中，若从节点p至节点q存在物理或几何路径，则从节点q至节点p的物理或几何路径也相应存在。

若三个节点p、q、r与节点m想通，则节点阻抗之间应满足：

zqp*zmm-zqm*zmp≠0且zqr*zmm-zqm*zmr≠0。

即在节点p和q之间以及节点q和r之间都至少存在一条物理或几何路径，且上述路径不经过节点m，由此，则从节点p到节点r之间必定有一条路径，该路径从q点经过且不经过m点。

如图3中所示，在进行由终端母线至系统轮断侧母线的搜索时，由于一个母线可能出现具有多个分支(即可能具有多个搜索路径)，通过指定系统主干环网中的一个母线s为系统母线，基于上述基础，即上文中的节点阻抗关系式，可以确定从母线t到母线s是否经过母线u：当zst*zuu-ztu*zsu＝0成立时，不论由母线u至母线t之间的网络状态如何，该有向路径可被确定为一个辐射路径。

基于上述判断依据，可以对多节点系统中的多个搜索方向进行有效性判断，以确保搜索过程中，其搜索方向始终指向系统侧，进而减少重复搜索或者反向搜索，节约搜索的工作量，提高搜索效率。

基于上述理论，本发明的一种电网拓扑分析的优化搜索方法，其具体实施方法如下：

准备，指定待分析拓扑网路模型系统中主干环网上的某一个母线lx为系统母线，依照搜索方向将搜索路径上的各个母线按照顺序依次存储于链表中，将当前搜索母线记为ld，在链表中位于母线ld之前的一个母线为ld-1，指向系统的有效搜索方向总数为x；

步骤a、以待计算母线li为起点，将li加入链表，将ld设置为li，ld-1设置为空；

步骤b、对当前搜索母线ld直接关联的母线进行判断，排除其中与ld-1相同的母线，并置x＝0；

步骤b1，假如仅剩一个母线ls和母线ld相关联，则直接将母线ls加入链表中，并设置ld-1为ld，ld设置为ls，继续步骤b2；

步骤b2，假如存在多个母线，取出其中一个母线lt，根据节点正序阻抗矩阵中的相关元素，判断下列不等式是否成立，

|zxszdd-zxdzds|＜α，若不等式成立，则母线ld至lt的搜索方向无效，继续步骤b2；若不等式不成立，则以母线ld至lt的搜索方向为有效搜索方向，即继续步骤c；

其中，zmn为节点m至节点m之间的综合阻抗；α为一无穷小数；

步骤c，置x++，若x≥2或者x＝1，且母线ld与母线lt之间存在平行双回线或者多回线，则当前搜索母线ld为待计算母线li的系统侧轮断母线，停止搜索，记录母线ld与母线ld-1之间的连接线路作为待计算母线li的关键线路，否则继续执行步骤b2，直至所有关联母线搜索完毕，将ld-1置为为ld，ld设置为其中有效搜索方向对应的母线，执行步骤b；

其遵循以下原则，根据已搜索母线相关联的母线及原件数目确定系统中的末端母线，则从末端母线至系统侧轮断母线的路径上的所有母线(除去系统侧轮断母线本身)均可被确定为终端母线，所有的这些终端母线对应于同一个轮断母线。

其遵循以下原则，即在搜索的过程中，假如辐射路径向系统侧搜索的路径上出现了一个已经被确定为终端母线，且其对应的系统侧轮断母线lq也已经被确定，则该辐射路径上的所有母线可以同时被确定为终端母线，这些终端母线对应的系统侧轮断母线均为lq。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。