[发明专利]一种高性能电气网络实时拓扑分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能电气网络实时拓扑分析方法，属于电气网络技术领域。

背景技术

在各类电气自动化监控系统应用中，拓扑分析是其他高级分析功能的基础。计算机/通讯设备硬件性能的飞速提升及成熟软件构件技术带来的系统开发成本的下降，使得构建具有数字化数据采集、收发能力的智能设备及自动化仪表的成本得以迅速地降低。在终端智能仪表及低成本/高带宽的现代数字通信技术的支撑下，电力配电网自动化系统顺应智能电网建设的潮流，将越来越多的新建及改造配网自动化系统纳入各级SCADA系统中进行监控，进而使得整个城乡配网系统的自动化程度得到了极大地提高。在各级配网自动化监控系统的监控端后台系统所执行的功能中，无论是馈线自动化、配电网优化运行、配网负荷优化、配电图资系统(AM/FM/GIS)还是自动/人工线路故障分析，都对配线网络的实时可视化显示提出了越来越高的要求。随着GIS系统(地理信息系统)支持被逐步引入到配网拓扑分析中来，主流的配网线路的拓扑分析系统已经能够与Arc/Info/MapInfo进行无缝集成。图元定义也基本实现了对象化，系统的通用性及软件界面的友好性也越来越受到重视。其中对于配网线路的拓扑分析及实时状态刷新(拓扑着色)成为上述各相关技术的重要基础。

传统的拓扑分析及优化方法大多需要在开关动作需要对全部电气网络重新计算，不会考虑前一次电气网络的状态和特点，主要方法有：

1)主要针对邻接矩阵自乘得到全连通矩阵这一过程进行优化，该类方法仍然采用矩阵自乘的方法。如：邻接矩阵准平方法中，仅需通过一次矩阵平方运算便得到全连通矩阵。但对于一个n阶方阵代价仍然很大，而且该方法还要进行行扫描；

2)通过具有特殊含义的矩阵进行维护。在关联矩阵标记法中，提出了一种根据回路矩阵来进行拓扑分析的方法，其避免了邻接矩阵的自乘运算，但需要实时的维护回路矩阵、树支、连支集合的判断和删减并且需要根据树支和连支的情况先判断再进行搜索，复杂度仍然较高且不利于在计算机上实现；

3)对电气网络执行BFS(广度优先搜索)操作：2012年1月18日中国专利数据库中公开了一件专利名称为“基于广度优先遍历的配网带电状态计算方法”，其专利号为：201110295318.3，该方法从电源区域出发，遍历所有与电源区域连通的区域，从而得到所有的带电区域。虽然该方法复杂度较低，只在最不理想的情况下才遍历所有的区域，但其要求分别从不同的电源区域分别遍历，每次开关动作都要遍历一次，其中包含大量的重复操作；且无法查询电气岛的组成，不利于扩展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高性能电气网络实时拓扑分析方法，解决现有技术中电网拓扑分析方法复杂度较高、可扩展性不强、实时性不高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高性能电气网络实时拓扑分析方法，包括如下步骤：

步骤一：用节点表示电气网络中的某一区域，各节点区域的所有元器件同时带电或失电；用节点间连线的有无表示连接两节点的开关闭合与断开；

步骤二：在所有节点与开关均未连接时，进行电气网络配置，包括：配置节点、配置节点包含信息及配置关联矩阵S；

步骤三：配电网络的静态分析：在电气网络投入使用前，根据电气网络的开关状态以及关联矩阵S，创建电气网络的邻接矩阵C及全连通矩阵L；

步骤四：配电网络的动态分析：根据电气网络的改变分为开关闭合和开关断开两种情况：

情况一：开关闭合状态分析：

当开关闭合时，先根据关联矩阵S得到开关连接的两个节点i和j的信息，更新节点包含信息以及邻接矩阵中元素C_ij、C_ji的值；

查询全连通矩阵的第i行及第j行，对两行元素中位于相同列的元素进行或操作，得到一个全新的含有n个元素的数组T，即T_k＝L_ik||L_jk，T中所有为带电状态为连通的元素的集合即为新得到的电气岛c；

将数组T重写到全连通矩阵中的第k行，k为所有T_k处于连通状态时k的值，此时得到的新的邻接矩阵和全连通矩阵即为开关闭合后的邻接矩阵和全连通矩阵；

情况二：开关断开状态分析：

当开关断开时，先根据关联矩阵S得到开关连接的两个节点i和j的信息，更新节点包含信息以及邻接矩阵中元素C_ij、C_ji的值；