配电网络建模与网络结线分析
基于图计算的配电网建模与分析
4特别策划基于图计算的配电网建模与分析谭俊1，张国芳2，刘广一1，魏龙飞1，刘克文3，戴仁昶1（1．全球能源互联网美国研究院，加利福尼亚州 圣何塞 95134；2．国网四川省电力公司，四川 成都 610041；3．全球能源互联网研究院有限公司，北京 100031）摘 要： 随着电力系统的快速发展，其规模和复杂度正在急剧增加。
电力系统需要更加高效的数据管理和更快的分析计算工具。
这些挑战可以通过图数据模型和图计算技术得到很好的解决。
图数据模型可以为电力系统提供高效的数据管理手段，同时图计算可以通过并行计算提高分析计算速度。
文章提出了一种基于图数据模型的配电网建模方法，并在此基础上开发了基于图计算的并行潮流算法和基于图数据库的配电网分析软件。
所提出的并行潮流算法可以有效地提高计算效率，减少潮流计算时间。
同时，开发的配电网分析软件可以提供灵活的可视化功能和强大的数据分析及管理功能。
关键词：图数据库；图计算；图数据模型；配电网分析；并行计算中图分类号：TM 72 文献标志码：A DOI：10.19421/ki.1006-6357.2019.11.004基金项目：国家电网有限公司科技项目（5455HJ180018）。
Supported by State Grid Corporation of China（5455HJ180018）．［引文信息］谭俊，张国芳，刘广一，等．基于图计算的配电网建模与分析［J］．供用电，2019，36（11）：28-34，54．TAN Jun,ZHANG Guofang，LIU Guangyi，et al．Graph computing based power distribution system modeling and analysis［J］．Distribution & Utilization，2019,36（11）：28-34，54．0 引言随着太阳能和风力发电等可再生能源的快速增长，配电网变得越来越复杂，因此需要更高效的数据管理方法和更高效的网络分析手段［1-4］。
基于CIM模型及GIS的配电网拓扑建模与分析
2.配电网设备建模
按照建模需求将配电设备分成以下三类： ① 拓扑分析设备 ② 附属设备，附属设备的工作状态影响到整个电力 网络的运行 ③ 其他设备，只是用来装载或支撑其它设备
2.配电网设备建模
拓扑分析设备包括：
设备名称 中压线路 柱上变压器 杆塔线路点 断路器 变电站和电房母线 变电站和电房配变 变电站和电房开关 配变房电缆头 配变房中间接头 电缆终端头 低压开关 低压导线 低压电缆 低压电缆中间接头 杆上开关 图源类型 线 点 点 点 线 点 点 点 点 点 点 线 线 点 点 拓扑抽象类型 线 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 线 线 点 点
1.概述
① CIM 拓扑包用于定义如何连接配电网各设备. ② 设备连接关系通过 导电设备(ConductingEquipment)-----终端 (Termina1)------联结点(C0nnectivityNode) 的关联关系来表现。 ③ 终端是设备的终点，一个设备可以有多个终端，联 结点根据网络运行状态，把相关的终端无阻抗地连 接在一起。 ④ 一个导电设备有多个终端，和其它设备的终端联结 在一起，形成一个联结点，多个联结点类聚合成一 个设备容器类。CIM 模型利用设备容器模式描述配 电网络中各设备的关系。
2.配电网设备建模
① 架空线上的设备要么作为杆、塔附属设备，要么依靠 杆、塔作为支撑； ② 同样电缆上面，有设备的地方．肯定要有井孔才能把 设备通过电缆接入电网。 ③ 因此从功能位置的角度考虑，虚拟出杆、塔、井孔这 样的节点位置，可以反映出一组设备在电网中的位置 关系。 ④ 对不依赖于杆、塔、井孔的设备其节点作为虚拟设备 处理。
b) Topo_node_order
点设备id Device4 Device7 Device5 线设备id Line5 Line5 Line5 方向 进 出 进 排序 0 5 10
配电网络建模与网络结线解析与防治
的 关 键 在 配 电管 理 系统 的 网络 数 据 库 中 ， 电 力 系统 数据 或 者
配 电 网络模 型是 按 照 层 次 结 构 组 成 的 （ 即公 司 由 多 个分 区组
成， 分 区又 由 多个 电站 和 线 路 组 成 ， 电站 又 包括 多个 电压 等 级 以及 变压 器 ． 电压 等 级 又 分 为 多种 元 件 ， 比如开关 ， 负荷 ， 发电 机组 ， 电容 和 电抗 器等 等 ） 。 网络 中各 元 件 之 间 的 电 气连 接 由
个“ 虚 变电 站 ” 。 这 个 虚 变 电站 只是 对 应 一 个 节 点 ， 并 不是 变 电 站 的含 义 。虚 变 电站 的 引入 使 数 据库 变得 非 常庞 大 。
及 支路 元件 ， 开 关元 件 记 录 着 这种 拓 扑 关 系 。
（ ２ ） 配 电 网 络 和 输 电 网络 在 网络 结 构 上 有 着 很 大 的 区 别 ．
之 间 通 过 联 络 开 关 彼 此 连 接 的 连 接 关 系
公向 （ ｏｏ）
对 电 力的 需求 越 来 越 高 ．供 、配 电 网络 也 随之 变得 越 来越 复 杂． 配 电 网络 作 为直 接 面 向 用 户 的 环 节 。 配 电 网络 管理 的 重要 性 日益 显 现 ，在 这 篇 文 章 里 我 们 就 将 对 在 配 电 管理 系 统 中 涉
元件 的起 始 端 点和 元件 之 间 的 公 共 节 点 来 定 义 。这 样 就 形 成
了以 节 点 为基 础 的 配 电 网络 模 型
电 气元 件 的数 学化 是 配 电 网 络 建 模 的 重 要 组 成 部 分 。但
是 在 利 用 上述 的 以 节 点 为基 础 的 建模 方 法 对 配 电 网络 进 行 建
可再生能源智能配电网建模与仿真
可再生能源智能配电网建模与仿真随着全球对可再生能源的广泛关注和应用，智能配电网成为了将可再生能源高效地融入电网系统的重要手段。
可再生能源智能配电网的建模与仿真是研究者们在推动能源转型和应对气候变化方面的一项重要研究。
一、可再生能源智能配电网的基本概念可再生能源智能配电网是指将太阳能、风能等可再生能源与传统能源进行混合利用，并通过智能化控制系统使其在整个电网中实现安全、高效的分布与传输。
相较于传统的配电网，可再生能源智能配电网具备以下几个特点：1. 多能源互补：通过太阳能光伏、风能、水能等多种可再生能源的互补利用，使能源消耗更加高效。
2. 智能化管理：通过先进的监测、控制、通信技术，实现对可再生能源的实时监测与智能控制，提高能源利用效率。
3. 高可靠性：通过建立可再生能源智能配电网，实现电力系统的分布化、非集中化，提高整个电网的可靠性和稳定性。
二、可再生能源智能配电网建模的意义可再生能源智能配电网建模是研究者对可再生能源智能配电网进行深入研究的重要手段。
它具有以下几个重要的意义：1. 系统优化与规划：通过建立可再生能源智能配电网的模型，可以对系统进行优化与规划，为可再生能源的安全、高效融入电网提供科学依据。
2. 变电站配置优化：可再生能源智能配电网建模可以帮助确定合理的变电站配置方案，提高变电站的可靠性和运行效率。
3. 配电网功率平衡：通过建立配电网模型，并加入可再生能源的输入，可以实现配电网的功率平衡，优化能源配置方案。
4. 安全性评估与规避措施：建立可再生能源智能配电网模型可以对系统进行安全性评估，为规避潜在风险提供科学参考。
三、可再生能源智能配电网建模与仿真的方法在可再生能源智能配电网建模与仿真方面，研究者们采用了多种方法与工具。
以下是一些常用的方法与工具：1. 基于潮流分析的建模与仿真：通过采用潮流分析方法，将可再生能源智能配电网中不同节点的电流、电压进行分析与计算，从而实现对系统的建模与仿真。
配电网络的拓扑分析及潮流计算
在矩阵中第一、二列为支路的父节点与子节点，第三、四列是支路的电阻与电抗(与支 路编号对应)，第五、六列为子节点的有功负荷与无功负荷(与支路编号对应)；最后三行为 连支，其余为树支；连支子节点的负荷功率可以通过树支支路数据得到。 在这种存储方式下，当有连支闭合时，就应有树支打开，此时把连支的数据和树支相应 的数据进行互换得到新的结构数组，但是此时并不能保证连通和辐射。互换后，第一步检查 第二列是否有相同的子节点， 如果两行有相同子节点号，则对这两条支路中某一条支路的正 方向进行调整，保证子节点号不同。第二步是通过从根节点开始，搜索是否能到达所有的子 节点，否则网络不连通。
PL , j jQ L , j U
j
(2-6)
——节点 v 电压的共轭。 式中 PL , j jQL , j ——节点 v j 负荷功率的共轭； U j j
如果支路
bj
的末点
vj
不是末梢点，则支路电流
I j
应为该支路末点
vj
电流和其所有
子支路的电流之和，即
I I I j L, j k
0.8190 0.1872 0.7114 1.03 1.044 0.1966 0.3744 1.468 0.5416 0.5910 0.7463 1.289 0.7320 0.164 1.5042 0.4095 0.7089 0.4512 0.8980 0.8960 0.2030 0.2842 10.59 0.8042 0.5075 0.9744 0.3105 0.3410 2.0 2.0 2.0 0.5 0.5
kd
(2-7)
式中 d 为以节点 v j 为父节点的支路的集合。 显然，根据式(2-5)~式(2-7)，由末梢点向电源点第推就可以得到各支路的电流， 然后根据式(2-3)从电源点向末梢点回推就可以求得各节点电压。 前推回代法计算简单，内存需求少，是辐射网潮流计算的好方法。
配电网CIM综合模型的构建与应用
０ 引言
电力 系统 出 于经济 、 全等 考虑 ， 常需 要对 多 安 常 个 系 统模 型进 行交 互操 作 ， 比如 大 电 网联 合仿 真 、 配 电 网潮流计 算 等 。而控 制 中心 的不 同应 用功 能是 由
１ 配电 网常用建模方法
配 电网具有 结 构 复 杂 、 分 支 、 联 络 、 多 多 网络 庞 大且复 杂 等特 点 ， 拓扑 表示 应有 效且 直 观 ， 的拓 其 好 扑 表示 应 能实现 网络 连 通 性 的 快速 跟 踪 、 应 事 件 适
问题 。
应用还需要做扩展 与修 改， 文献 ［ ， ］ ６ ７ 为建立 配电 网模 型 和 电力 设 备 故 障诊 断 与 维 护 对 ＣＭ 进 行 了 Ｉ
扩展。
本 文分析 了传统 的配电 网建模方法及其 优缺 点 。根 据 配 网拓扑 特 点和 应用 系统 对配 网模 型 的要 求 ， 计算 分析 和 管理需 要 两方 面 出发 ， 出 了配 电 从 提 网 ＣＭ 综 合模 型 的三 步构 建 方 法 ， Ｉ 以完 整描 述 配 网 各设备属性和连接关 系， 满足配网计算 和设备管理 所 需 的信 息要 求 。本 文最 后建 立 了一个 的典 型馈 线
不同厂家提供的 ， 数据模式不尽一致 ， 这给互操作带 来 了困难 … 。为此 ， 要 在 各 系统 之 间定 义 转 换 接 需 口， 如果 没有 一个 通用 转换 接 口， Ⅳ个 应用 所需 要 的
接 口转换 程序 数 量为 Ｎ （ Ｎ一１ ／ 。 ）２ 国 际电工 技 术 委员 会 制定 的 一 个 “ 即插 即用 ”
（ 华北 电力大学，河北 保定 ０ １０ ） ７ ０ ３
摘要 ：根 据配 电网拓扑 结构特 点和各应用 系统对 配电网模型 的要 求 ， 计算分 析和 管理 需求 两方面 出发 ， 从 运 用面向对 象技 术的 ＣＭ 模型对 电力系统 资源的通用描述 ， 出了建立配 电网 Ｃ Ｍ模型 的三步建模 方法 ， Ｉ 提 Ｉ 以完 整描 述配 电网各设备属性和 连接 关 系， 从该模型 可以得配 网计 算和设备 管理 维护所需的信 息。最后建 立了一 个典型馈线 系统 的 Ｃ Ｍ标 准模 型， 于此模 型进行 了线损计算。 Ｉ 基 关键 词 ：公共信 息模型 ； 配 电网； 面向对 象； 馈 线 系统 ； 线损计算 中图分类号 ：Ｔ ３ Ｍ７ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ －８７ ２０ ）００ ６ － ０ ３４ ９ （０ ６ １－０ ００ ４
新时期城区配电网络结线的优化分析
新时期城区配电网络结线的优化分析摘要：随着我国社会经济水平的不断提升，我国城市化、工业化建设进程逐步加快，工农业生产以及居民日常生活用电需求持续增加，极大地促进了我国电力行业的迅速发展，与此同时也给新时期城区配电网络结线的优化升级工作带来了巨大的挑战，为确保城区供配电的安全性和稳定性，新时期背景下加强城区配电网络结线的优化升级工作至关重要。
本文主要就现阶段城区配电网络结线存在的缺陷进行分析，并提出了新时期城区配电网络结线的优化策略，望对我国新时期背景下的城区配电网络结线工作提供相应借鉴。
关键词：新时期；城区配电网络；结线优化城市电网建设中，配电网是电能配置的末端环节，由架空线路、电缆、隔离开关、无功补偿电容等设施组成，具有覆盖范围广、负荷密集复杂等特点。
从技术上来讲，配电网的电能损耗量在全网电能总损耗量中占有相当大的比重，为了实现供电工作的经济性、与可靠性，保证优质供电、保障供电企业的经济效益，配电网必须要根据实际情况“量体裁衣”。
配电网进行合理的改造优化需要考虑多个因素，合理规划城市配电网，能够降低电网电能损耗，为国家和供用电企业带来经济效益和社会效益，对节约能源、实现可持续发展也具有重要意义。
1 现阶段城区配电网络结线存在的缺陷1.1 供电网络结构不够合理随着供电需求的提升、线路的增加，原有的一些配电网供电网络已经不能很好地满足现有负荷与分布，需要调整。
如很多区域采用辐射式的供电方式，这样影响了不同线路之间联络切换负荷的能力。
一旦出现线路故障等问题，维修时不能有效的转供负荷。
另外，部分供电线路采取单电源放射式供电，缺少线路分段开关，供电可靠率不高，没有形成环形网络供电，不满足“N～1”运行要求。
当电网在正常运行时，如果在电路中有元件断开，电路可能不会继续稳定运行、正常供电，可能会造成电网超负荷运行。
2012年初，根据对1965年以来将近150次国际大停电事故的详细探究，国网能源研究院发现，北美地区停电事故频发，巴西、印度等国家也多次发生大面积停电事故。
智能电网中的低压配电网建模与仿真
智能电网中的低压配电网建模与仿真随着科技的不断进步和社会的发展，电力系统正在迎来一个新的时代，即智能电网时代。
智能电网作为一种新兴的电力系统，以其高效的能源利用、可靠的供电质量和智能化的运行管理，被广泛应用于现代社会。
在智能电网系统中，低压配电网起着至关重要的作用。
低压配电网作为电能从中压配电网输送到终端用户的关键环节，其设计与运行对于整个电网系统的稳定运行和供电质量具有重要影响。
为了实现智能电网的高效运行和可靠供电，对低压配电网进行建模与仿真就显得尤为重要。
通过建模与仿真，可以对低压配电网的运行状态、电能传输及负载需求进行分析与优化，为电网规划和运行管理提供科学支持。
低压配电网的建模主要包括拓扑结构建模、设备参数建模和负载特性建模。
拓扑结构建模是指将配电网络按照不同节点和支路进行拓扑连接，确定其电气连通关系。
设备参数建模是指根据实际配电设备的性能参数，对各个设备进行电气特性建模。
负载特性建模是指根据终端用户的用电需求特点，对负载进行建模。
拓扑结构建模是低压配电网建模的基础。
其主要包括节点的定义和连接关系的确定。
在建模过程中，需要考虑节点之间的电能传输路径，以及支路的传输特性。
通过拓扑结构建模，可以直观地了解低压配电网的布局和连接情况，为系统的规划和运行管理提供依据。
设备参数建模是对低压配电网中各类设备进行电气特性建模。
设备参数包括线路参数、变压器参数、开关参数等。
通过设备参数建模，可以准确地描述设备的电气性能，包括电阻、电容、电感等参数以及设备的功率传输特性。
通过设备参数建模，可以对低压配电网的电气特性进行分析，为电网的稳定运行提供保障。
负载特性建模是根据终端用户的用电需求特点对负载进行建模。
负载特性包括负载的功率特性、负荷变化规律等。
通过负载特性建模，可以了解负载的电能消耗情况，预测负荷的变化规律，为电网的运行管理提供数据支持。
低压配电网的仿真则是利用计算机模拟低压配电网的实际运行情况，通过对电网的模拟和分析，来评估电网的性能和运行状态。
现代配电系统运行与分析03(配电系统建模)
pri m
▪ 4）配电变压器的实用简化三相模型
变压器不采取额定变比？
Y T
2
YT 0
0
Y T
0 0
Y prim
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0
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0
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---变压器一次侧的分接头
n
p
p
p
s
s
s
21
2.配 电 变 压 器
▪ 2）配电变压器的模型表示
变压器结点导纳矩阵
？
I Y U
n
Tn
原始导纳矩阵
Ib Y U prim b
变压器结点-支路关联矩阵
？
I CI
b
n
Ub CUn
I CY U
b
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Ib YprimCU n
Y C Y 1 C
T
pri m
变压器漏磁导纳矩阵
01
专题3 配电系统分析方法及应用
▪ 3-1 配电系统建模 ▪ 3-2 配电网络拓扑分析 ▪ 3-3 配电系统潮流计算 ▪ 3-4 配电系统短路故障分析 ▪ 3-5 配电网络重构 ▪ 3-6 配电系统可靠性分析
01
3-1 配电系统建模
▪ 配电元件建模 ▪ 配电负荷模型 ▪ 配电系统模型 ▪ 配电系统基本方程
U Ua , Ub , Uc , Ua , Ub , Uc , ,Ua , Ub , Uc T
1
1
1
2
2
2
电力系统中的电网建模与仿真技术研究
电力系统中的电网建模与仿真技术研究随着电力需求的增长和能源转型的推进，电力系统的安全稳定运行变得尤为重要。
而电网建模与仿真技术作为电力系统研究的重要工具，不仅能够对电力系统进行全面深入的研究，还可以有效地指导电网规划、运行和维护，提高电网的可靠性和经济性。
一、电力系统的复杂性与建模需求电力系统由发电、输电、配电和用户组成，拥有庞大的网络结构和复杂的电磁特性。
因此，对电力系统进行建模是电能系统分析研究的基础。
电网建模的核心是描述电力系统的结构和运行特性，通过建立数学模型来模拟和研究电网的动态行为。
1.1 电网的拓扑建模电网的拓扑结构是描述电力系统中各元件之间连接关系的重要依据，是电网建模的基础。
传统的电力拓扑是基于节点和支路的图论模型，但这种方法只能得到电网静态连接关系，无法捕捉电网动态行为。
因此，随着电力系统的发展，基于时序的电网拓扑建模方法逐渐应用，能够准确描述电力系统的线路开关状态和节点状态变化。
1.2 状态估计与电网建模电力系统的状态估计是指通过测量值和已知信息，在给定负荷条件下估计电网的状态变量，包括节点电压和线路功率等。
状态估计是电力系统建模的关键环节，能够为电网优化运行和故障诊断提供准确的状态数据。
二、电网仿真技术的研究意义电力系统的建模是电力系统仿真的基础，仿真技术是通过计算机对电网建立数学模型并模拟真实运行情况的过程。
电网仿真技术的研究具有重要的意义。
2.1 电网规划与运行电网仿真技术可以模拟电力系统在长期和短期各种工况下的运行状态，为电网规划和运行提供决策支持。
通过仿真可以评估电网的可靠性、稳定性和经济性，为电网规划和运营管理提供依据。
2.2 电网故障诊断与维护电网仿真技术还可以用于电网故障诊断与维护。
通过仿真可以模拟电网的故障情况，快速定位故障点，并提供故障分析和修复方法。
这能够大大提高电网的故障处理效率，缩短故障处理时间。
三、电网建模与仿真技术的研究方向为了更好地实现电网建模与仿真技术的应用，研究者们在以下几个方向上进行了深入的研究。
配电网络自动化第8讲-配电网简化建模
Page26
2).配电网重构的意义
(1).提高供电可靠性
故障条件下的重构，可以隔离故障区域，恢复非故障区域的供电。 在配电系统发生故障时，可以打开配电系统中的某些分段开关隔 离故障，同时合上某些联络开关把故障线路上的部分或全部负荷转 移到其他线路上去，从而起到快速隔离故障和恢复供电的目的。
a
bc d
e fg
A
B C D E FG H
联络开关
Page27
2).配电网重构的意义
正常工况下进行配网重构，可以在保持全网辐射形拓 扑结构的条件下，调整网络拓扑结构和负荷分布，实现提 高节点电压质量、降低网络损耗、均衡负荷、消除过载和 提高供电可靠性等目标。
a
bc d
e fg
A
BCDE
FG H
联络开关
1 1 2 5 6 7
1 13
8 11 12 1
3
1 1 1 13 1 1 1 1 10 1 1 1 1
2 1
3 13 1
1 1
1 1
101
(38)
2
3 13 4
<63>
(24)
(7) <39>
(7)
)
)
(18)
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8 <18> )
(18)
5
(12) <18> )
6
<30> )
(16)
7 46
配电网络自动化
第八讲 配电网简化建模
电气工程学院
9901
9935 523
9923
变电站A
9907 9905
9908
511
基于GIS的配电网网络模型和拓扑分析
基于 GIS的配电网网络模型和拓扑分析摘要：GIS平台首先要将实际电网中的设备转化成相应的数学模型，然后根据网络拓扑分析绘制出配电网络图，最后通过GIS系统强大的分析功能在地图上展示出设备及其属性。
关键词：配电网；GIS平台；拓扑分析；地理图引言随着直流负荷、风机及光伏发电的并网以及大功率电力电子设备技术的快速发展，传统交流配电网正向交直流混合配电网过渡和发展。
交直流混合配电网以其独有的优势正受到越来越多的重视，并逐步成为配电网发展的主要趋势。
1配电网拓扑分析的概念在地理空间中，网络是通过无数“通道”互相连接的一系列地理空间位置。
抽象来说，网络系统由很多互相连接的线段组成。
许多常见的实际地理事物都能组成网络，比如公路网、通信网络、电力网络等。
把这些实际的网络抽象后进行表达，那就是网络数据模型。
对抽象后的网络数据模型进行分析的行为称为网络拓扑分析。
网络拓扑分析是在网络数据集的基础上开展的，其他种类的数据集都不能开展网络拓扑分析。
分析的方法包括网络路径查询、最短路径分析、网络节点查询、最佳路径分析等。
当前GIS系统平台拥有强大的拓扑分析功能，比如：搜索相邻的所有节点功能、连接的所有边功能、连接的所有节点功能、关键点功能、关键边功能、路径分析功能等。
只要充分发挥上述强大功能，就能在GIS平台上高效开展配电网拓扑分析。
2配电网可靠性影响因素由于DG的输入，配电系统从单电源网络到多电源网络，负载由多个电源供电。
如果系统的侧网出现故障，DG除了以下条件外，还可以继续为负载供电。
1)系统侧网故障，孤岛系统启动开关故障。
2)系统的侧面网出现故障，DG的机械要求出现故障。
3)系统的页面网出现故障，DG输出不符合负载要求。
因此，在评估电网可靠性时，应考虑到系统侧网、DG和孤岛负荷要求的混合。
影响供电可靠性的因素可分为以下几个方面:1)系统侧网故障；2)指出岛屿内DG出口是否符合负荷要求；3)DG机械故障；4)指出岛屿系统是否成功地启动了转变。
基于RT-LAB的柔性直流配电网建模与仿真分析
第43卷第19期电力系统保护与控制V ol.43 No.19 2015年10月1日Power System Protection and Control Oct. 1, 2015 基于RT-LAB的柔性直流配电网建模与仿真分析于亚男，金阳忻，江全元，徐习东(浙江大学电气工程学院，浙江 杭州 310027)摘要：基于实时数字仿真系统RT-LAB建立典型“手拉手”拓扑，含分布式能源光伏、锂电池以及交直流负载的直流配电网实时仿真数学模型。
利用该模型对柔性直流配电系统的启停控制、指令控制等运行方式进行暂态响应特性仿真分析。
RT-LAB实时仿真技术显著增强柔性直流配电网系统仿真的时效性和实用性。
配网启动逻辑设计及软开关技术、逐级功率提升法的应用，有效减小了直流配电系统启动电流冲击及接入操作过电压。
系统建模满足直流配电系统运行要求，对其启动控制及运行工况的仿真分析，为柔性直流配电工程建设进一步研究提供参考。
关键词：柔性直流配电系统；RT-LAB；实时数字仿真；运行工况；启停控制RT-LAB based modeling and simulation analysis of flexible DC distribution networkYU Yanan, JIN Yangxin, JIANG Quanyuan, XU Xidong(College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)Abstract: Based on the real-time digital simulation system RT-LAB, this paper establishes a typical mathematical simulation model of loop flexible DC distribution. The model includes photovoltaic, lithium batteries and AC/DC load.Simulation analysis of different running conditions transient response tests, such as start-stop control, command control, is made. RT-LAB significantly enhances flexible DC distribution simulation timeliness and practicability. Start-up logic design, soft-switching and progressive power upgrade method effectively reduce starting current and access operation over-voltage. It is proved that the model works well to meet the operational requirements, and the study about start-stop control and operation conditions can provide reference for further engineering construction.This work is supported by National High-tech R & D Program of China (No. 2013AA050104).Key words: flexible DC distribution network; RT-LAB; real-time digital simulation; running condition; start-stop control 中图分类号：TM743 文章编号：1674-3415(2015)19-0125-060 引言随着城市发展，用电负荷快速增加，分布式能源及储能大量并入配网，传统交流配电网在电能供应稳定性、高效性、经济性、扩展性等方面面临巨大挑战。
配电网络建模与网络结线分析
配电网络建模与网络结线分析1引言与能量管理系统(EMS)类似，网络建模和结线分析(也称拓扑分析)是配电管理系统(DMS)的基础。
但迄今尚无专门研究与探讨适合配电网络结构特点的网络建模方法和在此基础上实现的网络结线分析。
目前一些国际著名的DMS产品中，也仍采用与输电网相同的网络数据库结构和建模方法。
这样不可避免地带来下列问题。
首先，由于配电网及配电馈线为辐射状结构，为了它的建模必须定义在大量物理上并不存在的“虚电站”和“虚母线”，以描述馈线各元件之间的电气连接，因此必然使配电网络数据库更为庞大，加重用户建立和维护网络数据库的工作量。
其次，在某些DMS应用(如网络重构，故障检测，隔离与恢复，馈线负荷预测)中要求考虑馈线的特定结构和电气接线，然而按上述建模方法建立的网络数据库不能直接提供这些数据。
第三，为了将来与地理信息系统(GIS)和设备管理系统(FM)集成，应该提供在一般意义上设计的适合辐射状配电网络结构特点的统一网络数据库。
这些情况说明，对配电网应该采用与输电网有所不同的网络建模方法及结线分析策略，以适应DMS开发的需要。
本文在分析和研究配电网结构特点的基础上，提出了一种适合于配电网的网络建模方法；在数据库结构中，通过定义一些新的物理模型来描述配电馈线、馈线段、电源(输电网部分)，以避免引入大量“虚电站”和“虚母线”，使用户能直观方便地建立网络数据库。
在此基础上，实现了配电网络结线分析，根据配电网结构特点，对变电站和馈线开关变位作分别处理，以提高网络结线分析速度和效率。
本文提出的方法已在一个实际DMS工程中得到应用。
2配电网络建模在EMS网络数据库中，电力系统数据或模型是按层次结构组织的。
即公司(CO)包括若干分区(DV)，分区又包括若干电站(ST)和线路(LN)；电站包括若干电压等级(KV)和变压器(XFMR)，电压等级又包括若干元件，如开关(CB)，负荷(LD)，机组(U N)，电容/电抗器(CP)等。
配电网络自动化第8讲-配电网简化建模
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变电站B
变电站C
故障区域隔离（故障 区域两侧开关分）
西南交通大学电气工程学院
几种模型的目的比较
配电网的模型
特点
典型应用
矩阵模型
网架结构和故障信息
配网拓扑、简单故障判 断和隔离
优化模型
网架结构和故障信息
复杂故障判断和隔离
严格模型
信息全面但繁琐、规模大
潮流计算、节能分
析、电压质量、网架规 划、无功优化
哥尼斯堡七桥问题
18世纪的哥尼斯堡城中有一条普雷格尔河,河的两岸和河中的
两个小岛有7座桥彼此相接,当地的居民热衷于讨论这样一个话
题:一个步行者能否通过每座桥一次且仅一次回到原出发地.
A
A
C
B
B岛
C岛
D
西南交通大学电气工程学院
D
化为如上的简图 ,1736年数学家 欧拉证明了这个 问题是不可能的
哲学家的生活进程：
将配电网馈线当作无向边，采用N行N列的D矩阵加以描述
网基结构矩阵
d11 d12 d13 ... d1N
d21
...
...
...
...
D ... ... ... ... ...
...
...
...
...
...
dN1 dN 2 dN 3 ... dNN
网基
1 配电网的简化处理
配电网的无向图描述
2 配电网拓扑分析
❖ 1.配电网络拓扑分析:根据配电网架结构（DT）和开关 的当前状态（CT第一列）求出配电网的运行方式（CT 其余各列）的过程，称该过程为基形变换。 如图（a）所示的网架结构； 经基形变换后，得到的网形如图(b)所示。
县域配电自动化有线组网通信方式建模与求解
县域配电自动化有线组网通信方式建模与求解任俊东;戴宇【摘要】配电自动化\"三遥\"终端宜采用光纤通信方式,以无源光网络方式组网,通过构建EPON链路,以星形或者链形拓扑结构实现配电站所\"三遥\"终端与配电自动化主站之间的通信.综合考虑光缆成本、光缆交接箱购置费用、配电自动化建设成本等影响因素,重点研究县域配电自动化接入层EPON组网策略,在充分考虑通信组网可靠性、经济性的基础上,对组网拓扑结构进行创新,制定目标逻辑网络,提出一种双层EPON组网结构.第一层级由变电站OLT与主干光缆交接箱组成光交主干环路,第二层级由配电站所ONU与光缆交接箱组成站所环路.结合某县级市配电自动化有线组网实例进行验证,并采用粒子群算法计算模型最优解,验证结果表明,该模型能有效降低建设成本,提高有线组网通信系统可靠性.【期刊名称】《浙江电力》【年(卷),期】2018(037)009【总页数】5页(P23-27)【关键词】配电自动化;EPON;通信;有线组网;路径优化;粒子群算法;建模【作者】任俊东;戴宇【作者单位】国网浙江东阳市供电有限公司, 浙江东阳 322100;国网浙江东阳市供电有限公司, 浙江东阳 322100【正文语种】中文【中图分类】TM7620 引言按照国家电网公司配电网标准化建设“六化”、“六统一”、顺应智能配电网建设和发展的要求，配电自动化改造工程设计应遵循安全可靠、坚固耐用等原则，做到统一性与适应性、先进性、经济性和灵活性的协调统一[1]。
在配电自动化建设改造中，配电通信网起着非常重要的作用，尤其是在有线组网通信系统中，光缆应与配电网一次网架同步规划、同步建设。
目前，在常用的EPON（以太无源光网络）组网策略中，EPON技术采用一点到多点的无源分配光纤网构造连接局端与用户，EPON由OLT（光线路终端）、ONU（光网络单元）和光缆交接箱（以下简称“光交箱”）组成[2]。
基于网络图形的配电网拓扑分析方法及应用
基于网络图形的配电网拓扑分析方法及应用周步祥1!刘欣宇2(1.四川大学电气信息学院9四川省成都市61006532.重庆电力公司调度通信中心9重庆市400014)摘要!根据配电网的结构特点9在分析影响配电网拓扑结构的设备属性的基础上9提出了配电网的设备模型和网络图形模型9包括母线模型\线路模型和开关模型9并由此提出了一种既便于计算机图形处理9又能够准确\可靠地描述配电网拓扑结构的拓扑分析方法O实际应用表明9这种基于网络图形的配电网拓扑分析方法具有较大的实用价值O关键词!配电网9网络图形9拓扑分析中图分类号!TM7119TM727.2引言随着电力事业的发展9我国电力工业已从单纯重视建设电源和输电网络9发展到在建设电源和输电网络的同时加强配电网络的建设O但是9由于长期以来配电网络的建设缺乏规划性9结构上随意性比较大9有辐射形网络\环形网络等9给配电网的运行和管理带来了诸多不便O在配电网改造过程中9迫切需要一种对配电网进行有效\科学管理的方法[192]9而配电网运行管理的关键技术问题之一就是要能准确\可靠地分析配电网的拓扑结构O在配电网运行过程中9运行人员使用的是描述配电网设备组成和结构的直观图形9它与用于配电网分析计算的网络拓扑图形的表示方法不一致O本文从配电网的结构特点出发9在研究配电网关键设备及其属性的基础上9提出了一种实用的配电网设备模型9并在此基础上给出了基于网络图形的配电网拓扑分析算法9它不仅便于构成运行人员实用\直观的计算机图形9而且能够准确\可靠地描述配电网拓扑结构9通过实际系统运行9验证了该算法的实用价值和推广价值O配电网设备模型配电网主要由变电站或开关站的母线\配电线路\各种开关及负荷母线组成9配电网是将这些设备有机地结合在一起9完成配电工作O图1给出了典型的配电网结构O根据图19配电网D由母线B\配电线路L和开关BR组成9其中母线又分为变电站母线\开关站母图l典型的配电网结构F i g.l T yp ical struct ure of distri bution net work线和负荷母线9开关则分为母联开关\出线开关\分段开关和联络开关O因此9配电网可以定义为ID={B i9L j9BR i=1929"9n3j=1929"9m3=1929"9l}(1)式中I n9m9l分别表示配电网中的母线数\配电线路数和开关数O为进一步描述配电网9可将组成配电网的设备模型统一定义为I设备名{编码3类别3图形属性3关联属性3管理属性3}模型中的编码是根据设备的大类(母线\线路\开关)按照一定的规则统一标识3 类别用于进一步标识该设备属于某一大类中的某一类(例如9开关设备中的母联开关\出线开关或分段开关等)3 图形属性用于描述该设备在图形中的位置3 关联属性用于描述配电网中各类元件之间的相互关联关76第27卷第16期200 年8月25日Vol.27No.16 Au8.259200收稿日期C2002-07-079修回日期C2002-08-26O系9主要是开关与线路\母联开关与母线\母线与线路\线路与节点\母线与节点的关系等9它们将直接影响网络的拓扑结构;管理属性H主要用于配电网运行管理9可分为安装属性和运行属性9本文不做进一步的讨论O2配电网图形模型在配电网分析计算中9每条母线都看成一个节点9配电线路作为节点间的连线9由此形成配电系统的拓扑结构O由于配电网的复杂性和配电网运行人员的需要9两个节点之间不一定用一条直线相连9可能会考虑图形的美观\线路的实际走向9通过多个线段将它们连接起来O因此9为了能直接从运行用的网络图形获得分析计算用的拓扑结构9必须建立科学\合理的网络图形模型O由式(1)可知9配电网图形中包含的主要设备为:母线\线路\开关O2.母线模型根据配电网母线的特征9结合网络图形和拓扑分析的要求9定义母线模型为:B=<BuS Code9C9[BR]9S t at e9GP9MP}(2)式中:BuS Code描述的是母线编码9系统中每条母线的编码是惟一的;C是母线的分类信息9用来描述母线的类别(变电站母线\开关站母线\负荷母线);BR 是与该母线相关联的母联开关信息9它可以存在9也可以不存在;S t at e描述母线的运行状态(是否带电运行);GP和MP分别为母线的图形属性(图形坐标\颜色等)和管理属性(型号\厂家\电气参数等)O 以下各种模型中均有类似的属性9将不再一一说明O 利用母线模型构成网络图形时9具体规则为:a.一个母线图元表示一条实际母线;b.如果在已有的母线图元上增加母联开关9则在母联开关处将该母线分割为2个母线图元9这2个母线图元将与母联开关关联O根据以上规则9图1中的母线B19B29B 均可用上述模型描述O B 是一条负荷母线9它不与母联开关关联;B1和B2是变电站母线(或开关站母线9根据实际系统确定)9它们均与母联开关BR1关联O 在制作网络图形时9可以先画一条母线B19然后在B1上增加母联开关BR19系统将自动把B1分成B1和B2两条母线9并均与BR1关联9修改相应的图形属性9提示输入相应的管理属性O2.2线路模型在建立线路的网络图形模型之前9首先定义线路元的概念O网络图形中描述线路的独立的线段称为线路元9具体可描述为:E l=<Ecode9J19J29Nu m9[BR]9GP9MP}()式中:Ecode是系统对线路元的编码;J19J2分别为描述该线路元的线段的2个端点(称为结点);Nu m 是线路元所在线路的编号9它是线路和线路元的对应标志;BR为与该线路元关联的开关设备9可以存在9也可以不存在O这里的结点H仅仅是图形模型中的一个概念9并不是通常电网中的节点H O 利用线路元构成网络图形时9具体规则为:a.每个线路元的两端都是结点9且线路元只能以结点为顶点9结点不能出现在线路元的中间;b.一个线路元上只能有一个开关O如在已有开关的线路元上增添新的开关9将自动把这个线路元分割为2个线路元9每个线路元上将分配获得一个开关O因此9一个线路元的首端或末端可能有悬空\与其他线路元相连\与某条母线相连种情况9J1和J2为线路元两端点的编号O图1中91和292和9和4之间均为一个线路元9其中端点1与母线B1相连9端点29与其他线路元相连9端点4悬空O 根据线路元模型9可以得到线路模型:L=<Nu m9<E l1}9MP}(4)式中:1满足<1E l1(Nu m)=Nu m};Nu m为线路编号;<E l1}是一个线路元的集合9即线路是线路元的集合O利用线路模型构成网络图形时9除了要遵循线路元的规则以外9还必须注意9同一条线路上不同材料的段应定义为不同的线路元9以便于线路参数的计算和分析O图1中9线路L1是由1和292和9和4之间的线路元组成9它们分别关联了开关BR29 BR49BR5O2.3开关模型综合考虑配电网开关的特征9定义开关模型为: BR=<T yp e9ML9CX9FD9LL9S t at e9GP9MP}(5)式中:T yp e为开关的分类信息9用来确定开关种类:母联开关在ML中说明开关连接的2条母线的信息;出线开关在CX中说明变电站(开关站)信息;分段开关在FD中说明线路分段信息;联络开关在LL 中说明它连接的2条配线信息;S t at e用于记录开关的运行状态O形成网络图形时9定义开关的规则为:a.母联开关的定义应在完成母线定义后立即完成9以免影响线路和结点的关系;b.其他开关的定义可在线路完成后进行O开关和线路的关联关系在线路元模型中已经定义9因此开关模型中不再定义它们之间的关联关系O86200 927(16)3配电网拓扑分析算法根据定义的模型可以方便直观地完成配电网的网络图形的绘制9并可根据网络图形进行配电网的拓扑分析o拓扑分析中包括2类基本元素:节点(node)与线(li ne)oG节点7与网络图形模型中的G结点7不同o G结点7包含了所有的G节点79网络图形中的结点只有符合以下任一条件时才能成为网络拓扑中的G节点7:①由母线构成的结点(如图1中的195914);②一个结点与个或个以上的线路元相关联(如图1中的7910);③只有1个线路元相关联的结点(如图1中的499911)o网络拓扑中的G线7和模型中的G线路7也并不等价o一条G线路7可能包含很多G线7;出于地理等原因可能把一条连通的配电线路划分为多条G线路79这样一条G线7又可能包括多条G线路7oG节点7和G线7的定义如下:Node={Nu m9J1}(6)式中:Nu m表示节点的编号;J1表示该节点对应的结点编号oL i ne={Nu m9{E l1}9N i9N j}(7)式中:Nu m表示线的编号;{E l1}表示所有属于这条线的线路元集合;Ni 和Nj表示G线7首尾连接的节点信息o3.Node的分析算法该算法只需初步确定符合条件的Node元素9条件如下:①所有的母线结点;②判断母线开关的状态9决定其连接的母线是作为几个节点运行;③连接了个以上线路元的结点(如T型节点);④只连接1个线路元的结点(该结点是线路末端);⑤通过判断其他开关的状态9还可能增加新的节点o搜寻完毕后9将建立Node矩阵或NodeS(S=19 29 9n)数组9以存储网络拓扑节点信息o3.2L i ne的分析算法根据配电网拓扑和网络图形模型的特点9形成L i ne矩阵的算法如图2所示o停止条件分别为:①遇到G联络开关7或断开的开关;②线路(线路元)连接到其他节点o另外9在具体实现上述算法的过程中9在搜索G L i ne7时9为避免重复搜索9在搜索过程中将建立相应的标志;为了提高拓扑分析的速度9当网络结构发生变化时(改变开关状态等)9拓扑分析算法将从导致配电网结构发生改变的操作点出发9对本次操作引起的局部拓扑结构变化进行重新计算9避免了对整个网络的所有组成元素都进行重新分析9在保证图2L i ne搜索算法流程F i g.2F l ow chart of t he li ne searchi n g准确性的前提下大大提高了运算速度o利用上述配电网图形结构模型和拓扑分析算法9已在成都电业局锦江供电局建立了G配电网络运行管理系统79该系统集配电网运行仿真故障管理设备及日常工作管理等功能于一体9较好地解决了当前配电网运行中的管理问题o4结语本文提出的图形结构模型和配电网拓扑分析算法很好地实现了配电网的构建和在线拓扑分析9能够满足现代电力企业的供电配电运行管理工作的需要9对于提高配电网运行水平有较好的理论意义和实用价值o参考文献1王积荣(W an8Jir on8).浅析城网建设和改造中的配电自动化(T acti cS f or D i Stri buti on Aut o m ati on S y St e m i n Buil di n8and Ref or m i n8U r ban Net Wor kS).电力系统自动化(Aut o m ati on ofE l ectri c Po Wer S y St e m S)9199992 (1):1～2刘健9程红丽9王兆安(L i u Ji an9Chen8~on8li9W an8Zhao an).配电网的模型化方法(M odel of D i Stri buti on S y St e m).西安交通大学学报(Jour nal of X i an Ji aot on8Uni verSit y)9200094(10)周步祥(1965T)9男9博士9教授9主要从事电力系统自动化\计算机应用等方面的教学与科研工作O E-m ail C bxzhou＠刘欣宇(1977T)9男9硕士9主要从事电力系统自动化\计算机应用等方面的科研及工程工作O96!研制与开发!周步祥等基于网络图形的配电网拓扑分析方法及应用NET WORK GRAPH-BASED POW ER D ISTRI B TI ON NET WORK TOPOLOGYANALYS IS AND I TS APPLI CATI ONZhOu Bu1ian g1,i u in u2(1~S ichuan Uni verSit y,Chen8du610065,Chi na>(2~Chon8<i n8E l ectric Po Wer Co m p an y,Chon8<i n8400014,Chi na>Abstract:A ccor di n8t o t he Str uct ural characteriSticS of a diStri buti on net Wor k,t he device modelS and net Wor k8ra p h modelS f or t he diStri buti on S y Ste m,i ncl udi n8t he buS model,li ne model and S W itch model,are p r o p oSed baSed on an anal y SiS of t he device p r o p erti eS t hat i nfl uence t he t o p ol o8ical Str uct ure of t he diStri buti on S y Ste m~A t o p ol o8y anal y zi n8m et hod f or t he diStri buti on S y Ste m iS p r o p oSed,Which iS ca p abl e of not onl y f acilitati n8co m p uter8ra p hicS p r oceSSi n8,but alSo accuratel y and reli abl y deScri bi n8t he t o p ol o8ical Str uct ure of t he diStri buti on S y Ste m~It haS been Sho Wn i n p ractice t hat t hiS al8orit h miS of f airl y hi8h p ractical val ue~K e y words:diStri buti on net Wor k;net Wor k8ra p h;t o p ol o8y anal y SiS(上接第52页conti nued f r o m p a8e52>JohanSSon~akan!W anha mm er LarS.D i8it al~il bert T ranSf or m erS Co m p oSed of Identi cal A ll p aSS Subfilt erS.I n"Pr oceedi n8S of t he1998I EEE I nt er nati onal S y m p oSi u m onC ircuitS and S y St e m S.Calif or ni a#USA$"1998.4 7～4404Pei S C!W an8P~.Anal y ti cal D eSi8n of M axi m all y F l at F I R Fracti onal~il bert T ranSf or m erS.S i8nal Pr oceSSi n8!2001!81#$"64 ～6615Sunder S!Ra m achandran V.D eSi8n of E<uiri pp l e NonrecurSi veD i8it al D iff erenti at orS and~il bert T ranSf or m erS USi n8aW ei8ht ed LeaSt-S<uareS T echni<ue.I EEE T ranS on S i8nal Pr oceSSi n8!1994!42#9$"2504～25096Ji an8X iren!Chen8~ai.An A pp r oach t o t he D eSi8n of II R ~il bert T ranSf or m erS.I n"Chi na1991Pr oceedi n8S of t heI nt er nati onal Conf erence on C ircuitS and S y St e m S.Shenz hen#Chi na$"1991.61 ～6167AnSari RaShi d.II R D i Scret e-ti m e~il bert T ranSf or m erS.I EEE T ranS on A couSti cS!S p eech!S i8nal Pr oceSSi n8!1987!5#8$"1116～11198AnSari RaShi d.E lli p ti c F ilt er D eSi8n f or a C l aSS of G eneralized ~alf band F ilt erS.I EEE T ranS on A couSti cS!S p eech!S i8nal Pr oceSSi n8!1985!#4$"1146～1150俎云霄(1964->女博士现在清华大学电机系进行博士后研究主要从事电路与系统~信号处理~路由算法和图论方面的研究E-m ail:zu y x＠m ail.tSi 庞浩(1976->男博士研究生主要从事电路与系统及高性能数字电路的研究李东霞(1975->女硕士研究生主要从事电路与系统~变压器故障保护的研究A METHOD OF REACTI VE POW ER MEAS RE MENT BASED ON H I LBERT D I G I TAL FI LTERI NGZu Yun1iaO,pan g~aO,i DOn g1ia,w an g Zan j i(T Si n8hua Uni verSit y,Bei J i n8100084,Chi na>Abstract:A~il bert di8ital filteri n8techni<ue f or reacti ve p o Wer m eaSure m ent iS p r o p oSed~The m et hod iS not onl y vali d i n t he Si nuSoi dal conditi on,but alSo i n t he non-Si nuSoi dal conditi onS under certai n defi niti on~The reacti ve p o Wer iS m eaSured b y firStl y Sa m p li n8t he volta8e and current Si8nalS,and t hen b y directl y i m p le m enti n8~il bert di8ital filteri n8techni<ue and So m e Si m p l e calculati onS~The err orS i ntr oduced b y t he m eaSure m entS of t he acti ve p o Wer and t he r oot-m ean-S<uare val ueS of volta8e and current i n t he exiSti n8m et hodS can be avoi ded~In additi on,becauSe of t he excellent f re<uenc y reS p onSe of t he deSi8ned~il bert filter,t he hi8h accurac y of t he m eaSure m ent f or hi8h har monicS can be8uaranteed~M ean While,t he p oSiti ve or ne8ati ve val ue of t he m eaSured reacti ve p o Wer alSo i ndicateS t he l oad characteriSticS~Exce p t f or A/D converSi on f r o m volta8e and current Si8nalS,all p r ocedureS of t he al8orit h m are di8itall y p erf or m ed~~ence,t he p r o p oSed m et hod iS Si m p l e and eaS y t o be realized~ The m et hod haS been uSed i n t he deSi8n of a multi-f uncti onal p o Wer i nStr u m ent~K e y words:reacti ve p o Wer m eaSure m ent;har monicS;~il bert filteri n8;di8ital filteri n807200 !27#16$基于网络图形的配电网拓扑分析方法及应用作者：周步祥， 刘欣宇作者单位：周步祥(四川大学电气信息学院,四川省成都市,610065)， 刘欣宇(重庆电力公司调度通信中心,重庆市,400014)刊名：电力系统自动化英文刊名：AUTOMATION OF ELECTRIC POWER SYSTEMS年，卷(期)：2003,27(16)被引用次数：43次1.刘健;程红丽;王兆安配电网的模型化方法[期刊论文]-西安交通大学学报 2000(10)2.王积荣浅析城网建设和改造中的配电自动化[期刊论文]-电力系统自动化 1999(01)1.几种电力网络图的连通路径拓扑算法研究[期刊论文]-电力系统保护与控制2009,37(21)1.韩国政.徐丙垠面向馈线的中压配电网拓扑分析[期刊论文]-南方电网技术 2011(1)2.罗明.张韬.罗又赤.魏咏东.韦启玩广播台网智能化自动化供电及监控管理系统[期刊论文]-广播与电视技术2011(3)3.周邺飞.梁锋.许祖锋基于三态拓扑计算的变电站防误操作研究[期刊论文]-电力系统保护与控制 2011(18)4.林峻.李俊达基于图形-拓扑双向支持建模的电力系统可视化计算研究[期刊论文]-企业技术开发（学术版）2010(1)5.蔡秋娜.文福拴.王珂.李力基于公共信息模型的"组团式"电网结构在线自动识别[期刊论文]-华北电力大学学报2010(2)6.张炳达.李广福一种配电网重构中潮流计算序列的快速建立方法[期刊论文]-电力系统保护与控制 2010(19)7.杨道驰.冯根生.方龙.李威.于进杰基于交互式图形系统的电力参数图元的建模[期刊论文]-电力系统保护与控制 2010(14)8.孙旭霞.李生民.赵水英基于C/S和图形化的用户供电可靠性信息系统[期刊论文]-计算机系统应用 2010(10)9.杨道驰.杜小兵基于CIM的配电网拓扑分析[期刊论文]-广西轻工业 2009(1)10.徐玮(韦华).刘东.陆佳南.陆融.邱继东.潘华明多数据源配电网不良数据的辨识与校核[期刊论文]-华东电力2009(7)11.邓其军.周洪.鲁觉面向图形对象的配电网单线图绘制与使用[期刊论文]-电力自动化设备 2009(7)12.屈志坚.刘明光.陈秋琳.杨罡.张纪伟.刘铁基于源流链的多源点配电网拓扑新算法[期刊论文]-电力系统自动化 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配电网络建模与网络结线分析
1引言
与能量管理系统(EMS)类似，网络建模和结线分析(也称拓扑分析)是配电管理系统(DMS)的基础。
但迄今尚无专门研究与探讨适合配电网络结构特点的网络建模方法和在此基础上实现的网络结线分析。
目前一些国际著名的DMS产品中，也仍采用与输电网相同的网络数据库结构和建模方法。
这样不可避免地带来下列问题。
首先，由于配电网及配电馈线为辐射状结构，为了它的建模必须定义在大量物理上并不存在的“虚电站”和“虚母线”，以描述馈线各元件之间的电气连接，因此必然使配电网络数据库更为庞大，加重用户建立和维护网络数据库的工作量。
其次，在某些DMS应用(如网络重构，故障检测，隔离与恢复，馈线负荷预测)中要求考虑馈线的特定结构和电气接线，然而按上述建模方法建立的网络数据库不能直接提供这些数据。
第三，为了将来与地理信息系统(GIS)和设备管理系统(FM)集成，应该提供在一般意义上设计的适合辐射状配电网络结构特点的统一网络数据库。
这些情况说明，对配电网应该采用与输电网有所不同的网络建模方法及结线分析策略，以适应DMS开发的需要。
本文在分析和研究配电网结构特点的基础上，提出了一种适合于配电网的网络建模方法；在数据库结构中，通过定义一些新的物理模型来描述配电馈线、馈线段、电源(输电网部分)，以避免引入大量“虚电站”和“虚母线”，使用户能直观方便地建立网络数据库。
在此基础上，实现了配电网络结线分析，根据配电网结构特点，对变电站和馈线开关变位作分别处理，以提高网络结线分析速度和效率。
本文提出的方法已在一个实际DMS工程中得到应用。
2配电网络建模
在EMS网络数据库中，电力系统数据或模型是按层次结构组织的。
即公司(CO)包括若干分区(DV)，分区又包括若干电站(ST)和线路(LN)；电站包括若干电压等级(KV)和变压器(XFMR)，电压等级又包括若干元件，如开关(CB)，负荷(LD)，机组(U N)，电容/电抗器(CP)等。
元件之间的电气连接由元件的端点或它们之间的公共节点来定义。
这样便形成所谓的基于结点的网络模型。
但当上述网络建模方法应用于配电系统时，就有可能存在下列问题。
首先，一条配电馈线可能包括多个分段开关和联络开关，以及数十个甚至数百个馈线段和用户负荷。
因此，为了描述这种馈线结构，对馈线段和用户负荷之间的每一个结点都必须引入一个“虚电站”。
这种“虚电站”与EMS中的电站不同，物理上它并没有电站的含义，而只对应一个结点，因此使网络数据库十分庞大。
其次，配电系统的运行管理与输电系统有很大不同，例如在输电网中，网损优化主要通过调节无功电源实现，而在配电网中则主要通过合/开馈线上的分段开关和联络开关以改变网络结构来实现。
因此在有些DMS应用中，要求提供特定辐射状馈线的结构和电气接线，而这些数据又不能由上述建模方法建立的网络数据库提供。
第三，为了将来与GIS/FM集成，网络数据库必须适应配电网络的结构特点，以有可能直接从FM数据库生成网络数据库，并将网络分析结果送入GIS数据库。
这些情况说明，必须对DMS网络数据库结构进行专门设计。
基于以上考虑，本文提出了一种新的适合配电系统的网络数据库结构。
如图1所示。
在这种数据库结构中，引入了一些新模型FD、SEC和SO，以分别用来描述配电馈线、馈线段和电源(输电网部分)。
与EMS网络数据库比较，这种数据库结构实际上扩展了电压等级的范围，使其进一步包含馈线和馈线段。
此外，在馈线与其元件之间定义了一个层次关系，以描述辐射状馈线模型。
利用这种建模方法，既可以避免引入大量“虚电站”，又可以提供特定馈线结构。
显然，这种数据库结构更适合于DMS。
在图1所示的数据库结构中，馈线类FD的数据包括：馈线标识(ID)、馈线描述(DESCR)、连接变电站(ST)、首端结点(ND)、有功功率(W)、无功功率(R)、电流(I)
等等。
馈线段SEC的数据包括：线段标识(ID)、线段描述(DESCR)、首端结点(ND)、末端结点(ZND)、线段型号(INTY)、线段长度(LEN)等等。
电源类SO的数据包括：电源标识(ID)、电源描述(DESCR)、连接结点(ND)、有功供电功率(W)、无功供电功率(R)、供电电压(V)、最大有功供电功率(WMAX)、最大无功供电功率(RMAX)、最大供电电压(VMAX)、最小供电电压(VMIN)等等。
图1配电网络数据库结构
应该指出，在图1所示的数据库结构中，电源类SO用来描述配电系统的供电电源，即输电系统部分，它与EMS中将配电系统定义为负荷相互对应。
此外，为了描述馈线之间通过联络开关相互连接的连接关系，需要在每一组联络开关的一端与其相应的一个馈线段的一端之间串联一条零阻抗支路，这点与EMS相同。
3配电网络结线分析
网络结线分析或拓扑分析的主要功能是把上述由用户建立的基于结点的物理模型转换成可供配电潮流、短路计算、网络重构等使用的数学模型。
网络结线分析的主要要求是可靠、快速和有效。
网络结线分析分两个步骤：母线分析和电气岛分析。
母线分析是将闭合开关联接在一起的结点集合化为母线；电气岛分析是通过线路和变压器将母线联接为岛。
其中既有电源又有负荷的岛才有计算意义，称为活岛，否则称为死岛。
虽然从功能、原理和内容上说，配电网络结线分析与输电网络结线分析没有什么本质不同，但是由于配电网络结构与输电网络结构不同，为了提高结线分析的速度和效率，应该充分利用配电网络结构特点和上述网络数据库信息，采用与输电网有所不同的结线分析算法控制策略。
在EMS中，当变电站的所有开关都闭合时，一个电压等级一般只包含一两条母线，因此对开关变位可以将搜索过程限定在电压等级范围之内，以对电压等级内的母线进行重新分配。
但在DMS中，一个电压等级可能包括数百条馈线段和数百条母线，某个开关变位只影响很少几个相关的母线重新分配。
因此，如果把搜索过程也限定在整个电压等级范围之内，则势必会降低结线分析的速度和效率。
结线分析中的搜索过程实际上是检查某个开关变位是否导致其两端母线的对应变化。
当一个开关断开时，如果能在这个开关的两端结点之间通过相邻的闭合开关搜索到另一条连通路径，则网络结线保持不变，否则为该开关一端结点分裂一个条母线。
当一个开关闭合时，如果该开关两端结点所对应的母线相同(即在这两个结点之间存在另一条由闭合开关组成的连通路径)，则网络结线保持不变，否则合并这两条母线。
如上所述，配电馈线为辐射状结构，而且馈线分段开关和联络开关为串联分组连接，以与两端馈线段连接。
当一个馈线开关断开/闭合时，由于在该开关两端结点之间不存在其它并联开关(或并联开关组)，即在该开关两端结点之间不可能搜索到由其它闭合开关所组成的连通路径，所以必然引起馈线两端母线的分裂/合并。
因此可以得出结论：馈线开关变位必然导致网络结线变化。
应用这个结论，对馈线开关变位可以省略搜索过程，直接得出母线变化结果，以提高结线分析速度和效率。
配电网络结线分析的程序流程图如图2所示。
对每一个开关变位，首先检查该开关是变电站开关还是馈线开关。
如果是变电站开关变位，则在变电站内执行宽度优先搜索(从一侧结点开始逐层搜索与各结点相连接的所有闭合开关)，以确定在变电站内是否发生母线变化；如果是馈线开关变位，则直接根据开关状态确定母线变化。
即如果馈线开关断开，则为该开关一侧的结点分配一条新母线；如果馈线开关闭合，则将该开关两侧结点的母线合并为一条母线。
应用这个简单逻辑，可大大提高网络结线分析的速度和效率。
图2配电网络结线分析程序流程图
4结束语
本文提出一种适合于配电网络结构特点的网络建模方法，通过引入一些新模型来描述配电馈线、馈线段和供电电源，避免了在数据库中定义大量“虚电站”和“虚母线”，使用户能更直观方便地建立网络数据库。
在此基础上，实现了配电网络结线分析，对变电站开关变位和馈线开关变位作分别处理，以提高结线分析速度和效率。
实际工程应用证明，本文建模方法是合理的也是灵活的，结线分析有效、快速，从而为DMS的研究与开发提供了条件。