基于主接線圖電網(wǎng)拓撲辨識文稿

摘要摘要可以通過匯編語言或高級語言編程實現(xiàn)，也可以由單片機進系統(tǒng)或ASIC等硬件方法實現(xiàn)14Electricalmainwiringdiagramisusedinthestateprovisionsoftheelectricalequipmentgraphicsandtextsymbolsindetail.Theelectricalmainwiringdiagramreflectsthenumberofgenerators,transformers,lines,circuitbreakersandswitchesandotherelectricalequipment.Itisalsorelatedtothedistributiondevicelayout,protectionandcontrolmodeselectionandmaintenanceofsafetyandconvenience.Onthebasisofthemainwiringdiagram,weputforwardthemethodofusingthecorrelationmatrixtoidentifythetopologyofthenetwork.Thisalgorithmdenotesthebasictopologypowernetworkbynode-branchmatrix,definesan“AND-OR”multiplicationofImatrices,thenusethetransmissioncharacteristicsofconnectivitytoimplementsthetopologicalidentificationofpowernetwork.Onthisbasis,usingthenode-branchincidencematrixandthematrices,thenusethetransmissioncharacteristicsofconnectivitytoimplementsthetopologicalidentificationofpowernetwork.Onthisbasis,usingthenode-branchincidencematrixandthesymmetryofnode-nodeconnectivitymatrix,thetechniquetoquickenthecalculationspeedanditsimplementationmethodisputforwardthisalgorithmcanbeimplementedeitherbyprogramminginassemblelanguageorhighlevellanguage,orbyhardwaresuchassinglechipprocessorsystemorElectricalmainwiringdiagram;Incidencematrix;Connection目錄摘 目 第1章緒 課題背景及研究的意 課題背目錄摘 目 第1章緒 課題背景及研究的意 課題背 課題研究的意 電網(wǎng)拓撲辨識研究現(xiàn) 本文完成的主要工 第2章電力系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結 電網(wǎng)拓撲模 拓撲模型的表 廣義乘法與廣義加 拓撲的傳遞性 第3章關聯(lián)矩陣 3.1關聯(lián)矩 定 算 算法基 矩陣法在電網(wǎng)拓撲中的應 44.1電網(wǎng)拓撲的基本慨 規(guī) 定 連通域的分 電網(wǎng)元件的等值方 廠站級網(wǎng)絡拓 元件級網(wǎng)絡拓 矩陣法與傳統(tǒng)法的比 舉例和擴 第5章矩陣法與傳統(tǒng)法的比 舉例和擴 第5章主接線拓撲辨識原 主接線的描 主接線的拓撲辨 算法的簡化與加 流程 結參考文 致1緒論1.1課題背景及研究的意義課題研究的意研究不同的電網(wǎng)系統(tǒng)拓撲結構，對于電網(wǎng)運行減少風險有著重要的意義[1]1緒論1.1課題背景及研究的意義課題研究的意研究不同的電網(wǎng)系統(tǒng)拓撲結構，對于電網(wǎng)運行減少風險有著重要的意義[1]56772(1)(2)(3)2(1)(2)(3)86512 13124257站3689124345967站站開關閉（1），（2）…阻抗元件8 96512 13124257站3689124345967站站開關閉（1），（2）…阻抗元件8 9電力系統(tǒng)主接線圖可以由一個節(jié)點和邊的集合G來描述G(V,電力系統(tǒng)主接線圖可以由一個節(jié)點和邊的集合G來描述G(V,2-G在表示網(wǎng)絡拓撲時，V={邏輯節(jié)點}，E={有阻抗雙端元件}（s），具體表示為1,ij,ij(i1,2,,n,j1,2,,n)s,ij,ij0,i 2-0100s010000s01sA(s2-節(jié)點之間沒有電氣連接的取值為0，有電氣連接的取值根據(jù)支路的狀態(tài)s011000111000100100000011011000111000100100000011A2-x1x2min(x1,2-xmax(x,xx 其中，x1,x2表示關聯(lián)矩陣元素。和這兩種運算，滿足以下x1x2x2x1x2x3x1x2x1x2x3x1x2x1x2x3x1x3x2加法有幺元0，乘法有幺元0xx01xx1xx若n×n矩陣A和B均為布爾代數(shù)矩陣，則其乘法和加法運算分ABAB nb2-若n×n矩陣A和B均為布爾代數(shù)矩陣，則其乘法和加法運算分ABAB nb2- jABajkblk2-其中，（j1,2,n;kajkajkajlaiks111;s2-由于a13s1且a32s1則節(jié)點1和節(jié)點2可以通過節(jié)點3間接相連。式(2-6這里的支路均為“簡單路徑”，即排除了有局部回路的支路。一個節(jié)點數(shù)為n拓撲圖中，最多通過n-1階支路(簡單路徑)傳遞即可確定任意兩點(點j與點k)定滿足ajk1。111000111100101100000011A212-111100111100111100000011111100111100111100000011A32-111100111100111100000011A42-33.1定33.1定ns作為起始點(根)，當ns對節(jié)點nknk的應答信息途經(jīng)節(jié)點集合中的節(jié)點，或者說nk的應答信息經(jīng)由節(jié)點集合L后抵達ns，則定義Lnk相關聯(lián)．若L中有Ppm，并且nkk稱之為自相關，顯然nsm×m階的矩陣A，其元素aij只有“0”或“1”這2點ni與節(jié)點njaij=1，否則aij=0，這個矩陣A就稱之為N行和對角元素為“1”，其余元素均為(3)起始點ns不同，網(wǎng)絡N的關聯(lián)矩陣A算11 m2m3 11 m2m3 ASm,mTAsTAsT章章規(guī)設網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)為N，節(jié)點依次編號，起始節(jié)點為1，終止節(jié)點為節(jié)點i和節(jié)點j之間有直接連線時．元素Ap等于1，元素Aji等于矩陣元素Aa等于節(jié)點i和節(jié)點j之間沒有直接連線時，元素Aq規(guī)設網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)為N，節(jié)點依次編號，起始節(jié)點為1，終止節(jié)點為節(jié)點i和節(jié)點j之間有直接連線時．元素Ap等于1，元素Aji等于矩陣元素Aa等于節(jié)點i和節(jié)點j之間沒有直接連線時，元素Aq等于0，元素Aij等于定 100 10010000011A是 00先從矩陣的第1行開始查找，第2列有1，記下列號，該行投有l(wèi)了，轉入第得到區(qū)域(3，5)。查找過程用計算機程序流程圖表示如圖4-2開結 此程序已用VB語言在Access開結 此程序已用VB語言在Access數(shù)據(jù)庫下調試通X中記錄的列號就是包括第1個節(jié)點的最大連初始化初始化獲取矩陣中第1行中的記錄列X眾，個IM中的1的個數(shù)為Q=Q+I4.2電網(wǎng)元件的等值方法廠站級網(wǎng)絡拓一個節(jié)點，廠站i與廠站j之間有一條聯(lián)絡線且運4.2電網(wǎng)元件的等值方法廠站級網(wǎng)絡拓一個節(jié)點，廠站i與廠站j之間有一條聯(lián)絡線且運行，則Aij=Aji=1，有兩條運元件級網(wǎng)絡拓圖4-3含環(huán)狀網(wǎng)絡拓撲結構1100000111000010圖4-3含環(huán)狀網(wǎng)絡拓撲結構110000011100001001000111110111111111000A4-00T110000011100001001T11000001110000100100010001001110010A4-4-4-4算法流程5③④⑤③④⑤①①123123456456789789②②⑥⑦⑧⑥⑦⑧圖5-132如對圖5-Aaijaij表示節(jié)點i與支路ji與支路j相聯(lián)時aij否則aij0jj與原來與其相聯(lián)的2相聯(lián),因而與這2節(jié)點的關聯(lián)值應為0圖5-1(a)2始節(jié)點25③④⑤③④⑤①①123123456456789789②②⑥⑦⑧⑥⑦⑧圖5-132如對圖5-Aaijaij表示節(jié)點i與支路ji與支路j相聯(lián)時aij否則aij0jj與原來與其相聯(lián)的2相聯(lián),因而與這2節(jié)點的關聯(lián)值應為0圖5-1(a)2始節(jié)點21001000010001000001001000001001000001001010001000100001010010000100010000010010000010010000010010100010001000010A0如果斷開其中的某些開關,如圖5-1(b)所示,此時對應的節(jié)點2陣A稱之為當前節(jié)點2支路關聯(lián)矩陣或簡稱為節(jié)點2支路關聯(lián)矩陣)00000000100010000010010000010010000000000100010000000000A定義開關狀態(tài)矢量Ssjss1sj0。這樣，S=0,0,1,1,1,0,1,0,1。AA0行與S的各個對應元素進行“與”運算后得到的。用同樣的方法,路2BbijABT對電力網(wǎng)絡主接線的辨識實際就是要找出網(wǎng)絡中節(jié)點間的連通關系。顯然,這種連通關系是可以傳遞的,即①如果i節(jié)點與j支路相聯(lián)，同時，支路j又與節(jié)點k相聯(lián),則節(jié)點i與節(jié)點k②如果節(jié)點i與節(jié)點k相聯(lián)，而節(jié)點k又與節(jié)點l相聯(lián),則節(jié)點i與節(jié)點l定義節(jié)點2節(jié)點連通矩陣（它與網(wǎng)絡圖論中的節(jié)點2節(jié)點關聯(lián)矩陣有區(qū)別Ccij。當節(jié)點i與節(jié)點j連通時,cij1,不連通時cij0,顯然C陣。以上連通關系的傳遞性質可以表示如下①Ccij。當節(jié)點i與節(jié)點j連通時,cij1,不連通時cij0,顯然C陣。以上連通關系的傳遞性質可以表示如下①若aij=1,bij=1,則 aij∩bjk==②若Cik=1,Ckl=1,則 Cik∩Ckl=1=對于具有m個節(jié)點條支路的網(wǎng)絡CA5-n k5-Cab ∩表示“與”運算那么當A為節(jié)點-支路關聯(lián)矩陣，B為支路-節(jié)點關聯(lián)矩陣時。cij點i與節(jié)點j通過任一支路的關聯(lián)情況。當然，只要節(jié)點i與節(jié)點j有一條支路相聯(lián)，則cij=1。Ccij表示了節(jié)點與節(jié)點之間的連通性,稱為節(jié)點-節(jié)點連通矩陣。這時的節(jié)點-節(jié)點連通矩陣僅僅表示了節(jié)點之間的直接連通性質,為1級節(jié)點-節(jié)點連通矩陣,并記為C1。由于連通性的傳遞性質,可以通過用級節(jié)點-節(jié)點連通矩陣C1進行上面定義的矩陣乘法運算,得到2級節(jié)點-節(jié)點連通C2C15-2級節(jié)點-點連通矩陣C2在 級節(jié)點-節(jié)點連通矩陣C1的基礎上。運用連得到C3,,直到CnCn1Cn1。這時通過傳遞,聯(lián)值都是1了,而不連通的節(jié)點間關聯(lián)值都為0如對圖5-1010001010010010000010010100010000100010000100010TABAC010001010010010000010010100010000100010000100010TABAC011001010110010000010010100010000110010100010010 211 011001010110010000010010100010000110010100010010 322 再重復進行以上運算，將發(fā)現(xiàn)C不再變化。這時已把網(wǎng)絡中的所有連通關系都表示出來了。由C可見，節(jié)點連接成以下幾組：節(jié)點1、5為一組；節(jié)點2、3、6、8為一組；節(jié)點4、7(1)利用BAT在式中5-1BAT，所以式5-2n k5-Caa 即Cij就是A的第i行與第j行按位求“與”后的指，如果其中有一位為1Cij(2)利用C的對稱 n k5-Caa 即Cij就是A的第i行與第j行按位求“與”后的指，如果其中有一位為1Cij(2)利用C的對稱 C1mkmk5-CCC 即Cij可由C的第i行與第j行按位求“與”后再“或”,如果其中有一位為則Cij通的，則在傳遞運算后仍然是連通的。因此，如果Cij在傳遞運算前是1，則為了充分利用前一步連通性傳遞結果,更進一步加快傳遞速度,在對C的自乘過程中,可以直接對C中為0的元素進行運算,并用運算結果直接修改該元5.4算法流程實際上,在求連通關系的過程中,nkkm圖5-2算法框圖節(jié)點編號的優(yōu)5.4.3消去中間節(jié)圖5-2算法框圖節(jié)點編號的優(yōu)5.4.3消去中間節(jié)點和開5-3所示。圖5-2n求cij ajkkm迭代求cij cjkk生成原始節(jié)點-支路關聯(lián)矩陣AK2④②①②①K1K2K13K1③K③1①①②② KK2④②①②①K1K2K13K1③K③1①①②② K 算法的實(1)用C語言實用軟件編程實現(xiàn)以上算法時，雖然矩陣A和C的存儲量分別是mn和mm，但用C語言編程時可以充分利用C語言的位運算功能，把一個字與16位的位結構作為共用體。這16位與16條支路(或節(jié)點)對應，一個mn用m(n/161)由于本算法很簡單,用匯編語言編程實現(xiàn)也很方便,筆者已用MCS28051單本算法的最大特點是能用簡單的ASIC實現(xiàn)結論算法簡單、速度快,可以用多種方法實現(xiàn)。在用硬件實現(xiàn)時,CPU結論算法簡單、速度快,可以用多種方法實現(xiàn)。在用硬件實現(xiàn)時,CPUKambaleP，MackauerJ．J．TheDispatcherTrainingSimulatorforMetroplita