一种基于广度优先搜索配电网回路的搜索方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于广度优先搜索配电网回路搜索的方法，属于电力系统拓扑结构设计【技术领域】。首先建立配电网模型，初始化馈线根节点的层号为1，其他节点层号初始化为-1，连支集合初始化为空集；从根节点开始，进行广度优先搜索，依次设定节点的层号和上下层节点的父子关系，在通过第i层节点搜索第i+1层节点的过程中，如果搜索到的节点层号不为-1或者i-1，则将该节点即当前搜索节点之间的线段加入到连支集合中；如果连支集合为空集，否则连支中的线段数目就是配电网的回路数，遍历连支集合中的线段，从线段两端节点向上搜索，直到两节点的父节点为同一节点或根节点则停止，经历过的路径即为回路。本方法可以快速、准确的分析出配电网中的回路。
【专利说明】-种基于广度优先搜索配电网回路的搜索方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统拓扑结构设计【技术领域】，特别涉及一种基于广度优先搜索配 电网回路搜索的方法。
【背景技术】
[0002] 拓扑分析是电力系统基本的分析功能之一，按照电压等级的不同，电力系统可以 划分为输电网和配电网，输电网的拓扑搜索主要是形成拓扑母线，线路，形成拓扑岛，建立 拓扑模型。由于输电网通常是联网运行，通常只会有一个或者几个拓扑岛，输电网中由于连 接紧密，回路数多，因此在输电网的分析计算、控制、调度，通常基于节点电压法，而不是采 用回路电流法，分析一般围绕节点导纳矩阵展开。
[0003] 与输电网不同的是，配电网存在天然的分区特性，馈线是配电网分析的基本单元， 通常情况下，馈线辐射运行，在某些特殊情况下，不同馈线之间或者馈线内部成弱环网运 行。馈线中包含的电压等级一般是35kV以下，10kV是馈线中最为常见的电压等级，在这个 电压等级下，馈线的数目很多，一条馈线一般包含几十上百个节点，以深圳为例，深圳的馈 线数目有几万之多，而深圳电网的输电网模型中包含的220kV以上的节点数目在几百这个 量级上，可见配电网的管理调度规模之大。
[0004] 由于配电网中馈线一般呈辐射状运行，就调度运行而言，单条馈线的调度比较简 单，但大量的馈线在一起，进行调度控制，则是一项极具挑战性的任务，了解当前运行方式 下所管辖的配电网中非辐射运行的馈线，对于尽可能降低电力事故可能性、保障供电质量、 提升客户满意度，有着非常重要的意义。由于上述原因，配电网的实时拓扑分析加入了新的 内容一配电网回路搜索，即查找特定运行方式下，配电网的回路数目。另外对于配电网的规 划设计，也需要优化分段开关个数，确定比较合理的回路数目和电网结构。
[0005] 深度优先搜索是最为常见的拓扑分析方法，它在输电网拓扑分析中的应用最为广 泛，可以快速形成拓扑母线、线段，最终形成拓扑岛。深度优先搜索应用到配电中，取得的 效果并不理想，通过深度优先可以获得馈线内的回路，但是对于馈线间的回路，搜索效率低 下，甚至某些情况下会出现漏掉某些回路的情况，随着系统规模的增大，所需要的时间无法 满足在线分析的需求。另外，深度优先搜索损失了配电网固有的分层特性，得到结果无法直 观显示馈线各节点的层次关系。
[0006] 广度优先搜索最先应用在计算机领域，计算机领域中著名的Dijkstra单源最短 路径算法和Prim最小生成树算法都采用了广度优先搜索类似的思想，另外在最短路径或 者最短步数上有很多的应用。输电网中广度优先搜索的应用较少，这主要是输电网中一般 都是互联运行，电网中的电气岛数目通常只有一两个，由于配电网馈线多，馈线通常辐射运 行，广度优先搜索有着天然的优势。
[0007] 如何充分利用配电网馈线分层、分区特点，研究更为高效的、准确的、能够满足实 时计算需求和大规模计算需求的配电网回路搜索方法，是一个值得深入研究的问题。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的旨在解决现有技术的不足，提出一种基于广度优先搜索配电网回路 的搜索方法，本方法搜索速度快，更适用于配电网，可以同时找出配电网馈线内部和馈线之 间的回路，可以满足大规模配电网实时计算、控制的要求。
[0009] 本发明提出的基于广度优先搜索配电网回路搜索的方法，包括以下步骤：
[0010] 1)对配电网进行建模，将有效的电源点放入集合Gen中，电源点所在节点（称为 根节点）的层号设置为1，其他所有节点的层号初始化为-1，初始化连支集合LinkSet为空 集；
[0011] 2)从电源点所在节点开始，进行广度优先搜索，按照搜索的次序设置各个节点的 层号，子节点的层号等于父节点的层号加1 ;在通过第i层节点搜索第i+Ι层节点的过程 中，如果第i层第j个节点所连接的节点Nm的层号等于-1，则将该节点的层号设置 为i+Ι，同时设定\为Nm的父节点；如果Nm的层号等于i或者等于i+Ι，则将\和Nm之 间的线段加入到LinkSet中；
[0012] 3)如果LinkSet为空，则配电网中不含回路，回路搜索结束；否则转入步骤4);
[0013] 4)遍历LinkSet,其中第k条线段LinkSetk的两个端点为N 2，如果N2的层 号相同，则依次获取A，N2的父节点，判断％，N 2父节点是否满足以下两条件之一 ：ΙΝρ N2父 节点为同一节点，2任意一个父节点的层号为1(根节点）；如果不满足，则以两个父节点为 起点进行搜索，直至满足上述条件之一，将搜索经过的线段加上LinkS etk构成回路，如果满 足条件1，则表示该回路是馈线内部成环；否则是不同馈线之间成环，完成搜索；如果K，N 2 父节点层号不同，则转入5);
[0014] 5)假设Ni点层号大于N2点层号，则获取Ni父节点N3,以N 3、N2作为起点，进行步 骤4)中的操作，步骤4)中搜索经过的线段加上LinkSet k，再加上N1?N3之间的线段构成 整个回路上的线段。
[0015] 本发明提出的基于广度优先搜索配电网回路搜索的方法优点是，可以同时找出馈 线之间和馈线内部的回路，与基于深度优先搜索的配电网回路搜索相比，该方法速度更快， 更适用于配电网，即使对于上千级别的大规模配电网，仍然可以满足实时计算、控制的要 求。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是本发明实施例所用配电网拓扑示意图。
【具体实施方式】
[0017] 本发明提出的基于广度优先搜索配电网回路搜索的方法，结合附图及实施例详细 说明如下：
[0018] 本发明提出的基于广度优先搜索配电网回路搜索的方法，包括以下步骤：
[0019] 1)对配电网进行建模，将有效的（正常运行的）电源点放入集合Gen中，电源点所 在节点（称为根节点）的层号设置为1，其他所有节点的层号初始化为-1，初始化连支集合 LinkSet为空集；
[0020] 2)从电源点所在节点开始，进行广度优先搜索，按照搜索的次序设置各个节点的 层号，子节点的层号等于父节点的层号加1;在通过第i层节点搜索第i+ι层节点的过程 中，如果第i层第j个节点所连接的节点Nm的层号等于-1，则将该节点的层号设置 为i+Ι，同时设定\为Nm的父节点；如果Nm的层号等于i或者等于i+Ι，则将\和Nm之 间的线段加入到LinkSet中；
[0021] 3)如果LinkSet为空，则配电网中不含回路，回路搜索结束；否则转入步骤4);
[0022] 4)遍历LinkSet,其中第k条线段LinkSetk的两个端点为N 2，如果N2的层 号相同，则依次获取A，N2的父节点，判断％，N 2父节点是否满足以下两条件之一 ：ΙΝρ N2父 节点为同一节点，2任意一个父节点的层号为1(根节点）；如果不满足，则以两个父节点为 起点进行搜索，直至满足上述条件之一，将搜索经过的线段加上LinkS etk构成回路，如果满 足条件1，则表示该回路是馈线内部成环；否则是不同馈线之间成环，完成搜索；如果K，N 2 父节点层号不同，则转入步骤5);
[0023] 5)假设&点层号大于N2点层号，则获取&父节点N3，以N 3、N2作为起点，进行步 骤4)中的操作，步骤4)中搜索经过的线段加上LinkSet k，再加上N1?N3之间的线段构成 整个回路上的线段。
[0024] 实施例
[0025] 实施例所用的电网模型做简要说明，图1所示的电网模型中共有两条馈线，馈线1 和馈线2,其中馈线1包括9个节点1、2、3、4、5、6、7、8、9，馈线2包括9个节点1'、2'、3'、 4'、5'、6'、7'、8'、9'，其中节点9和8'之间是联络开关，下面分析中，会分别分析节点9和 8'之间的联络开关闭合和打开两种情况下回路搜索情况。
[0026] 对上述配电网按照下列步骤进行回路搜索，
[0027] 1)对配电网进行建模，将有效的电源点放入集合Gen中，电源点所在节点（称为 根节点）的层号设置为1，其他所有节点的层号初始化为-1，初始化连支集合LinkSet为空 集；本实施例所用的电网模型如图1所示，电网模型中共有两条馈线，馈线1和馈线2,其中 馈线 1 包括 9 个节点 1、2、3、4、5、6、7、8、9，馈线2包括9个节点1'、2'、3'、4'、5'、6'、7'、8'、 9'，所有的节点均是有效节点，其中节点9和8'之间是联络开关，两条馈线对应两个电源 点，对应的馈线根节点为节点1和Γ，放在集合Gen中，将连支集合LinkSet初始为空集；
[0028] 两条馈线对应两个电源点，对应的馈线根节点为节点1和Γ，它们的层号置为1， 其他所有节点 2、3、4、5、6、7、8、9, 2'、3'、4'、5'、6'、7'、8'、9'，的层号初始化为-1。
[0029] 2)从电源点所在节点开始，进行广度优先搜索，按照搜索的次序设置各个节点的 层号，子节点的层号等于父节点的层号加1 ;在通过第i层节点搜索第i+Ι层节点的过程 中，如果第i层第j个节点所连接的节点Nm的层号等于-1，则将该节点的层号设置 为i+Ι，同时设定\为Nm的父节点；如果Nm的层号等于i或者等于i+Ι，则将\和Nm之 间的线段加入到LinkSet中；
[0030] 本实施例中当节点9和8'之间的联络开关打开时，对于从节点1，2进行广度优先 搜索，设置各个节点的层号如下表所示
[0031] 表19和8'之间的联络开关打开，广度优先搜索得到的节点层号
[0032]
【权利要求】
1.本发明涉及一种基于广度优先搜索配电网回路搜索的方法，其特征在于，该方法包 括以下步骤： 1) 对配电网进行建模，将有效的电源点放入集合Gen中，电源点所在节点的层号设置 为1，其他所有节点的层号初始化为-1，初始化连支集合LinkSet为空集； 2) 从电源点所在节点开始，进行广度优先搜索，按照搜索的次序设置各个节点的层号， 子节点的层号等于父节点的层号加1 ;在通过第i层节点搜索第i+Ι层节点的过程中，如果 第i层第j个节点&所连接的节点Nm的层号等于-1，则将该节点&的层号设置为i+1， 同时设定\为Nm的父节点；如果Nm的层号等于i或者等于i+1，则将\和Nm之间的线 段加入到LinkSet中； 3) 如果LinkSet为空，则配电网中不含回路，回路搜索结束；否则转入步骤4); 4) 遍历LinkSet，其中第k条线段LinkSetk的两个端点为&，N2，如果&，队的层号相 同，则依次获取Κ，N 2的父节点，判断&，N2父节点是否满足以下两条件之一 ：I%，N2父节点 为同一节点，2任意一个父节点的层号为1 ;如果不满足，则以两个父节点为起点进行搜索， 直至满足上述条件之一，将搜索经过的线段加上LinkSet k构成回路，如果满足条件1，则表 示该回路是馈线内部成环；否则是不同馈线之间成环，完成搜索；如果K，N2父节点层号不 同，则转入5); 5) 假设&点层号大于N2点层号，则获取&父节点N3，以N3、N 2作为起点，进行步骤4) 中的操作，步骤4)中搜索经过的线段加上LinkSetk，再加上N1?N3之间的线段构成整个 回路上的线段。
【文档编号】G06Q50/06GK104143161SQ201410379805
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2014年8月4日
【发明者】易勇强, 柳涛, 贺彦, 奚建飞, 袁捷, 罗汉, 张鹏, 郭伟 申请人:中国南方电网有限责任公司, 航天科工深圳（集团）有限公司