一种用于配电网计算母线生成的并行搜索方法
【专利摘要】本发明涉及电力系统的一种方法，具体涉及一种用于配电网计算母线生成的并行搜索方法。本发明所提供的方法针对辐射状配电网开发，从多条馈线段出发进行搜索，多个探头沿着馈线段和开关搜索节点。如果两个线程的探头发生“碰撞”，即先有一个探头对节点进行了加锁，而后一个探头触碰该节点时，不能操作该节点，而要沿着此探头的递归路径回撤至递归路径上最近一个馈线段外侧的节点。这样的处理模式可以保证线程安全，且保证计算母线的完整性。本发明解决了配电网计算母线的生成以及难以在十秒这个时间尺度完成的问题。
【专利说明】—种用于配电网计算母线生成的并行搜索方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统的一种方法，具体涉及一种用于配电网计算母线生成的并行搜索方法。
【背景技术】
[0002]配电网的基础元件类型包括母线、馈线段、断路器、负荷开关、刀闸、配电变压器等等，种类繁多，过于琐碎，难以直接用于配电网的电气计算。电气计算往往要求以母线为基础元件，针对母线和馈线段进行。因此，必须将配电网中处于闭合状态的所有开关两端节点进行相应合并，生成计算母线(又称虚拟母线)，才能进行潮流、短路等电气计算，即配电网计算母线生成是一项基础技术。
[0003]对于具有千条馈线级别的大规模配电网(如我国一线城市和部分省会城市的配电网)，进行配电网实时计算母线生成极具挑战性，往往难以在十秒这个时间尺度完成。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于配电网计算母线生成的并行搜索方法，该方法解决了计算母线生成以及难以在十秒这个时间尺度完成的问题，通过把计算母线生成过程并行化，在保证线程安全的情况下使计算母线生成算法获得线性加速，以实现针对大规模配电网若干秒级别的计算母线生成。
[0005]本发明的目的是采用下述技术方案实现的:
[0006]本发明提供一种用于配电网计算母线生成的并行搜索方法，其改进之处在于，所述方法定义一个全局计数变量，在读取或修改该计数变量时，对其进行加锁；在读取或修改结束后，对其解锁；所述方法包括下述步骤:
[0007](I)设定并行分区的线程数为N，设定全局计数变量为m，将所有节点的所属计算母线号初始化为-1 ;
[0008](2)任意选定N条馈线段U V..in，并相应开启N个线程；
[0009](3)每个线程从对应馈线段的任一节点P出发并发执行深度递归搜索；
[0010](4)对于任一线程，判断线程的回撤信号是否为true ；
[0011](5)遍历当前探头所处节点P所连接的未经遍历过的馈线段和开关，得到其对侧节点，若均已遍历完则返回上一层递归；
[0012](6)对于线程的节点k，如果探头未处于加锁的节点且处于计算母线号为-1的节点，即未发生并行“碰撞”，则进入下一步；否则，设定线程的回撤信号为true，并返回上一层递归；
[0013](7)对探头所处的节点k加锁；
[0014](8)给全局计数变量m加锁，判断节点η与上一个节点是否由开关相连；如果是，则递增m,将节点k纳入计算母线m ;否则直接将该节点纳入计算母线m ；
[0015](9)给全局计数变量m解锁，给探头所处的节点解锁；[0016](10)以节点k为输入进入下一层递归。
[0017]进一步地，所述步骤(1)中，线程数为N ^ I ;全局计数变量m的初始值为O ;所述步骤(2)中，设定N个线程的回撤信号均为true。
[0018]进一步地，所述步骤(3)中，深度递归搜索的过程为沿着馈线段与开关查找节点的过程。
[0019]进一步地，所述步骤(4)中，若线程的回撤信号为true，则判断回撤路径上是否经历一个开关，若是则设定线程的回撤信号为false，并进入步骤(5);否则，返回上一层递归；
[0020]若线程的回撤信号为false，则直接进入步骤(5)。
[0021]进一步地，所述步骤(5)中，如果对侧节点的计算母线号等于-1，则以对侧节点为输入执行递归，遍历结束后即退出本次递归。
[0022]进一步地于，所述步骤(6)中，如果探头处于加锁的节点，即两个线程的探头发生“碰撞”，则该探头沿着递归路径执行回撤:回撤至递归路径上最近一个开关外侧的节点，即回撤路径上最近一个开关的第二个节点。
[0023]与现有技术比，本发明达到的有益效果是:
[0024]1、本发明通过把计算母线生成过程并行化，在保证线程安全的情况下使计算母线生成算法获得线性加速，以实现针对大规模配电网若干秒级别的计算母线生成。
[0025]2、本发明提供 的方法经过实践验证，能够准确划分计算母线，且搜索效率较高，完全满足运行阶段对实时性的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本发明提供的用于配电网计算母线生成的并行搜索方法的流程图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0028]一、下面对本发明出现的技术名词进行解释:
[0029]端子:馈线段、开关、配变的物理端点。
[0030]节点:两个或多个连接在一起的端子构成一个节点。
[0031]馈线段:为一段配电线路，在该段线路上电流大小和方向均不改变，而其两端为电流大小或方向改变的地方。
[0032]馈线:一段配电线路，始于变电站内变压器二次侧，至线路末端为止。
[0033]配变:负荷变压器，可指代负荷。
[0034]物理母线:即真实存在的母线，位于变电站、开闭所、环网柜中。
[0035]虚拟母线:为便于计算，将闭合开关两端节点合并为一个虚构的母线，即为虚拟母线。
[0036]计算母线:包括物理母线和虚拟母线。
[0037]探头:进行深度递归搜索时，当前所试探的元件即探头所在。
[0038]加锁:一个元件或变量加锁意味着只有对其进行加锁的线程可以对其进行操作(如设定属性等)，其它线程不能对其进行操作。[0039]解锁:解除对元件或变量的锁定。
[0040]二、进行配电网计算母线划分所需的数据为符合国家电网公司SG-C頂标准的数据:
[0041](I)配电网所有节点的ID信息；
[0042](2)配电网所有馈线段的ID及端子信息；
[0043](3)配电网所有断路器和负荷开关的ID及端子信息；
[0044](4)配电网节点与端子的对应关系。
[0045]本发明提供的用于配电网计算母线生成的并行搜索方法，定义一个全局计数变量，在需要读取或修改该计数变量时，对其进行加锁；在读取或修改结束后，立即对其解锁。如果两个线程的探头发生“碰撞”，即先有一个探头对节点进行了加锁，而后一个探头触碰该节点时，不能操作该节点，而要沿着此探头的递归路径回撤至递归路径上最近一个馈线段外侧的节点。这样的处理模式可以保证线程安全，且保证计算母线的完整性。
[0046]并行搜索方法的流程图如图1所示，包括下述步骤:
[0047](I)设定并行分区的线程数为N (N≥1)，设定全局计数变量为m (初始m=0)，将所有节点的所属计算母线号初始化为-1 ;
[0048](2)任意选定N条馈线段V..in，并相应开启N个线程；设定N个线程的回撤信号均为true。
[0049](3)每个线程从对应馈线段的任一节点P出发并发执行深度递归搜索；搜索的过程为沿着馈线段与开关查找节点的过程。
[0050](4)对于任一线程，判断线程的回撤信号是否为true ;若线程的回撤信号为true，则判断回撤路径上是否经历一个开关，若是则设定线程的回撤信号为false，并进入步骤
(5);否则，返回上一层递归；
[0051]若线程的回撤信号为false，则直接进入步骤(5)。
[0052](5)遍历当前探头所处节点P所连接的未经遍历过的馈线段和开关，得到其对侧节点，若均已遍历完则返回上一层递归；如果对侧节点的计算母线号等于-1，则以对侧节点为输入执行递归，遍历结束后即退出本次递归。
[0053](6)对于线程的节点k，如果探头未处于加锁的节点且处于计算母线号为-1的节点(即未发生并行“碰撞”)，则进入下一步；否则，设定线程的回撤信号为true，并返回上一层递归；如果探头处于加锁的节点(即两个线程的探头发生“碰撞”)，则该探头沿着递归路径执行回撤:回撤至递归路径上最近一个开关外侧的节点(即回撤路径上该开关的第二个节点)。
[0054]( 7 )对探头所处的节点k加锁；
[0055](8)给全局计数变量m加锁，判断节点η与上一个节点是否由开关相连；如果是，则递增m,将节点k纳入计算母线m ;否则直接将该节点纳入计算母线m ；
[0056](9)给全局计数变量m解锁，给探头所处的节点解锁；
[0057](10)以节点k为输入进入下一层递归。
[0058]本发明所提供的方法针对辐射状配电网开发，本发明解决了配电网计算母线生成以及难以在十秒这个时间尺度完成的问题，通过把计算母线生成过程并行化，在保证线程安全的情况下使计算母线生成算法获得线性加速，以实现针对大规模配电网若干秒级别的计算母线生成。
[0059]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种用于配电网计算母线划分的并行搜索方法，其特征在于，所述方法定义一个全局计数变量，在读取或修改该计数变量时，对其进行加锁；在读取或修改结束后，对其解锁；所述方法包括下述步骤: (O设定并行分区的线程数为N，设定全局计数变量为m，将所有节点的所属计算母线号初始化为-1 ; (2)任意选定N条馈线段UV..in，并相应开启N个线程； (3)每个线程从对应馈线段的任一节点ρ出发并发执行深度递归搜索； (4)对于任一线程，判断线程的回撤信号是否为true； (5)遍历当前探头所处节点ρ所连接的未经遍历过的馈线段和开关，得到其对侧节点，若均已遍历完则返回上一层递归； (6)对于线程的节点k，如果探头未处于加锁的节点且处于计算母线号为-1的节点，即未发生并行“碰撞”，则进入下一步；否则，设定线程的回撤信号为true，并返回上一层递归； (7)对探头所处的节点k加锁； (8)给全局计数变量m加锁，判断节点k与上一个节点是否由闭合的开关相连；如果是，则递增m,将节点k纳入计算母线m ;否则直接将该节点纳入计算母线m ； (9)给全局计数变量m解锁，给探头所处的节点解锁； (10)以节点k为输入进入下一层递归。
2.如权利要求1所述的并行搜索方法，其特征在于，所述步骤(I)中，线程数为NSI ；全局计数变量m的初始值为O ;所述步骤(2)中，设定N个线程的回撤信号均为true。
3.如权利要求1所述的并行搜索方法，其特征在于，所述步骤(3)中，深度递归搜索的过程为沿着馈线段与开关查找节点的过程。
4.如权利要求1所述的并行搜索方法，其特征在于，所述步骤(4)中，若线程的回撤信号为true，则判断回撤路径上是否经历一个开关，若是则设定线程的回撤信号为false，并进入步骤(5);否则，返回上一层递归； 若线程的回撤信号为false，则直接进入步骤(5)。
5.如权利要求1所述的并行搜索方法，其特征在于，所述步骤(5)中，如果对侧节点的计算母线号等于-1，则以对侧节点为输入执行递归，遍历结束后即退出本次递归。
6.如权利要求1所述的并行搜索方法，其特征在于，所述步骤(6)中，如果探头处于加锁的节点，即两个线程的探头发生“碰撞”，则该探头沿着递归路径执行回撤:回撤至递归路径上最近一个开关外侧的节点，即回撤路径上最近一个开关的第二个节点。
【文档编号】H02J4/00GK103618341SQ201310613007
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】马康, 刘军, 刘海涛, 吕广宪 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网辽宁省电力有限公司