一种快速获取环形配电网中辐射状拓扑结构的编码方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统优化工程领域，尤其设及一种快速获取环形配电网中福射状 拓扑结构的编码方法。
【背景技术】
[0002] 配电网拓扑结构决定了配电系统的运行方式，它将对电力系统的供电可靠性、经 济性和投资等有很大影响。现代配电网的拓扑结构可W通过改变分段开关和联络开关改变 网络结构。正常或异常运行时，为了实现系统损耗最低、故障快速修复等目标，通常在配电 网保持福射状运行的约束条件下寻找一个最优的拓扑结构。
[0003] 在现代配电网中往往含有大量的分段开关和联络开关，改变运些开关的状态，通 常会产生许多不同的拓扑结构。利用优化捜索方法从运些拓扑解中获得一个满足约束条件 和运行目标的最优拓扑结构就成为了研究热点。一个最佳网络配置的设计是一个多目标、 多约束组合优化问题，可能需要分析多个开关向量的状态，然后找到一个新的适当的配置。 编码方案，作为解决运个优化问题的基础，用一系列的实数组合代码表示网络中所有可能 的拓扑结构，运些拓扑结构也可W称之为拓扑解集。编码空间取决于系统中拓扑结构的个 数，个数越多则表示编码空间越大，从大规模的编码空间中捜到一个最优解需要很长的时 间。此外，编码空间可能存在一定数量的不可行解，运就要求在捜索过程中必须针对每个解 执行有效性检验，从而增加了捜索算法的复杂性。因此一种良好的获取配电网中拓扑解集 的编码方案，对提局优化方法的效率和缩短收敛时间有明显的影响。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提出了一种快速获取环形配电网中福射状拓扑结构 的编码方法，可W用于配电网优化算法中解集空间的确定，其产生的拓扑解只限定在可行 的范围内，降低了优化算法中的寻优空间，且不需要针对每个解进行拓扑放射性(有效性） 检验，减少了算法的运行时间。
[0005] 本发明所采用的技术方案为:所述方法采用W下步骤实现：
[0006] 1)环网开关的获取，所述的环网开关是闭合配电网中所形成环网中的所有的开关 (包含分段开关和联络开关），配电中的可行拓扑结构用断开开关变量表示；
[0007] 2)简化环网；
[000引3)根据环网的确定原则形成环路-开关矩阵；
[0009] 4)根据所设计的有效编码方法的变量选择原则确定编码空间中的变量；
[0010] 5)固定矩阵中的对角元素，按照开关选择原则，得到多个可行拓扑结构的解集空 间。
[0011] 6)分析每个变量中所设及的开关数目，确定每个解集空间中开关组合数。
[0012] 其中，步骤1)，环网开关的获取是根据闭合初始配电网中的所有开关，保留形成回 路的开关，处于回路外的开关不参与编码。
[OOK]步骤2)，环网中η个节点之间的邻接矩阵：
[0014] A=(aij)nXn
[001引取；气;《说留
[0016] 运里，au = 0表示两个节点之间没有支路开关，Qij = l则表示两个节点之间存在有 支路开关。然后保留Dvi含3的T节点，且两个T节点之间的开关合并开关链。
[0017] 步骤3)环网的确定原则是:环网的个数与联络开关个数相等;每个环网中至少包 含了一条联络开关链;环网中含有的开关链的数目最少;若确定某一条联络开关的环网时， 可能同时存在两个或多个开关链个数相同的可能环网，此时取其中含有联络开关链数目最 多的环网。在运种情况下分析每两个环网之间的关联性得到对应的环网-支路矩阵，环网- 开关链矩阵具有对称性的特点，因此每两个关联环网之间有且只有一条共同的支路开关 链，则形成环网-支路矩阵L=Qu)mxm。其中m表示联络开关个数或者是说环网的个数，lij表 示两个环网之间是否存在公共开关链，若存在则lu表示公共链的标号，不存在则为0。
[0018] 步骤4)中设计了多个编码原则，（1)W环网-开关链矩阵的行数m作为初始环网编 码空间的个数，列数为每个编码空间的变量数；（2)为了防止孤岛的出现，同一个开关链中 只能有1个断开的开关；（3)为了防止环路的形成，在每个编码空间中，对角线上的开关链至 少有一个是断开的；（4)矩阵的每一行和每一列中必须至少有一条开关链打开，否则形成回 路。由运些编码规则可W得到初始的编码空间个数W及每个变量可W选择的开关链。如第i 个编码空间，其变量j的选择范围为对角元素[lij](i = j)固定;其它变量的选择范围应为
[0019] 步骤4)中在初始的编码空间形成后，判断每个编码空间中的变量可选支路链之间 是否存在重复元素，若存在会导致产生无效解，通过编码空间分离W消除运些无效解。分离 过程如下：（1)针对确定每个变量时，为了保证不产生无效解，每个变量中的可选元素如果 与其它已固定变量的可选元素有重复时则去掉运一元素，由此形成一个能保证不产生无效 解的编码空间。（2)为了保证解的完整性，若两个变量之间存在有相同的开关链，必须增加 一个与之对应的编码空间。例如:若变量j与k两个变量之间有共同的开关链Lnj，则增加的编 码空间中运两个变量的选择范围分别为:变量j的选择开关链中去掉Lnj，而k的选择开关链 设为Lnj，其它变量的选择开关链与（1)中的保持一致。
[0020] 步骤5)中采用如下计算公式求出网络中多个可行拓扑结构的解集空间的可行解 的组合数：
[0021]
[0022] 其中，h为编码空间的个数，η为变量个数，mhn为每个变量中可W选择的开关个数。
[0023] 本发明的有益效果：
[0024] (1)本发明中对拓扑结构进行简化，降低了网络规模，编码长度缩短；
[0025] (2)参数的个数少，计算简单；
[0026] (3)获取网络中的可行拓扑解时，避免了无效的拓扑解的产生，降低了解集规模； 同时不需要对每一个拓扑解采取可行性校验的措施，节省了运行时间；只需要分析每个编 码空间中变量的组合方式，即可快速的得到网络中所有的可行拓扑解，为配电网的优化算 法提供基础条件。
【附图说明】
[0027] 图1是快速获取环形配电网中福射状拓扑结构的编码方法的流程图；
[0028] 图2是拓扑组合设计流程图；
[0029] 图3是14节点16支路的原始电网结构图；
[0030] 图4是经过环网简化后的14节点16支路电网结构图。
【具体实施方式】
[0031] 参照图1，本发明的整体流程图由环网开关的获取、环网的简化、环路-开关矩阵的 形成、有效编码方案的设计、编码空间的形成构成，拓扑解的获取组成。
[0032] 环网开关的获取是根据闭合初始配电网中的所有开关，保留形成回路的开关，处 于回路外的开关不参与编码所形成。
[0033] 在环网的简化中，节点之间的邻接矩阵和节点的度值矩阵分别为：
[0034] A=(aij)nxn (1)
[0035]
(2)
[0036] 运里，au = 0表示两个节点之间没有支路开关，αυ = 1则表示两个节点之间存在有 支路开关。然后保留Dvi含3的Τ节点，且两个Τ节点之间的开关合并开关链。
[0037] 参照图3,14节点16支路的原始电网结构图，经过上面两个步骤后可W得到图4所 示的结构图，且每条开关链对应的开关数如式(3)所示。
[00 測
（a)
[0039] 环路-开关矩阵是表示了两个回路之间的关系，是在回路形成的基础上获得的。所 取得的回路个数与联络开关链个数相同，每个回路中至少含有一个联络开关链;环网中含 有的开关链的数目最少;若同时存在两个或多个开关链个数相同的可能环网，此时取其中 含有联络开关链数目最多的环网。回路标号如图4所示，每个回路中含有的开关链标号如下 表1。
[0040] 表1回路开关链构造表 Γ 00411
[0042] 根据每两个环网之间是否含有公共开关链的关系，得到环路-开关矩阵L，如式 (4)。
[0043]
[0044] 在矩阵(4)的基础上，可W将网络的拓扑解分解为多个不