电力网络拓扑分析在图元编辑软件中的应用及配电网络重构方法的研究

论文摘要

随着我国科学技术的飞速发展和广泛应用,电力工程科学和技术有了突飞猛进的发展,尤其是计算机技术在电力网络在线调度和控制中的应用已经十分普遍。电力市场化改革也对电力网络安全控制提出了更高的要求。这些变化要求我们能对电力网络进行更全面、更快速、更精确的计算和分析,这需要电力网络计算机分析理论和方法的支持,在这样的背景下该课题自然而然被提上研究议程。本文利用Visual C++作为开发平台,对电力网络分析软件进行开发与设计,建立了电力网络图元编辑软件的图形平台框架,实现了图形软件的基本模型,并基于图形模型实现了面向对象的图元数据结构设计。实现了图形编辑功能,创建了用于图片操作的菜单栏,并设计整个电力系统电气计算所需要的各种图形元件,包括母线、输电线、断路器、开关、发电机、负荷、变压器、电抗器和电容器等。在软件图形平台上可以绘制和编辑电力系统的电气接线图。在电力系统图形编辑过程中,实现了图形的属性页管理,使复杂的电力系统结构清晰显示,并可以根据需要修改图元的元件参数和图形参数。完成了图元名称、相关参数和数据信息的存储功能及图片文件的保存功能。对电力网络拓扑结构进行分析,自动生成元件的连接关系。通过图形化界面和消息传递实现图形和计算数据的交换和统一。本文采用基于二叉树的方法进行拓扑分析。首先对电力系统接线图进行编号,形成图的结构；然后将图转换为树的结构；最后将树的结构转换为二叉树的结构。利用二叉树链接存储结构使节点的遍历效率得到大幅度的提高,增强了电力网络计算与分析的效率。对配电网络重构算法进行深入的研究。本文利用改进的支路交换算法实现配电网络重构。传统的支路交换算法每次只考虑一个联络开关,因此需要频繁计算潮流,导致处理时间较长、处理过程繁琐。本文采用的算法对多个独立拓扑调整进行一次处理,并且简化最佳转移负荷的计算公式,使处理时间大大缩短并且简化了计算过程。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 电力系统概述
• 1.1.2 电力网络拓扑分析特点及作用
• 1.1.3 面向对象技术的发展及其在电力系统中的应用现状
• 1.1.4 配电网络重构意义
• 1.2 课题研究内容及意义
• 1.2.1 课题研究内容
• 1.2.2 课题研究意义
• 1.3 本文的组织结构
• 第2章 基于面向对象技术的电力网络图元编辑软件设
• 2.1 电力网络图元编辑软件设计目标
• 2.1.1 电力系统辅助分析软件分类
• 2.1.2 图元编辑软件开发定位
• 2.2 面向对象技术在图元编辑软件中的应用思想
• 2.2.1 面向对象程序设计方法
• 2.2.2 面向对象的基本概念
• 2.3 电力网络图元编辑软件的总体设计
• 2.3.1 软件需求分析
• 2.3.2 开发环境与平台
• 2.3.3 界面设计
• 2.3.4 图元模型及图元类设计
• 2.3.5 绘制方式设计
• 2.3.6 数据管理
• 2.3.7 矢量图
• 2.4 电力网络图元编辑软件的具体实现
• 2.4.1 图形元素绘制的实现方法
• 2.4.2 鼠标绘图
• 2.4.3 图元绘制的实现
• 2.4.4 图元连接识别的实现
• 2.4.5 序列化与反序列化
• 2.5 软件测试
• 2.6 小结
• 第3章 电力网络拓扑分析及其在图元编辑软件中的实现
• 3.1 图论基础
• 3.1.1 图的基本概念
• 3.1.2 图的运算
• 3.1.3 图的表示
• 3.2 拓扑分析基本概念
• 3.2.1 树的拓扑
• 3.2.2 图的拓扑
• 3.3 电力网络拓扑分析基础
• 3.3.1 电力网络拓扑定义
• 3.3.2 电力网络拓扑基本概念
• 3.4 电力网络拓扑分析方法
• 3.4.1 搜索法
• 3.4.2 矩阵法
• 3.5 图元编辑软件中的拓扑分析方法
• 3.5.1 拓扑分析方法比较
• 3.5.2 二叉树的基本概念
• 3.5.3 基于二叉树的电力网络拓扑分析方法
• 3.5.4 算法流程
• 3.5.5 算法仿真效率比较
• 3.6 小结
• 第4章 基于改进支路交换算法的配电网络重构方法研究
• 4.1 配电网络重构基础
• 4.1.1 配电网络重构定义
• 4.1.2 网络重构方法
• 4.2 配电网络重构的数学模型
• 4.2.1 目标函数
• 4.2.2 约束条件
• 4.3 支路交换算法
• 4.3.1 基本原理
• 4.3.2 方法特点
• 4.4 改进支路交换算法
• 4.4.1 基本原理
• 4.4.2 算法流程
• 4.4.3 方法优点
• 4.5 实例分析
• 4.5.1 通辽地区右中一次变配电系统
• 4.5.2 系统重构前后开关配置方案
• 4.5.3 计算结果
• 4.6 小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士期间所取得的成果