[发明专利]一种基于广度优先搜索配电网回路的搜索方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统拓扑结构设计技术领域，特别涉及一种基于广度优先搜索配电网回路搜索的方法。

背景技术

拓扑分析是电力系统基本的分析功能之一，按照电压等级的不同，电力系统可以划分为输电网和配电网，输电网的拓扑搜索主要是形成拓扑母线，线路，形成拓扑岛，建立拓扑模型。由于输电网通常是联网运行，通常只会有一个或者几个拓扑岛，输电网中由于连接紧密，回路数多，因此在输电网的分析计算、控制、调度，通常基于节点电压法，而不是采用回路电流法，分析一般围绕节点导纳矩阵展开。

与输电网不同的是，配电网存在天然的分区特性，馈线是配电网分析的基本单元，通常情况下，馈线辐射运行，在某些特殊情况下，不同馈线之间或者馈线内部成弱环网运行。馈线中包含的电压等级一般是35kV以下，10kV是馈线中最为常见的电压等级，在这个电压等级下，馈线的数目很多，一条馈线一般包含几十上百个节点，以深圳为例，深圳的馈线数目有几万之多，而深圳电网的输电网模型中包含的220kV以上的节点数目在几百这个量级上，可见配电网的管理调度规模之大。

由于配电网中馈线一般呈辐射状运行，就调度运行而言，单条馈线的调度比较简单，但大量的馈线在一起，进行调度控制，则是一项极具挑战性的任务，了解当前运行方式下所管辖的配电网中非辐射运行的馈线，对于尽可能降低电力事故可能性、保障供电质量、提升客户满意度，有着非常重要的意义。由于上述原因，配电网的实时拓扑分析加入了新的内容—配电网回路搜索，即查找特定运行方式下，配电网的回路数目。另外对于配电网的规划设计，也需要优化分段开关个数，确定比较合理的回路数目和电网结构。

深度优先搜索是最为常见的拓扑分析方法，它在输电网拓扑分析中的应用最为广泛，可以快速形成拓扑母线、线段，最终形成拓扑岛。深度优先搜索应用到配电中，取得的效果并不理想，通过深度优先可以获得馈线内的回路，但是对于馈线间的回路，搜索效率低下，甚至某些情况下会出现漏掉某些回路的情况，随着系统规模的增大，所需要的时间无法满足在线分析的需求。另外，深度优先搜索损失了配电网固有的分层特性，得到结果无法直观显示馈线各节点的层次关系。

广度优先搜索最先应用在计算机领域，计算机领域中著名的Dijkstra单源最短路径算法和Prim最小生成树算法都采用了广度优先搜索类似的思想，另外在最短路径或者最短步数上有很多的应用。输电网中广度优先搜索的应用较少，这主要是输电网中一般都是互联运行，电网中的电气岛数目通常只有一两个，由于配电网馈线多，馈线通常辐射运行，广度优先搜索有着天然的优势。

如何充分利用配电网馈线分层、分区特点，研究更为高效的、准确的、能够满足实时计算需求和大规模计算需求的配电网回路搜索方法，是一个值得深入研究的问题。

发明内容

本发明的目的旨在解决现有技术的不足，提出一种基于广度优先搜索配电网回路的搜索方法，本方法搜索速度快，更适用于配电网，可以同时找出配电网馈线内部和馈线之间的回路，可以满足大规模配电网实时计算、控制的要求。

本发明提出的基于广度优先搜索配电网回路搜索的方法，包括以下步骤：

1)对配电网进行建模，将有效的电源点放入集合Gen中，电源点所在节点(称为根节点)的层号设置为1，其他所有节点的层号初始化为-1，初始化连支集合LinkSet为空集；

2)从电源点所在节点开始，进行广度优先搜索，按照搜索的次序设置各个节点的层号，子节点的层号等于父节点的层号加1；在通过第i层节点搜索第i+1层节点的过程中，如果第i层第j个节点N_ij所连接的节点Nm的层号等于-1，则将该节点N_ij的层号设置为i+1，同时设定N_ij为Nm的父节点；如果Nm的层号等于i或者等于i+1，则将N_ij和Nm之间的线段加入到LinkSet中；

3)如果LinkSet为空，则配电网中不含回路，回路搜索结束；否则转入步骤4)；