一種基于路徑可達性的配電網樹狀拓撲約束判斷方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明專利是一種基于路徑可達性的配電網樹狀拓撲約束判斷方法，屬于配電網結構領域。
【背景技術】
[0002]第三次工業(yè)革命將是互聯網對能源行業(yè)帶來的沖擊，能源互聯網是以電力系統(tǒng)為核心，以互聯網及其它前沿信息技術為基礎，以分布式可再生能源為主要一次能源，與天然氣網絡、交通網絡等其它系統(tǒng)深入結合而形成的新的能源利用體系。隨著經濟、社會和文化的不斷發(fā)展，負荷接入逐年增加，以及能源互聯網形勢下分布式電源的接入，導致配電網的網絡結構日趨復雜，2015年的新一輪電力體制改革方案重視配電側的改革，而配電網拓撲結構的分析是配網可靠性、安全性和穩(wěn)定性分析以及配電網改造的基礎，配電網具有特殊的結構和運行方式，閉環(huán)連接和開環(huán)運行。配電網是輻射運行，即配網運行時，每條饋線都可被抽象成一個樹狀網絡。樹狀拓撲具有特定性質，即樹狀拓撲的充分必要條件為節(jié)點數比支路數多I的連通圖。配電網中饋線數目多且連接復雜，存在不聯絡饋線、手拉手接線、N供一備接線和饋線間互聯絡的節(jié)點過多的非典型接線等多種接線情況，當發(fā)生故障時配網結構需要重構，并且有可能出現一個甚至多個被隔離的停電區(qū)域，僅僅用該特定性質，不便于描述配電網運行時的樹狀拓撲結構。本發(fā)明提供一種適用于復雜接線配電網和故障重構過程的樹狀拓撲約束實現方法。

【發(fā)明內容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明提出一種基于路徑可達性的配電網樹狀拓撲約束判斷方法，該方法適用于典型接線、非典型接線和含分布式電源以及故障重構的配電網；
(1)一種基于路徑可達性的配電網樹狀拓撲約束判斷方法，主要包括以下步驟:
(2)獲取配電網中各饋線電源節(jié)點間的路徑；
(3)獲取配電網中的回路；
(4)列寫各饋線電源節(jié)點在可達矩陣中對應元素的計算表達式，令表達式的值為O;
(5)列寫各回路的支路開關狀態(tài)變量“與”運算的表達式，令該表達式的值為O;
(6)本發(fā)明的基于路徑可達性的配電網樹狀拓撲約束編程實現方法，將配電網中支路開關開合狀態(tài)賦以0/1值，獲取配電網中各條饋線的電源節(jié)點間的路徑，電源節(jié)點之間應不可達，對應的計算表達式應為O;獲取配電網中的所有可能形成的回路，得到各回路上的支路開關狀態(tài)的“與”運算的計算表達式，該表達式的計算結果應為O。
【附圖說明】
[0004]圖1為一個實施例的兩條饋線經兩條聯絡線在不同節(jié)點聯絡的且同一饋線內部存在聯絡支路的配網拓撲結構連接圖。
【具體實施方式】
[0005]為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖以及具體的實施例，對本發(fā)明的技術方案作進一步地描述；
基于路徑可達性的配電網樹狀拓撲約束判斷方法，具體包括如下內容:
(1)將配網中所有支路的開關開合狀態(tài)賦值0/1，值存儲在支路狀態(tài)矩陣X中，X是以支路狀態(tài)為對角線元素所構成的對角線矩陣，對角線元素為其^上=1，2，-_，1;1為網絡中支路總數，當支路運行時Xk=I，支路斷開時Xk=O ；
(2)獲取配電網中任兩條饋線電源節(jié)點SdPSj之間的路徑集合pSl—Sj，pSl—由電源節(jié)點Si和Sj之間可能的各條路徑paths1-Sjm組成，paths1-Sjm表達式為:
paths1-sjm={Lk Lk是電源節(jié)點Si和Sj之間第m條路徑上的支路}；
PS1-Sj的表達式為:
ps1-sj={paths1-Sjm I paths1-Sjm是電源節(jié)點之間的第m條路徑};
通過路徑上支路開關狀態(tài)值的“與”運算，當兩節(jié)點間的路徑不止一條時，將各條路徑“與”運算得到的結果進行“或”運算，最終計算得到兩節(jié)點是否可達，O表示兩節(jié)點不可達，I表示兩節(jié)點可達，計算結果可存儲在可達矩陣中；
可達矩陣是一個η階方陣(η為節(jié)點數)，其表達式為:
C_ [ i sConne c ? ed1-j ] ηχη，
其中isConnected1-j是布爾函數，表示節(jié)點i是否可達節(jié)點j，isConnected1-j=l表示可達，i sConnec tedi—j=0表示不可達;先求得i和j之間的第m條路徑pathi—加的支路開關狀態(tài)變量之積，再求各條路徑變量相乘的結果求并集，最終得到的結果就是isConnected^的值，它表示節(jié)點i是否可達節(jié)點j，isConnectedi—j=l表示可達，isConnectedi—j=0表示不可達；配電網輻射運行要求任意兩條饋線的電源節(jié)點不可達，即:i sConnecteds1-sj I Si, sjes, Si^Sj-O，
其中S為電源節(jié)點的集合；
(3)獲取配電網中回路集合Loop，回路集合的表達式為:
Loop={loopi, loop2,..., loopk,.■■，loopz}，
其中10pk表示第k個回路上的支路的集合，Z表示配電網中最多可能形成的回路的個數;10pk的表達式為:
loopk={Lk Lk是第k個回路中的支路};
通過所有支路開關狀態(tài)值的“與”運算，根據計算結果判斷回路改回路是否形成，計算公式為:
isLooped10pk= Π Xj，jeloopk，10pkELoop，
i sLoopedicraPk=0表示第k條回路不形成，i sLooped10Pk=l表示第k條回路形成；
配電網運行的樹狀拓撲約束要求不存在回路，即:
I sLooped10pk 10pkeLoop-O ;
對于圖1所示的簡單配電網拓撲圖實施例，“N”代表節(jié)點，“L”代表支路，實線為常閉的分段開關支路，虛線為常開的配有聯絡開關的聯絡線，NlOO和N105是電源節(jié)點，饋線Fl和F2通過聯絡支路L109和LI 12相連接，饋線Fl內部有聯絡支路LI 10，饋線F2內部有聯絡線L108 ； 獲取電源節(jié)點NlOO和N105之間的路徑:
pathN10-N15i={L100，L103，L109，L107，L104}，path_o-niq52={L100，L103，L109，L108，L106，L105，L104}，pathN10-ni〇53={L100，L103，LI 10，LI 11，L106，L105，L104}，path_o—_54={L100，L103，L110，L111，L108，L107，L104}，pathN10-N155={L100，LlOl，L102，LI 10，L109，L107，L104}，path_o—_56={L100，L101，L102，L110，L109，L108，L106，L105，L104}path_o-_57={L100，L101，L102，L111，L108，L107，L104}，pathN10-N158={L100，LlOl，L102，LI 11，L106，L105，L104};
所以電源節(jié)點NlOO和N105之間的路徑集合pN1Q()-N1()5為:
PN100-N105={pathN100-N1051，pathN100-N1052 ,pathN100-N1053 ,pathN100-N1054 , pathN100-N1055，pathN100-N1056，pathN100-N1057，pathN100-N1058};
獲取配電網拓撲圖中的回路: loopi={L101，L102，L110，L103}， loop2={L101，