[发明专利]基于拓扑分层的配电网单线图自动生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种配电网的绘图方法，特别是一种基于拓扑分层的配电网单线图自动生成方法。

 

背景技术

电气接线图是对电网拓扑状态的可视化表示，是电力系统运行管理中必不可少的图形资料。传统的电网单线图是通过CAD绘图软件手工绘制而成，不仅绘制工作量大，还存在拓扑数据与绘制图形不一致的隐患。

目前，电网单线图自动生成系统主要包括单个厂站电气接线图的自动生成、单条馈线单线图的自动生成和输电网潮流图的自动生成三个方面，这些系统仅能对电网的某些特定部分或在很小区域内自动生成相应的接线图。对于设备数量众多、连接结构复杂的配电网，现有成图系统不能处理超过一定规模的拓扑数据，一次性完整清晰的自动生成与数据一一对应的单线图。

 

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基于拓扑分层的配电网单线图自动生成方法，包括以下步骤：

对初始配电网拓扑结构进行简化，使其仅包括主要的拓扑结构；

获取简化后的配电网拓扑结构的关键节点，生成该配电网拓扑结构的主干骨架；

基于引力—斥力模型对所述关键节点位置进行布局，得到基于引力—斥力的配电网主干骨架结构；

通过电站出线—主干线—T型节点—分支线模型的数据结构来描述配电网拓扑结构；

在电站内设备的拓扑结构基础上完成电站内设备的布局和自动成图；

    分别对所述主干线和所述分支线进行无重叠交叉布线及自动成图；

其中，定义连接有多于两个设备的站外节点为T型节点；定义由T型节点某一分支出发一直到末端都没经过其他T型节点和电站的线路为分支线；将电站处理为虚拟节点；将电站虚拟节点与T型节点一并定义为配电网的关键节点；定义连接任意两关键节点的线路为主干线；将所有关键节点和主干线在遵循原拓扑连接关系下构成的拓扑结构定义为配电网的骨架结构。

较佳地，所述对初始配电网拓扑结构进行简化的方法包括：

1）对于任意两个直接串联的导线设备，将其中一个导线设备的阻抗、长度等特征值并入另一导线设备中，同时删除前一个导线设备，整个过程不中改变原来的拓扑连接关系;

    2)对于任意两个直接串联的开关设备，直接将其中一个开关设备删除，若这两个开关设备中有一个为断路器，则保留该断路器开关设备并删除另一开关设备，整个过程中不改变原来的拓扑连接关系;

3)对于任意拓扑末端不为负荷和变压器的分支，以该末端为起点，删除该支路上的所有设备。

较佳地，所述获取简化后的配电网拓扑结构的关键节点，生成该配电网拓扑结构的主干骨架具体包括以下步骤：

1）通过拓扑遍历方法搜寻出拓扑中的T型节点，并在此基础上以该T型节点为起点向着每条分支线路搜索至末端，确定拓扑结构中所有的分支线；

2)将配电网拓扑中的每个电站抽象为一个虚拟节点，并将所有与该电站有拓扑连接关系的线路转接到该节点上，由此完成电站虚拟节点的获取;

3)由以上两步确定的T型节点与电站虚拟节点构成配电网中的关键节点，由这些节点根据原有拓扑连接关系确定出拓扑中的主干线，由此确定所有关键节点和主干线构成的拓扑;

4)将上一步所确定出的拓扑用CIM模型重新描述，用一导线设备替代该拓扑中的主干线，由此生成一组新的拓扑数据，即为初始配电网拓扑对应的配电网主干骨架结构。

较佳地，所述基于引力—斥力模型对所述关键节点位置进行布局，得到基于引力—斥力的配电网主干骨架结构的方法如下：

1）对任意有直接连接关系的两个节点间计算引力，引力的大小由这对节点间的距离和这两个节点间线路所代表的主干线设备数量决定；

2）对该拓扑中任意两个节点间计算斥力，斥力大小与这对节点间的距离平方成反比，与节点的度成正比；

3）计算每个节点所受引力和斥力的合力，并按此结果改变节点的坐标位置，由此完成配电网骨架结构的布局，确定原拓扑中关键节点的坐标位置。

较佳地，所述电站内设备的布局与自动成图方法如下：

①对每个电站，以母线为遍历起点，以该电站边界为遍历终点，对应每条出线相应生成一个电站出线类对象，并在遍历过程确定该对象部分属性值；

②根据电站出线类对象关联的主干线在主干骨架布局中的位置，将电站内的所有出线分为出线方向向上和出线方向向下的两组；对每一组电站出线，根据各出线所关联主干线的斜率大小按顺序排序，从而确定每个电站出线类对象之间的相对排列位置；