[发明专利]基于扇形的变电站为中心配电网单线图初始布局计算方法

摘要

本发明公开了一种基于扇形的变电站为中心配电网单线图初始布局计算方法，本发明是一种全新的配电网模型；对于该模型，其最大的优势是将变电站所有10kV馈线的单线图，按照辐射状，全部绘制在一个平面上；其困难就是该图形的自动生成方法；采取力导法是计算该单线图的最好方法，但是力导法是一种基于初始布局的方法，如果有良好的初始布局，则将大大加快力导计算的速度，并且获取高质量的最终布线图；目前没有人研究过变电站为中心配电网单线图的自动生成问题；本文提出的基于扇形的变电站为中心配电网单线图初始布局计算方法，为变电站为中心配电网单线图的自动生成提供了优良的初始布局。

主权项

1.基于扇形的变电站为中心配电网单线图初始布局计算方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤1.基于单馈线静态拓扑分析，建立支线模型，其中选择最长的支线作为一级支线，生成所有单馈线的线路等级表与节点顺序表；首先，设置节点间初始距离dis＝200；接着，将一级支线固定在x轴正方向；为使得馈线形成的扇面较小，从原点(0，0)出发，第一个节点离原点选择为5倍dis；其后的各节点横坐标按顺序依次累加dis，而纵坐标始终为0；二级支线各节点坐标：从一级支线节点坐标取到第i条二级支线起始节点坐标(x_i，y_i)，第i条二级支线第j个节点的坐标为(x_ij，y_ij)，则有：其中k的值：当i为奇数时取1，当i为偶数时取‑1；l＝0.8；三级支线及三级以上支路各节点坐标：从上一级支线节点坐标取到第i条本级支线起始节点坐标(x_i,y_i)，第i条二级支线第j个节点的坐标为(x_ij，y_ij)，则有：其中k的值：当y_i(j‑1)为正数时取1，当y_i(j‑1)为负数时取‑1；l＝0.8；其次，由于馈线的拼装是在极坐标下完成的，故假设当前变电站为中心的中压配电网模型SCDN有n条馈线；首先，将各馈线的一级支线固定在x轴正方向，再进行单一馈线的初始化布局，则对于第i条馈线的所有节点有：式中，h代表馈线id，k代表第h条馈线上的第k个节点id；水平单馈线图呈现有规则的分级支线布局，并形成可测量和可缩放的扇面；馈线h原扇面的最大最小角度扇面角扇面中心线极角分别计算如下：其中θ_hk,+,θ_hk,‑为第一、第四象限节点极角；步骤2.单馈线目标扇面角和旋转角计算为进行扇面缩放、旋转操作，并最终形成SCDN的整体布局，在对馈线扇面排序后求解所有馈线扇面的理想张角；假设是馈线扇面t的理想张角；θ_ir是扇面t两边各自留白的张角，并统一设定为θ_r0；共有n条馈线，则按照原扇面角平均分配的理想张角为：接下来计算原馈线扇面的缩放系数δ_θt及缩放后扇面中心线极角θ_ct、各节点极坐标：由于缩放只对极角进行，保持极径不变，保持中心中心线极角不变，若缩放后各节点极坐标坐标为(r′_tk,θ′_tk)，故：r′_tk＝r_tk   (11)步骤3.扇面拼接计算假设缩放后的n个扇面按其排序从x轴逆时针逐个布置，(r″_tk,θ″_tk)为第i条馈线的第k个节点的极径及角度，(x′_tk，y′_tk)为其直角坐标，则最终第t条扇面的中心线夹角进而整个平面上n个馈线的直角坐标按以下公式进行计算：式中，(r_ik″，θ_ik″)为第i条馈线的第k个节点按照顺时针旋转后的极径及角度，(x_ik″，y_ik″)为其直角坐标；步骤4.广义开闭所对布局的局部修改计算由于不同馈线间联络开关的闭合会引起的交叉点，需要引入交叉点消除策略；首先，获取广义开闭所所属所有联络开关节点的坐标，并计算这些联络开关节点的中心点坐标；再计算各个联络开关的节点和其中心的距离，并且各往其所属的中心点方向移动三分之一的距离即可；最后的单线图，将恢复广义开闭所为原型；步骤5.由于相邻馈线出线交叉点，这种交叉点是不可避免的，所以需要加入交叉点消除法将其消除；短线群的坐标变换计算公式如下：式中，i代表线群P上节点id，(r_P,i，θ_P,i)是第i个节点的极坐标；进而可以得到短线群P上节点新的坐标：式中，(x_p,i，y_p,i)代表馈线群P回溯到的一级支点，(x_p,il，y_p,il)为其相邻的后续一级支点；(x′_p,i，y′_p,i)为消除交叉后的节点直角坐标。