[发明专利]一种面向配电网形态演化的通用算例生成方法

权利要求书

1.一种面向配电网形态演化的通用算例生成方法，其特征在于，包括，首先，生成随机点矩阵及网络边长，确定随机点的连接方式，随后利用由随机点的伸缩和旋转构成的仿射变换方式判定最终节点坐标，从而产生仿真算例网络的拓扑结构；然后，利用二次变电站安装容量生成器确定每个叶节点安装容量值，选取网络导线截面系列，产生仿真算例网络的通用电气特性；最后，根据电网分布式电源渗透率及潮流计算结果，随机生成若干含分布式电源的配电网通用算例；

所述的生成随机点矩阵及网络边长，确定随机点的连接方式，随后利用由随机点的伸缩和旋转构成的仿射变换方式定最终节点坐标，从而产生仿真算例网络的拓扑结构，包括如下步骤：

1)输入数据，包括真实网络的类型和区域面积、节点总数、次变电站的数目和容量、主变电站引出的馈线数目、真实网络边长分布的概率密度函数拟合参数和节点度数分布；

2)根据真实网络的区域面积，生成一个正方形仿真区域；

3)选取一个随机种子，利用线性同余法产生一个包含M个随机点的矩阵；基于真实网络边长分布的概率密度函数拟合参数构造各层的网络边长的随机生成器；

4)将随机点矩阵中的第一个随机点直接放置在正方形仿真区域内，第一个随机点的坐标记为(x₁,y₁)，为正方形仿真区域内的第一个节点，并将该节点设为主变电站，从该节点引出的馈线数记为k_max，正方形仿真区域内已生成的仿真网络的节点数n＝1；

5)将随机点矩阵中的第m个随机点暂时放置在正方形仿真区域内，第m个随机点的坐标记为(x_o,y_o)，m＝2,3,......,M，判断正方形仿真区域内已生成的仿真网络的节点数n是否大于网络的馈线数k_max，若是，则对k_max个馈线进行编号，进入步骤7)；否则，进行步骤6)；

6)设定正方形仿真区域内当前第m个随机点距设为主变电站的第一个随机点的距离最近，将第m个随机点与主变电站直接相连，计算两点之间的距离d_o，确定当前第m个随机点所属层，利用该层的网络边长的随机生成器生成一个边长d_r，以第一个节点(x₁,y₁)为中心，根据如下公式对当前第m个随机点进行伸缩变换，变换后的点即为正方形仿真区域内的第n个节点，n＝m

(x_r,y_r)表示第n个节点的最终坐标，f表示伸缩变换因子，(x_o,y_o)表示第m个随机点的坐标；

令m＝m+1，n＝n+1，回到步骤5)；

7)通过计算除第一个节点外的已生成的其他节点与当前第m个随机点的直线距离，确定距当前第m个随机点的最近点(x_near,y_near)，并计算两点的距离d_o；

8)定义newT，判断当前第m个随机点与最近点(x_near,y_near)相连是否产生新的T形节点，若是，则newT＝1，否则newT＝0，newT的取值与最近点(x_near,y_near)的现有节点度数k_near有关，表示如下：

为满足实际分支率，计算n个节点需产生的T形节点个数NumT_n，计算公式如下：

NumT_n＝round(BR×n)                            (4)

则当前网络允许增加的T形节点个数△NumT_n为：

△NumT_n＝NumT_n-NumT_n-1                          (5)

判断newT与△NumT_n是否相等，若是则进步骤9)，否则舍弃当前第m个随机点，返回步骤5)；

9)确定当前第m个随机点所属层，利用该层的网络边长的随机生成器生成一个边长d_r，以最近点(x_near,y_near)为中心，根据如下公式对当前第m个随机点进行伸缩变换，

(x_r,y_r)表示第m个随机点进行伸缩变换后的坐标，f表示伸缩变换因子，(x_o,y_o)表示第m个随机点进行伸缩变换前的坐标，(x_near,y_near)表示第m个随机点的最近点；

10)检查伸缩变换后的第m个随机点(x_r,y_r)是否位于正方形仿真区域内，且除第一个节点外的已生成的其他节点与伸缩变换后的第m个随机点(x_r,y_r)的最近点是否仍是(x_near,y_near)，若是，则进入步骤11)，否则，以10度为单元，围绕所述最近点将伸缩变换后的第m个随机点(x_r,y_r)旋转角度θ，θ的计算公式如下：

θ＝f_rot×(π/18),f_rot＝1,2,...,36                        (9)

f_rot表示旋转程度系数；

对伸缩变换后的第m个随机点(x_r,y_r)旋转角度θ后的坐标如下：

(x_r',y_r')表示对伸缩变换后的第m个随机点(x_r,y_r)旋转角度θ后的坐标，(x_r,y_r)表示伸缩变换后的第m个随机点的坐标，(x_near,y_near)表示除第一个节点外的已生成的其他节点与伸缩变换后的第m个随机点(x_r,y_r)的最近点；

直至旋转后的第m个随机点(x_r',y_r')位于正方形仿真区域内，且除第一个节点外的已生成的其他节点与旋转后的第m个随机点(x_r',y_r')的最近点仍是(x_near,y_near)，进入步骤11)；若当f_rot＝36时，旋转后的第m个随机点(x_r',y_r')仍位于正方形仿真区域外，且除第一个节点外的已生成的其他节点与旋转后的第m个随机点(x_r',y_r')的最近点不是(x_near,y_near)，则返回步骤5)；

11)根据最近点属于哪一个馈线，判断当前第m个随机点所属的馈线组别，并且判断该馈线组上的所有节点之间的连接是否符合最小生成树连接，若是，则第n个节点的最终坐标(x_m,y_m)等于当前第m个随机点的坐标，并将第n个节点与第m个随机点的最近点相连，保存第n个节点及第n个节点连接情况，则n＝n+1，进入步骤12)；否则增大θ值，继续旋转第m个随机点(x_r,y_r)，直至满足该馈线组上的所有节点之间的连接符合最小生成树连接，进入步骤12)；若θ增加到360度仍无法满足该馈线组上的所有节点之间的连接符合最小生成树连接，则舍弃当前第m个随机点，将最近点的度数还原，返回到步骤5)；

12)判断n是否大于输入的节点总数，是则正方形仿真区域构成最终的仿真网络拓扑，并保存，否则返回步骤5)；

其中，步骤6)、9)、10)和11中对随机点进行的伸缩和旋转变换均属于仿射变换。