基于地理信息系统的配电网络拓扑建模

电力系统动态潮流计算及网络拓扑分析

分 类 号： 单位代码： 10422 密 级： 学 号： 200413208 硕 士 学 位 论 文 论文题目：电力系统动态潮流计算及网络拓扑分析 作者姓名 张国衡 专业 电路与系统 指导教师姓名 专业技术职务 王良 副教授 2007 年 5 月 15 日 TM734

目录 摘要 (1) Abstract (2) 第1章绪论 (3) 1.1 课题背景 (3) 1.2 潮流计算的基本要求和要点 (3) 1.3 潮流计算程序的发展 (4) 1.4 动态潮流算法的提出 (5) 第2章潮流计算的数学模型 (6) 2.1 节点网络方程式 (6) 2.2 电力网络方程的求解方法 (8) 2.3 潮流计算的定解条件 (11) 第3章P-Q分解法的基本潮流算法 (13) 3.1 牛顿—拉夫逊法的基本原理 (13) 3.2 极坐标下的牛顿-拉夫逊法潮流计算 (15) 3.3 P-Q分解法的原理 (18) 3.4 P-Q分解法的特点 (20) 3.5 P-Q分解法的潮流计算步骤 (21) 第4章基于电网频率计算的动态潮流 (22) 4.1电力系统的频率特性和一次调频 (23) 4.2频率计算 (27) 4.3微分方程的求解 (28) 4.4频率计算和潮流计算的联合 (30) I

第5章基于面向对象的动态潮流程序 (32) 5.1 面向对象的编程思想 (32) 5.2 对象模型的建立 (32) 5.3 类的处理和实现 (34) 5.4 生成应用程序 (40) 5.5 算例分析 (42) 5.5 一次调频的手工算例 (46) 5.6 结论 (48) 第6章电力系统的网络拓扑分析 (49) 6.1 离线数据准备 (49) 6.2 网络拓扑分析 (50) 6.3 电网拓扑分析的例题 (53) 6.4 拓扑分析和潮流计算的接口 (56) 第7章动态潮流综合算例分析 (57) 7.1 程序流程图 (57) 7.2 Ⅰ型考题综合算例 (59) 7.3 华北电网综合算例 (63) 7.4结束语 (65) 参考文献 (66) 附录 (67) 致谢 (78) 攻读硕士学位期间发表的学术论文 (79) II

配电网络的拓扑分析及潮流计算

配电网络的拓扑分析及潮流计算 李晨 在当前经济迅猛发展、供电日趋紧张的情况下，通过配电网络重构，充分发挥现有配电网的潜力，提高系统的安全性和经济性，具有很大的经济效益和社会效益。本文对配电网拓扑分析、对配电网络潮流计算作分析研究，应用MATLAB编程来验证并分析配电网结构特点。配电网的拓扑分析用树搜索法，并采用前推回代法进行潮流计算分析，通过树搜索形成网络拓扑表，然后利用前推回代法计算潮流分布。 1 配电网的接线分析 配电网是指电力系统中二次降压侧直接或降压后向用户供电的网络。配电网由馈线、降压变压器、断路器、各种开关构成。就我国电力系统而言，配电网是指110kV及以下的电网。在配电网中，通常把110kV，35kV级称为高压，10kV级称为中压，0.4kV级称为低压。从体系结构上，配电网可以分作辐射状网、树状网和环状网，如图2.3所示。我国配电网大部分是呈树状结构。 辐射网树状网环状网 图1-1配电网的体系结构 1.1 配电网的支路节点编号 通过简化可把一个复杂的配电网络简化成一个节点一边关系的树状网络，于是就可以运行图论的知识进行网络拓扑分析。按照这种简化模型，易知：节点数目比支路数目和开关数目多1，所以节点从0开始编号，而支路数和开关数从1开始编号，这样编号三者在序号上就可以完全一致，为后面的网损计算打下良好的基础。联络线支路和上面的联络开关编号放在最后处理。 图1-2节点支路编号示意图 图中①为节点号，1为支路号，其它节点、支路编号的含义相同。 节点、支路编号原则：将根节点编为0，并按父节点小于子节点号的原则由根节点向下顺序编号，规定去路正方向为父节点指向子节点，且支路编号与其子节点同号，则网络结构

电力系统网络拓扑结构识别

学院 毕业设计(论文)题目：电力系统网络拓扑结构识别 学生姓名：学号： 学部（系）：机械与电气工程学部 专业年级：电气工程及其自动化 指导教师：职称或学位：教授

目录 摘要 (3) ABSTRACT (4) 一绪论 (6) 1.1课题背景及意义 (6) 1.2研究现状 (6) 1.3本论文研究的主要工作 (7) 二电力系统网络拓扑结构 (7) 2.1电网拓扑模型 (7) 2.2拓扑模型的表达 (9) 2.3广义乘法与广义加法 (10) 2.4拓扑的传递性质 (11) 三矩阵方法在电力系统网络拓扑的应用 (13) 3.1网络拓扑的基本概念 (13) 3.1.1规定 (13) 3.1.2定义 (14) 3.1.3连通域的分离 (14) 3.2电网元件的等值方法 (15) 3.2.1厂站级两络拓扑 (15) 3.2.2元件级网络拓扑 (16) 3.3矩阵方法与传统方法的比较 (16) 四基于关联矩阵的网络拓扑结构识别方法研究 (17) 4.1关联矩阵 (17) 4.1.1算法 (17) 4.1.2定义 (17) 4.1.3算法基础 (18)

4.2拓扑识别 (19) 4.3主接线拓扑辨识原理 (20) 4.4算法的简化与加速 (24) 4.5流程图 (25) 4.5.1算法流程图 (25) 4.5.2节点编号的优化 (26) 4.5.3消去中间节点和开关支路 (26) 4.5.4算法的实现 (27) 4.6分布式拓扑辨识法 (27) 4.7举例和扩展 (28) 五全文总结 (29) 参考文献 (30) 致 (31) 摘要 电力系统拓扑分析是电力能量流(生产、传输、使用)流动过程中，对用于转换、保护、控制这一过程的元件(在电力系统分析中认为阻抗近似为0的元件)状态的分析，目的是形成便于电网分析与计算的模型，它界于EMS底层和高层之间。就调度自动化而言，底层信息(如SCADA)是拓扑分析的基础，高层应用(如状态估计、安全调度等[1])是拓扑分析的目的。可见，电力系统在实时运行中，这些元件的状态变化决定了运行方式的变化。如何依据厂站实时信息，快速、准确地跟踪这些变化，是实现电力系统调度自动化过程中基础而关键的工作[2]。拓扑分析在电力系统调度自动化中如此重要的地位，至少应该作到如下几点。 (1)拓扑分析的正确性：对任何情形下的运行方式，由元件状态的状况，针对各种电气接线关系，如单、双母线接线及旁路母线、3／2接线、角型接线等，均能

《配电网络自动化》第 次作业

本次作业是本门课程本学期的第1次作业，注释如下： 一、单项选择题(只有一个选项正确，共10道小题) 1. 电力系统将电能输送给用户要经历发电，变电和???? 。（? ） ??(A)?输电，配电 ??(B)?输电，变电，供电，配电 ??(C)?输电，供电，配电 ??(D)?输电，配电，用电 正确答案：B 解答参考：? 2. 高压配电网是指电压等级为???? 的配电网。（? ） ??(A)?35kV ??(B)?110kV ??(C)?220kV/110kV ??(D)?35kV /110kV 正确答案：D 解答参考：? 3. 电力线路的结构分为电缆线路结构和???? 结构两类。（? ） ??(A)?架空线路 ??(B)?光纤线路 ??(C)?高分子材料线路 ??(D)?杆塔线路 正确答案：A 解答参考：? 4. 在以下架空线路的配电网络拓扑结构中可靠性最高的是???? 。（）

??(B)?三电源环网形 ??(C)?四电源环网形 ??(D)?双电源环网形 正确答案：C 解答参考：? 5. 配电自动化系统包括配电地理信息系统，需方管理系统和????? ?。（?? ） ??(A)?配电网SCADA系统 ??(B)?变压器巡检与无功补偿系统 ??(C)?馈线自动化系统 ??(D)?开闭所、变电站自动化系统 正确答案：A 解答参考：? 6. 下列选项中??????? 不属于配电自动化的管理子系统。（? ）? ??(A)?信息管理子系统 ??(B)?电流管理子系统 ??(C)?负荷管理子系统 ??(D)?可靠性管理子系统 正确答案：B 解答参考： 7. 重合器的动作特性一般可整定为“一快二慢”、“二快二慢”、“?????? ”。（? ）??(A)?一快四慢 ??(B)?一快三慢 ??(C)?二快三慢 ??(D)?三快三慢

基于源网荷储的配电网拓扑分析方法

基于源网荷储的配电网拓扑分析方法 发表时间：2019-12-23T13:03:38.080Z 来源：《电力设备》2019年第18期作者：罗松林陈威洪 [导读] 摘要：针对东莞地区大量光伏和储能电源接入，配电网分析不清晰的现状，探讨了配电网节点分析中的环路搜索、辐射状网络的拓扑搜索、含环网络的拓扑搜索，分析了其具体搜索要点，并比较了彼此的不同点和适用网络模型。 （广东电网有限责任公司东莞供电局广东东莞 523000） 摘要：针对东莞地区大量光伏和储能电源接入，配电网分析不清晰的现状，探讨了配电网节点分析中的环路搜索、辐射状网络的拓扑搜索、含环网络的拓扑搜索，分析了其具体搜索要点，并比较了彼此的不同点和适用网络模型。 关键词：配电网；环路搜索；辐射状网络 1引言 随着东莞地区大量储能电源的引入，源网荷储的各个元素集齐，但配电网的拓扑分析不甚明确，现对配电网网络拓扑分析进行研究，根据配电网中开关设备的开合状态确定一次设备的电气连接关系。拓扑分析的对象是节点和双端元件。电力系统的拓扑连接图，一个节点通常只和少数节点相连，一般都是稀疏图，对图的所有节点和边进行遍历，深度优先和广度优先的时间复杂度相同，都是O(n+e)，n是节点数目，e是边的数目。 输电网中通常采用深度优先搜索的方式遍历网络节点和支路。配电网通常是辐射状结构，没有环路或者有少量环路，有些馈线末端离根节点的距离较远。配电网拓扑分析的应用有两个[1-2]。第一个应用是找出网络中的环路路径。采用广度优先方法，遍历整个网络，即可搜索出环路路径。配电网的运行状态通常是辐射状网络，仅在合环操作时有环路，找出网络中的环路路径是配电网拓扑分析的基础。 第二个应用是拓扑搜索，找出一个设备的供电路径和供电范围。例如一个开关，其供电路径的搜索是找出电能经过哪些开关、线路等双端元件到达此设备，这些双端元件断开或者故障，此开关就会失电。其供电范围的搜索是找出哪些开关、线路、负荷设备的供电路径经过此设备，一旦此设备故障，这些供电范围内的设备都将失电。此功能在辐射状配电网的能量管理有很好的实用性[3]。辐射状电网条件下，找出设备的供电路径和供电范围在广度优先遍历的基础上方便得到结果，在有环网的情况下需要进行特殊处理。 2环路搜索 配电网环路搜索，采用广度优先方法遍历，找出环路路径。广度优先搜索从馈线根节点开始，遍历过程可以形成广度优先生成树，树根是馈线根节点。节点在广度优先生成树中到根节点的距离，是节点在图中到达根节点经过支路最少的路径距离。由节点到根节点的距离不同，将节点分为不同的层。 以图所示的网络拓扑图为例，描述广度优先遍历的过程。节点1和2是馈线根节点，节点5和6、节点12和17之间的虚线表示这两个节点之间有联络开关，开关均断开，馈线1和2都是辐射状馈线。广度优先遍历，先访问节点1和2，节点1和2是第一层节点，然后访问与节点1、2相连的节点3、4，为第二层节点。节点1是节点3的父节点，节点3是节点1的子节点。同理，节点2是节点4的父节点，节点4是节点2的子节点。按此方式，每次访问除父节点外与一层节点相连的节点，访问所有的节点，得到节点的层，建立父子节点的对应关系，一个节点的父节点是唯一的，一个节点的子节点可以有多个。广度优先遍历之后各节点的层如下： 第一层：1，2；第二层：3，4；第三层：5，6；第四层：7，8，9 第五层：10，11，12，13；第六层：14，15，16；第七层：17 图1 配电网网络拓扑结构示例 辐射状网络，本身就是一个树结构。如果节点5和节点6之间的开关闭合，两条馈线相连，构成环网，广度优先遍历的过程会有变化。访问第一层节点1和2、第二层节点3和4、第三层节点5和6之后，开始访问第四层节点。与节点5相连的节点是节点7和节点6。节点7是第四层节点，但是节点6已经访问过，是第三层节点，由此设置支路5-6是连支支路。其余遍历过程不变，最终结果中节点所在的层也不变。支路5-6是连支，移出连支，网络变成辐射状的，剩下的图就是广度优先生成树。 3辐射状网络的拓扑搜索 拓扑搜索是分析一个设备的供电路径和供电范围。在辐射状电网的条件下，基于广度优先遍历可以得到拓扑搜索的结果。 以图所示的网络拓扑图为例，两个联络开关都打开，分析支路5-8的供电路径和供电范围。支路5-8在馈线1上，只需要分析馈线1的拓扑。按照广度优先遍历的过程，依次访问节点1、5、3、7、8。对于双端设备来说，供电范围的搜索从层数较大的节点开始，对单端设备从设备所在节点开始。节点10和11是节点8的子节点，则支路8-10、支路8-11、节点10和11上的单端设备，都是支路5-8供电范围内的，节点8、10、11都称为下游节点。继续搜索，节点10、11的子节点也是下游节点，其与父节点连接支路和节点上的单端设备，也在供电范围内。依次方式搜索，至广度优先遍历完成，其供电范围搜索也完成。供电范围的结果，节点8、10、11、14、15、16、17是下游节点，节

配电网故障分析处理的拓扑分析原理及实现

配电网故障分析处理的拓扑分析原理及实现 苏标龙，张瑞鹏，杜红卫，许先锋，卢玉英 （国电南瑞科技股份有限公司南京市210061） 摘要：本文从拓扑构建和分析入手，详细论述了配电网故障分析处理的原理。具体实现的过程中充分考虑应用开发的通用性和灵活性两方面，将拓扑构建分成了静态拓扑和应用拓扑两个阶段，以针对不同的应用需求。在完成拓扑构建的基础上，故障分析处理依据故障处理的特定原则对事故区域进行拓扑分析，通过拓扑区域的划分和比较确定故障区域并得到非故障失电区域的转供路径，最后形成事故处理最优方案。 关键词：DMS，故障分析，拓扑分析，故障隔离，负荷转供 The Principle and Realization of Topology Analysis about Fault Process in Distribution Network ABSTRACT:This paper summarizes the basic structure and primary application of topology in Distribution Manager System (DMS). Topology analysis contains data structure and arithmetic, in consideration of universality and particularity we separate topology analysis into static topology and app-topology. This paper discuss the basic principle about fault process in power distribution network. Through the contrast of different area, we get the conclusion about fault area, non-fault area and load transfer trace. KEY WORDS：DMS，fault analysis，topology analysis，fault isolation，load transfer 1引言 配电网故障分析处理是配网管理系统中一项重要的高级应用。它的主要功能是根据系统中的设备模型信息建立整个电力网络的实时拓扑模型，并接受配网SCADA提供的实时监控信息，根据各配电终端或故障指示器检测到的故障报警，结合变电站、开闭所等的继电保护信号、开关跳闸等故障信息，启动故障处理，确定故障类型和发生位置并形成故障处理方案。根据需要，可提供事故隔离和恢复供电的一个或两个以上的操作预案，辅助调度员进行遥控操作，达到快速隔离故障和恢复供电的目的[1]。 本文把故障分析处理过程划分为拓扑构建、故障分析处理两大部分。拓扑构建负责将实际配电网络中设备之间的相对关系描述成满足一定应用需求的拓扑模型，提供给其他的高级应用使用；故障分析处理则通过特定的拓扑分析方法对已形成的拓扑模型进行分析，最终得到处理方案。 2拓扑构建 2.1 网络拓扑的基本概念[2] 本文所讨论的网络拓扑引用拓扑学中的相应概念，它研究的是与大小、形状无关的点、线关系的方法。配网系统中的网络拓扑把配电网络中的电气设备（如开关）抽象为一个点，把电力传输介质（如馈线）抽象为一条线，由点和线组成的几何图形就是配电网络的拓扑结构。网络的拓扑结构反映出网中各个实体之间的结构关系，是支撑配网各项高级应用的基础，对网络拓扑分析的性能，和高级应用分析的可靠性和效率都有重大影响。 具体应用进行拓扑分析时对拓扑模型使用的侧重点各有不同，主要体现在拓扑分析的数

搜索法电力系统网络拓扑算法设计(申波)

大连海事大学 毕 业 论 文 二○一〇年六月 ┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊

搜索法电力系统网络拓扑算法设计 专业班级：06港电一班 姓名：申波 指导教师：姚玉斌 轮机工程学院

摘要 网络拓扑分析是能量管理系统和配电管理系统的重要组成部分，对其研究具有重要的理论价值和应用价值。它是能量管理系统和配电管理系统中其它高级应用软件的基础，作为一个公用的基础模块，其可靠性和快速性直接影响能量管理系统和配电管理系统的性能。 本文介绍了网络拓扑分析中常用的三种方法：矩阵法，搜索法和方程就求法。详细阐述了搜索法的特点，原理与算法设计。搜索法是目前网络拓扑分析中应用最广泛的拓扑分析方法之一。该方法是通过搜索节点的相邻节点的方法来进行网络拓扑分析的。拓扑分析是从某一个节点开始，搜索通过闭合开关和该节点连接在一起的节点，将他们划分为一条母线。电气岛分析是搜索通过支路连接在一起的母线，将这些母线以及连接在这些母线上的支路划分为一个电气岛。 搜索法根据搜索方法的不同，有深度优先搜索DFS(Depth First Search)和广度优先搜索BFS（Breadth First Search ）。基于深度（或广度）优先搜索的方法是电力系统拓扑分析的基本算法。该算法对数据安排和结构设计合理，运算速度快，对大规模电网，此方法相对于其他两种算法速度优势更明显。

Abstract This article first has made the brief outline to the development of the electrical power system load flow computational method and to its research vital significance , then in has analyzed the power distribution network and in the electric transmission network structure difference foundationcin , in view of the electric transmission network ring-like structure characteristic , introduced briefly restraining performance good Newton abdicates the law and the PQ decoupled mothod .While in view of the distribution network radiation structure characteristic , as well as considered in the electrical power system voltage model , we have used the load flow computational method which is called back/forward sweep method . Back/forward sweep method request network the analysis topology must reflect the iterative variable the recursion computation order .Starts from the root node , first searches the traversal leg according to the breadth the order for the leg serial number .This serial number method has the systematic characteristic front , it can satisfy the request of back/forward sweep method , but its flaw lies in works as when network architecture change , the leg number must disrupt arranges , insufficiently nimble .But , for all this , back/forward sweep method still was one kind quite suitably in the distribution network load flow computation .Because this method principle quite is simple , and it does not need to form the node admittance matrix , and uses the line impedance rated output loss and the node voltage directly , the request digital computer memory quantity quite is also small , the restraining precision is also good . Then the article has done the detailed research to the distribution network analysis topology , and proposed the power distribution network algorithm design .Through showed to the example analysis, back/forward sweep method indeed is one fast simple practical good method which suits the distribution network. . Key word: distribution load flow , transmission load flow , back/forward sweep method

智能电网与低压电网网络拓扑结构

智能电网与低压电网网络拓扑结构 随着国际金融危机、与全球能源危机的深化，二氧化碳减排与低碳经济的倡导，各国不约而同地选择了智能电网作为经济发展的引擎。它导致了全球范围的智能电网热潮。 我国根据自己电网的特殊性，提出坚强智能电网规划。其内涵包括特高压输电网架、数字化变电站、配网调度自动化系统，以及用电营业管理与用户互动系统。 而就目前我国的现实条件而言，只有特高压输电网络与用电营业管理系统具备立即实施的条件。数字化变电站与配网调度自动化，由于标准还很不完善，暂时还不具备全面实施的条件。 一.用电营业管理数据采集系统与低压电网网络拓扑分析： 鉴于用电营业管理与用户互动系统，涉及的产业链最长，现实需要的产品数量最大，可以容纳的企业也最多，它也成了企业追捧的热点、投资商的最爱！ 但也就是这个系统，从现场反馈的数据分析，存在重大技术障碍。主要体现在系统的低压载波信道的通信可靠性上。 考虑到低压电网资产属于供电部门所有，国家投资形成的资产无投入或低投入增值，具有太大的诱惑；加上自家信道不用支付长年累月日常通信的运行费用，国网首选低压载波信道作为用电营业数据采集与用户互动系统的下段信道。 但是这条信道也存在它自身的弱点：由于我国对低压电器上网监控不严，电网载波通信背景噪声很大；而电网的优越的50hz频率

响应特性与极差的高频响应特性，面对剧烈的电网负载变化，使得电网产生极高的高频衰减与难以克服的衰减动态范围；这都导致了用电营业管理数据采集系统下段信道通信可靠性达不到现场适用要求。 根据目前国际上在低压电网上允许使用的两个载波通信频段与通信技术发展现状，目前低压载波通信单纯依靠物理层通信，无法保证系统数据采集的可靠性；这也为我国低压载波集抄系统将近二十年的推广实践所证实。现在国内外在低压载波通信领域，几乎毫无例外地都在发展中继组网技术。也就是关联中继技术。借助中继通信，牺牲部分数据采集速度，来提高数据采集的可靠性。 但是这种解决方案，具有一个前提，这就是电能表之间的关联性。当系统出现“孤岛”现象时，“孤岛”中的电能表与其他电能表之间丧失了通信上相关性，中继手段就完全无能为力了。要解决“孤岛”现象的唯一手段，就是提高载波通信芯片物理层通信能力，建立电能表之间的关联关系。这个要求，比单纯依靠物理层进行系统全覆盖，要求低一些。它也说明系统的关联指标是与载波通信芯片物理层通信能力是相关的。 中继通信的关键是电能表之间的相关性！ 就关联中继技术而言，从中继的选择性分类，可以分为非选择性的自动中继（我们可以把它称作盲中继）与选择性自动中继两种。 非选择性的自动中继的典型方案，有lonworks总线技术，及其国内的动态组网技术。它主要依靠“全网侦听、冲突避让”，实现中

配电网运行拓扑与支路顺序算法

电力系统及其自动化学报Proceedings of the CSU -EPSA 第28卷第11期2016年11月 Vol.28No.11Nov. 2016 配电网运行拓扑与支路顺序算法 董张卓1，赵元鹏2，王清亮3 （1.西安石油大学电子工程学院，西安710065；2.西安理工大学水利水电学院，西安710048； 3.西安科技大学电气与控制工程学院，西安710054） 摘要：前推回代法计算配电网潮流的关键是在高效拓扑表示基础上，确定配电网支路或节点前推、回代顺序。首先，按照IEC 61970-301CIM 中拓扑的概念，对配电网的拓扑表示进行总结，给出了配电网运行时，表示拓扑的图的定义；然后提出用邻接支路表示这种图，并定义出这种图支路的度和逆有向道路；再根据前推回代潮流计算的特点，提出了计算前推支路顺序搜索和回代支路顺序的计算方法；最后编制了程序，验证了算法的正确性。算法简单直观，占用内存小，计算效率高。 关键词：配电网；运行拓扑；前推回代法；潮流计算；支路顺序中图分类号：TM 721 文献标志码：A 文章编号：1003-8930（2016）11-0076-06 DOI ：10.3969/j.issn.1003-8930.2016.11.013 Operation Topology of Distribution Network and Branch Sequence Algorithm DONG Zhangzhuo 1，ZHAO Yuanpeng 2，WANG Qingliang 3 （1.School of Eletronic Engineering ，Xi ’an Shiyou University ，Xi ’an 710065，China ；2.Institute of Water Resources and Hydro -electric Engineering ，Xi ’an University of Technology ，Xi ’an 710048，China ；3.College of Electrical and Enginerering ，Xi ’an University of Science and Technology ，Xi ’an 710054，China ） Abstract:The sequence of branches or nodes in the efficient distribution network topology description is the key to the forward -backward sweep algorithm for power flow caculation.According to the concept of topology in IEC 61970-301CIM ，the topology representation of distribution network is summarized ，and the operation topology graph of distribu?tion network is defined.It is recommended that the graph should be represented by an adjacent branch method.More?over ，the method defines the degree of branch and converse directed road.According to the characteristics of the for?ward -backward sweep algorithm for power flow calculation ，the calculation algorithms for forward branch sequence search and back substitution branch sequence are proposed.To verify the correctness of the algorithm ，a program is pro?grammed.The algorithm is simple and intuitive ，and it has low memory footprint and high calculation efficiency.Key words:distribution network ；operation topology ；forward -backward sweep method ；power flow calculation ；branch sequence 配电网正常运行时，受制于开关遮断容量和保护的限制，一般采用辐射型运行方式。对配电网进行诸如规划[1-4]、无功配置优化[5]、运行重构[6-8]、电压优化[8]等时，前推回代递推方法是计算潮流的一种高效的计算方法[9-21]。计算方法的关键是：在高效配电网拓扑表示基础上配电网支路或节点前推、回代顺序的确定[10]。 IEC 61970标准中提出了电力系统公共信息模 型CIM （common information model ），CIM 的扩展模 型特别适用于配电网建模。目前CIM 已被应用于 电力系统的各个领域[2，6，7，17-19] ，标准中的拓扑包给出 了电网的设备连接关系，即静态拓扑结构和用于电网分析的等值电路的拓扑对象模型。 配电网分析计算模型采用节点/支路模型，这种模型的支路节点的关系通过图G 来表示。图G 的表示方法较多，常用的有邻接矩阵、节点支路关联 矩阵以及上述两种表示方法的变形[1，19，21，22] 。在配 电网的潮流计算中，图G 涉及节点和支路，并且以节点为主，如文献[1，9，12，15，21]采用节点邻接或变形的节点邻接矩阵表示图G 。当图的节点支路较多时，用邻接矩阵矩阵表示图G 会出现占有较多内存，以及矩阵计算量大的问题。对于树形图G ，用节 收稿日期：2016-04-17；修回日期：2016-06-14 基金项目：陕西省自然科学基金资助项目（2015JM5211） 万方数据

电力系统网络拓扑结构分析及运行方式组合研究_

华中科技大学博士学位论文 6 母线综合阻抗计算时的网络拓扑分析算法 6.1 引言 随着电网规模日益扩大和复杂，在电力系统实际运行和管理中，一般采用了分区、分级的管理模式。220kV以上电网一般由省、网局调度管辖，110kV及以下电网由地区调度管辖，相应的继电保护也是分级整定管理。这种分区、分级的管理模式带来了同级电网以及上、下级电网之间的数据交换问题[171-172]。为了保证整个电网准确地进行继电保护整定计算，上下级或同级的两个电网之间需要彼此交换相邻边界母线上的等值网络参数。 在我国，110kV及以下地区电网往往采用闭环设计、开环运行的方式，因此其上一级电网给地区电网的等值交换参数一般表现为一个对地的等值支路，这个等值支路的阻抗称为母线综合阻抗(或母线总阻抗、母线等值阻抗)。母线综合阻抗的计算是电力系统继电保护部门最为常见的工作任务之一，其计算准确性是保证整个电网继电保护整定计算准确程度、防止下级电网故障时上级电网保护越级误动作的重要保障。 为了适应可能的运行方式变化，母线综合阻抗的计算需要进行运行方式组合，一般方法是对待计算母线上的线路轮流进行开断。由于电网中可能存在辐射线路、辐射变压器等辐射状网络[173]，计算辐射支路上终端母线的综合阻抗时，必须首先通过拓扑搜索分析，确定其对应的系统侧轮断母线。搜索路径上的母线可能具有多个分支，这种多分支结构增加了辐射支路判断以及回溯的复杂性。基于等值网络参数描述的节点之间的电气物理路径分析，本章提出了一种母线综合阻抗计算时的网络拓扑分析算法。该算法结合物理网络拓扑和几何网络拓扑，通过节点之间的电气物理路径判断，剔除了无效的几何路径搜索方向，保证搜索方向始终指向系统侧，从而有效避免了辐射分岔支路的深度搜索以及回溯的复杂性。研究和算例证明本章算法能够准确、快速地判断终端母线并搜索其对应的系统侧轮断母线。基于本算法设计的母线综合阻抗计算程序在东北、湖北等省、区域电网的整定计算软件及实际工程计算中得到了成功应用和验证。

电力系统网络拓扑结构分析_(3)

华中科技大学博士学位论文 1 绪论 1.1 问题的提出 根据系统学原理，结构和功能是任何一个系统都存在的两种属性，系统的结构和功能相互联系、相互影响。结构决定功能，规定、制约着功能的性质和水平，限制着功能的范围和大小；功能是结构的外在表现，结构的改变往往伴随着功能的改变[1]。例如在力学中，用同样三根木条，当用钉子把它们分别钉为字母“N”、“H”和“A”的形状时，其稳定性有很大差别。同样地，电网的拓扑结构将对电力系统的稳定性产生直接影响[2-4]，合理的电网结构能为其本身的可靠性提供物质基础，减少电网发生重大事故的可能性，或者能快速灵活地从事故状态恢复到正常状态。因此，分析和研究电力系统网络拓扑结构，对于理解、掌握电力系统静态和动态行为[5]、保障电力系统安全稳定运行具有重要的意义。 电力系统是由发电机、变电站、输电线及负荷等电力元件按一定形式联结成的总体，其电气运行性能受到两个约束，即元件特性的约束和联结关系的约束(拓扑约束)。当不考虑网络中元件的特性，即各支路的物理参数，网络可以抽象成一些支路及由它们联结成的节点组成的几何图形。综合考虑电力系统的元件特性约束和联结关系约束，电网实际上包含了两类拓扑结构：几何拓扑和物理拓扑。几何拓扑反映了电网设备的几何连接状态，物理拓扑则体现了电网元件物理上的电气耦合关系。电力系统网络拓扑结构分析一般分为以下两个方面的内容： ①电力系统几何网络拓扑结构的建立。根据开关状态把各种设备连接的电网表示成能用于电力系统分析计算的节点—支路几何连接关系模型，并且识别相互连通孤立的子系统，是电力系统物理分析、计算和研究的基础。 ②研究和利用电网拓扑结构，挖掘拓扑结构和物理功能之间的内在联系，从而方便和简化电力系统分析和控制。网络拓扑结构是电力系统分析和控制的宝贵资源，电力系统中的很多问题与网络拓扑结构有着紧密的联系，如链式狭长电网结构与暂态稳定问题密切相关[6]；网络拓扑的结构特点可以为许多问题的处理和实际应用提供便利，如无功电压的分层分区控制[7-8]；利用网络拓扑结构特点也可以有效提高电力系统

基于配电网运行图的配电网拓扑防误方法

基于配电网运行图的配电网拓扑分析防误方法 何斌，付国秀，贾翔 （四川省电力公司绵阳城区供电局） 1概念简介 1.1拓扑分析 拓扑主要研究几何图形在连续改变形状时还能保持不变的一些特性，它只考虑物体间的位置关系而不考虑它们的距离和大小。更形象描述，就是将实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究点、线、面之间的关系。 拓扑分析也就是对点、线、面之间连接关系的分析，即连通性分析。在计算机网络、交通网络、地质地貌等领域有着广泛的应用。 1.2电网拓扑分析 电网拓扑分析就是电网接线分析，其任务是处理开关、刀闸、隔离刀闸等设备状态的变化，形成网络元件之间的连接关系，它是网络分析各种应用软件的基础。网络拓扑分析的实质是把电力网络描述的物理模型转化为用于计算的数学模型，给有关的应用程序提供新的接线方式下的信息与数据，如状态估计，潮流计算，电压无功优化，故障分析和调度模拟等。 在电力系统中，防误就是防止电气误操作。防误规则一般包括五防规则、附加规则、用户自定义规则，其中“五防”规则是防止电力系统出现误操作的可靠保证。 为减少微机防误闭锁系统或操作票系统在工程应用中的技术复杂性提高操作安全性，将拓扑分析与防误规则结合，自动实现电气设备操作的防误闭锁判断。从而大大减少了对设备防误操作逻辑条件编写的繁重工作量，提高了设备操作的准确性完整性，实现防误便捷化智能化。 2五防应用拓扑分析的意义 目前的微机防误闭锁系统或操作票系统，采用人工编制防误逻辑表达式的办法，枚举各种电气组件的状态，编制允许或禁止操作的逻辑条件。而一个变电站或配电网包含如断路器、隔离开关、隔离刀闸等电气设备的数量更不无可计数。合上一个刀闸可能涉及数十甚至数百种电气状态的组合，需要编制的逻辑条件成千上万。其准确性、完整性都无法保证，工作量特别大，对于安全操作构成隐患。 相比防误逻辑的人工编制，应用拓扑分析实现五防防误逻辑有着显著的优势。 （1）实现方式由人工转计算机：相当于由计算机来编制逻辑，降低甚至杜绝了人为主观的错误率，保证了逻辑实现刚性需求。大大提高了工作效率和工作质量。 （2）逻辑涵盖由单一逻辑转多重逻辑：人工防误逻辑的编制往往基于单一的五防逻辑或是特殊设备特殊情况下的操作逻辑，安全性不强。而引入拓扑后，设备操作既满足五防逻辑条件又方便手工编制操作逻辑，并可选择设置防误逻辑实现的优 先级。 （3）应用显示上的动态着色：引入拓扑分析后的图形线路图上，实现了带电动态着色，使用应用上更加直观的区分线路运行状态，有无带电。 （4）扩容、设备变更的易实现：对于设备变更、线路扩容等常见的设备改动只需将设备的变动信息输入系统，形成新的拓扑图进行拓扑分析即可。易于维护，升级改造。 （5）与站局端其它系统的兼容扩展性：对于变电站，局端等的其它系统如MIS信息管理系统、电力GIS系统、PMIS项目管理系统等凡应用拓扑建模分析技术的应用系统，提供了技术接口。易于扩展，握手。 3防误拓扑分析实现原理与方法 变电站电气接线图，是拓扑分析的基础。是根据实际电路绘制的接线图，其中的开关、刀闸、变压器、母线等电气组件，是接线图的基本组成元素。这些电气组件被模型化作为软件对象，具有连接点、通断状态等属性，以便于对电气组件的相互连接及电气通路的搜索。 考虑到电气接线图是从整个电网中人为切割出的一部分，需要在切割的边界，即线路末端，设置电源、负载点的分布，此处所述的电源、负载点区别于通常意义上的电源或负载，它本质上反映了电网上的电流功率的流动，可以为输入、输出、双向、切断任意一种状态，状态之间可以动态切换，以反映该电气接线图代表的一小块电网的实际工作状态。电源（负载）点实际上给定了电气拓扑分析的边界条件，通过分析该电气接线图上电气元件的通断状态及相互连接关系，求解电路上节点之间的联结通路，或节点与具体设备间的联结通路。 电力系统中主要考虑的电气操作设备有开关、隔离开关和接地刀闸等的防误操作，因此防误拓扑图形建模主要考虑以下器件模型： （1）功率类（单端口）：作为拓扑分析的边界和确定电流的流向： 有源：电源—— —输出（边界起点）、电压等级； 无源：负荷—— —输入（边界终点）、电压等级； 地—— —电压始终为0的点，可作为搜索的终点； 输入输出点：可视为电源或负载。 （2）传输类（多端口）： 母线—— —电压等级。 （3）开关类（双端口）：防误电气操作对象 主要属性为开关的分/合状态，合表示开关的两端节点是连通的，否则为断开。根据分/合操作逻辑的不同分为三种：开关（断路器）、隔离开关、接地刀闸。 （4）变压器（三端口）：电压等级划分、连接点，各端口的电 摘要：根据配电网运行图如GIS系统、PSM系统或SVG格式等空间数据的特点和配电网的结构特点，在分析影响配电网拓扑结构的设备属性的基础上，提出了基于配电运行图的配电网拓扑模型，并由此提出了一种既能利用GIS等运行图强大的拓扑分析功能，又能够实用于电力系统配电网的拓扑分析方法。同时，还以停/供电模拟的实现算法来说明拓扑分析方法的具体应用。经过实际应用表明，基于配电网运行图的配电网拓扑分析方法具有很大的实用性和推广价值。 关键词：GIS；配电网；拓扑分析；配电运行图 电力建设 62 广东科技２０１２．１１．第２１期

电力系统分析报告..

山东交通学院 电力系统分析课程设计 报告书 院(部)别信息科学与电气工程学院 班级 学号 姓名 指导教师 时间 2014.06.9-2013.06.13

课程设计任务书 题目电力系统分析课程设计 学院信息科学与电气工程学院 专业电气工程及其自动化 班级 学生姓名 学号 6 月9 日至 6 月13 日共 1 周 指导教师(签字) 院长(签字) 2014 年 6 月13日

一、设计内容及要求 复杂网络牛顿—拉夫逊法潮流分析与计算的设计 电力系统潮流计算是电力系统中一项最基本的计算，设计内容为复杂网络潮流计算的计算机算法——牛顿-拉夫逊法。 首先，根据给定的电力系统简图，通过手算完成计算机算法的两次迭代过程，从而加深对牛顿-拉夫逊法的理解，有助于计算机编程的应用。 其次，利用计算机编程对电力系统稳态运行的各参数进行解析和计算；编程完成复杂网络的节点导纳矩阵的形成；电力系统支路改变、节点增减的程序变化；编程完成各元件的功率损耗、各段网络的电压损耗、各点电压、功率大小和方向的计算。 二、设计原始资料 给出一个4~6节点、环网、两电源和多引出的电力系统； 参数给定，可以选用直角坐标表示的牛拉公式计算，也可以选用极坐标表示的牛拉公式计算。 具体题目详见附录题单 三、设计完成后提交的文件和图表 1．计算说明书部分 设计报告和手算潮流的步骤及结果

2．图纸部分： 电气接线图及等值电路； 潮流计算的计算机算法，即程序；运算结果等以图片的形式附在设计报告中。 四、进程安排 第一天上午：选题，查资料，制定设计方案； 第一天下午——第三天下午：手算完成潮流计算的要求； 第四天上午——第五天上午：编程完成潮流计算，并对照手算结果，分析误差第五天下午：答辩，交设计报告。 五、主要参考资料 《电力系统分析（第三版）》于永源主编，中国电力出版社，2007年 《电力系统分析》，何仰赞温增银编著，华中科技大学出版社，2002年版；《电力系统分析》，韩桢祥主编，浙江大学出版社，2001年版； 《电力系统稳态分析》，陈珩编，水利电力出版社；