配电网拓扑分析方法研究

论文摘要

随着国民经济的不断向前发展,我国城市和农村的用电量都在不断的增加,传统的配电网络结构已经不能满足各行各业的供电需求,电能供需双方的矛盾日益突出,因此迫切需要新的配电管理模式来提高配电管理和运行的自动化水平,以适应当前社会的需求。配电系统是电网运行中直接面向电力最终客户的系统。一个完善、稳定、可靠的配电系统是为客户提供良好服务的可靠保证。配电管理系统（DMS）是为保障电力系统安全、经济、优质运行而开发的信息管理系统。配电网拓扑分析是配电网管理系统中高级分析功能的基础,拓扑分析方法的效率直接影响到整个系统运行效率,所以对配电网的拓扑分析方法进行深入的研究具有非常重要的理论意义和应用价值。本文在总结分析了当前流行的两种拓扑方法的基础上,结合配电网络的特点,针对邻接矩阵法提出了矩阵运算方法和节点两个不同层次的算法优化。对树搜索法,基于在深度搜索的过程中,需要回溯,会增加系统资源的消耗,所以本文采用广度搜索法（BFS）。并在此基础上提出了一种新的加快拓扑分析速度的方法:快速拓扑分析法。一般的树搜索法的优化都是把配电网中的母线分析范围缩小到厂站一级来缩小搜索范围,这样不可避免的会引入“虚电源”的概念。在新的拓扑分析法中,把这个分析的过程分为静态拓扑和动态拓扑两部分,静态拓扑分析过程中形成后续动态拓扑的基础数据,并对其中的节点-开关关联表按首字节排序,这就缩小了数据查找的范围,同时在首次启动系统的时候进行一次全网拓扑分析,并把分析的结果保存到数据库中,作为动态拓扑分析的基础。在动态分析的过程中,则只需要对状态发生变化的开关进行分析,并改变相应的局部拓扑数据即可,不需要对整个电网进行拓扑运算,进一步把分析的范围缩小,从而加快了系统运行的速度。通过在电力可视化资源管理系统（GVMS）中的实例运用和对比分析,新的快速拓扑分析方法加快了高级网络分析的运行速度,适合于大规模的网络实时分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 地理信息系统概述
• 1.1.1 地理信息系统简介
• 1.1.2 地理信息系统的发展
• 1.1.3 地理信息系统发展趋势和研究热点
• 1.2 地理信息在配电系统中的应用
• 1.2.1 配电系统概述
• 1.2.2 配电GIS 应用现状
• 1.2.3 进行配电系统拓扑研究的重要意义
• 1.3 本论文的主要工作
• 第二章 拓扑基础与配电GIS 拓扑问题
• 2.1 图论基础
• 2.1.1 树
• 2.1.2 图和简单图
• 2.1.3 图的代数表示及其特征-矩阵
• 2.1.4 全连通矩阵和连通区域分离
• 2.2 拓扑理论概述
• 2.2.1 拓扑概念
• 2.2.2 树的拓扑
• 2.2.3 图的拓扑
• 2.3 配电网网络分析问题概述
• 2.3.1 基于GIS 拓扑功能的本质
• 2.3.2 基于GIS 拓扑功能的变化
• 2.3.3 国内外拓扑分析发展现状
• 2.4 本章总结
• 第三章 配电网拓扑分析方法
• 3.1 邻接矩阵法拓扑辨识
• 3.1.1 辨识原理
• 3.1.2 辨识步骤
• 3.1.3 邻接矩阵法的缺陷
• 3.2 树搜索法拓扑辨识
• 3.3 算法优化
• 3.3.1 矩阵运算过程优化
• 3.3.2 对节点的优化
• 3.4 本章小结
• 第四章 新的快速拓扑方法
• 4.1 加快拓扑分析速度的新思路
• 4.2 配电网拓扑模型的建立
• 4.3 算法描述
• 4.3.1 数据结构
• 4.3.2 拓扑分析中的中间表和结果表
• 4.4 算法流程
• 4.4.1 静态拓扑分析流程
• 4.4.2 动态拓扑分析流程
• 4.4.3 开关变位分析
• 4.4.4 母线分析
• 4.4.5 电气岛分析
• 4.5 总体流程图
• 4.6 本章总结
• 第五章 快速拓扑分析法的实现与应用
• 5.1 GVMS 电网可视化资源管理系统
• 5.2 电网分析子系统概述
• 5.3 电网分析子系统实现
• 5.3.1 停电及故障分析
• 5.3.2 供电路径分析
• 5.3.3 供电范围分析
• 5.3.4 GVMS 性能测试和比较
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果