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1、中國地質(zhì)大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育專 科 實(shí) 習(xí) 報 告題 目 面向?qū)ο蟮?0kv配電網(wǎng)拓?fù)渌惴ㄑ芯?學(xué)生姓名王江浩 批 次1209專 業(yè)電氣工程及其自動化 學(xué) 號1229011910011 學(xué)習(xí)中心 知金北京 2014 年 9 月摘要城市配電網(wǎng)作為城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，設(shè)計(jì)和規(guī)劃受到了越來越多的重視，配電網(wǎng)規(guī)劃涉及海量數(shù)據(jù)的處理以及多方面的復(fù)雜問題具有多約束非線性和離散性的特點(diǎn)對所采用的數(shù)學(xué)工具。提出了較高的要求本文對配電網(wǎng)規(guī)劃涉及的求解方法進(jìn)行了較深入的研究取得了一些有價值的成果。配電網(wǎng)規(guī)劃是一個覆蓋面很廣的課題其主要研究內(nèi)容包括：電力負(fù)荷預(yù)測變電站布點(diǎn)優(yōu)化網(wǎng)架規(guī)劃配電網(wǎng)潮流計(jì)算無功，規(guī)劃正常

2、和故障狀態(tài)下的可靠性分析配電網(wǎng)自動化等本文從配電網(wǎng)規(guī)劃研究的現(xiàn)狀出發(fā)以變電站規(guī)劃和配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃為主，要對內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)研究。本文研究了配電網(wǎng)規(guī)劃中的變電站規(guī)劃的問題建立了變電站，規(guī)劃的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型詳細(xì)的介紹了遺傳算法，尋求該問題優(yōu)化解的規(guī)劃的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型詳細(xì)的介紹了遺傳算法尋求該問題優(yōu)化解的原理并給出了具體步驟最后通過算例說明了算法的有效性。分析研究了目前用于配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃的模型和算法建立了配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃的模型，布爾矩陣分析算法具有正反饋分布式計(jì)算和富于建設(shè)性的貪婪啟發(fā)式搜索的特點(diǎn)把算法引入到配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃優(yōu)化問題，解決中針對配電網(wǎng)接線多呈輻射形的特點(diǎn)引用。圖論中的樹的概念來改進(jìn)搜索方法該方

3、法避免了配電網(wǎng)的輻射形檢查使得算法的搜索域，限定在可行域從而改善了傳統(tǒng)算法的搜索效率在形成環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)接線時采用正反向的搜索策略進(jìn)行網(wǎng)架優(yōu)化算例，說明了該矩陣算法的實(shí)用性和有效性。關(guān)鍵詞: 配電網(wǎng)輻射形配電網(wǎng)遺傳算法現(xiàn)代啟發(fā)式算法。abstracturban distribution network is one of the important infrastructures ofcity. in recent years more and more attentions were paid to the optimal。planning of urban distribution networ

4、k. the distribution network optimalplanning is a complex problem in which much mathematical knowledgeinvolved so that it can be said to be a problem with strong mathematicalsense. up to now there is no existed mathematical algorithm by whichthis problem can be solved effectively so this kind of prob

5、lem needsdeeper study.in the planning of urban electric power network several aspects haveto be considered such as power load forecasting substation andnetwork planning distribution network power flow calculationreactive power planning reliability analysis in normal and emergencydistribution automat

6、ion. based on the existing research situation of thisproblem this paper mainly concentrated on substation optimal planningand distribution network structure planning.after plenty analysis of substation optimal planning a mathematicalmodel which is about substation plan was established and geneticalg

7、orithm was proposed to solve the substation planning problems.ant colony algorithm has some important characteristics such as: positive feedback distributed computation and the use of constructivegreedy heuristic. based on these characteristics a mathematicalmodel which is about distribution network

8、 structure plan wasestablished and ant colony algorithm was proposed to solve networkstructure plan problems. according to the radiallity of distributionsystem this paper uses the spaning tree of graph theory to improve the another improved search method positive and negative directionssearch is pre

9、sented to solve the ring-main supply problems.in this paper a lot of important factors are discussed such as: theconnection modes of cable network and the parameters of boxtransformer10kv distribution substation and loop-network cabinet andso on. finally based on the existing research achievement th

10、e geneticalgorithm used for solving substation planning problems.and ant colonyalgorithm used for solving network structure plan problems wereprogrammed according to com standard. it drives the work ofdistribution network plan normative and intelligent.key words: power distribution network radial di

11、stribution network ant colony algorithm genetic algorithm meta-heuristics.目 錄摘要2abstract3目 錄4第一章緒論6論文研究內(nèi)容的來源6論文研究的意義和目的61.3 配網(wǎng)化劃述71.3.1 配網(wǎng)化劃的特點(diǎn)71.3.2配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基本準(zhǔn)則7我國配電網(wǎng)存在的問題81.3.4 國內(nèi)外配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃研究現(xiàn)狀9本文所做的主要工作10第二章 城市中壓配電網(wǎng)電纜網(wǎng)絡(luò)接線模式11城市中壓配電網(wǎng)規(guī)劃的主要內(nèi)容11中壓配電網(wǎng)電纜網(wǎng)架主要接線模式112.2.1 10kv電纜網(wǎng)絡(luò)接線準(zhǔn)則112.2.2 10kv電纜網(wǎng)絡(luò)主要接線1

12、1配電站182.3.1 10kv配電站的分類18第三章配電網(wǎng)拓?fù)浞治龇椒?83.1.鄰接矩陣法拓?fù)浔孀R193.1.1識別原理193.1.2.辨識步驟223.1.3.鄰接矩陣法的缺陷233.2.樹搜索法拓?fù)浔孀R233.3.算法優(yōu)化243.3.1.矩陣運(yùn)算過程優(yōu)化243.3.2.對節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化253.4.本章小結(jié)28結(jié) 論29致 謝29參考文獻(xiàn)29第一章緒論論文研究內(nèi)容的來源本研究課題來源于基于10kv配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌惴ㄑ芯空撐难芯康囊饬x和目的隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展家用電器大量進(jìn)入家庭，我國城市用電負(fù)荷迅速增長特別是在夏季持續(xù)高溫時許多城市的高峰負(fù)荷增長，更加顯著與城市用電負(fù)荷高速增長相對應(yīng)的是我國的城市

13、電網(wǎng)建設(shè)嚴(yán)重滯后,據(jù)統(tǒng)計(jì)全國約80%電量是在城市電網(wǎng)銷售的,而城市電網(wǎng)的供配電能力已經(jīng)成為將電能安全可靠地送給用戶的瓶頸。從早年開始的城市電網(wǎng)規(guī)劃工作到近幾年來力度較大的城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造,人們已經(jīng)逐步認(rèn)識到通過電網(wǎng)規(guī)劃尋求最佳電網(wǎng)投資決策和網(wǎng)絡(luò)新建改造方案的重要意義,用電網(wǎng)規(guī)劃的優(yōu)化理論來指導(dǎo)電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展可以保證資金的有效利用和網(wǎng)絡(luò)的長期最優(yōu)發(fā)展可以為電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行以及經(jīng)營管理奠定基礎(chǔ),可以為建立統(tǒng)一開放的電力市場服務(wù)也可以保證電網(wǎng)及電力工業(yè)的發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及城鄉(xiāng)建設(shè)協(xié)調(diào)一致,尤其是作為系統(tǒng)用戶中心的城市電網(wǎng)其在電力系統(tǒng)中的作用使得城市電網(wǎng)的優(yōu)化顯得非常必要。配網(wǎng)劃1及海量數(shù)據(jù)的理以及

14、多方面的，具有多束、非性和離散性的特點(diǎn)，所采用的數(shù)學(xué)工具提出了高的要求。一般的啟式方法直算量小，但往往只能出次解而非最解數(shù)學(xué)化方法可以考劃中各量和因素之的相互系。能從全局上把握原理上比格。但由于配電網(wǎng)劃存在“合爆炸”問題用數(shù)學(xué)化方法格求解的會遇到“數(shù)災(zāi)”等困通常需要的數(shù)學(xué)模型化理，因而可能失最解采用家系方法的點(diǎn)在于可以理以用數(shù)學(xué)方式描述的束條件。缺點(diǎn)是知以得，周期且不易移植近年來以模退火(simulated annealing 簡記 sa)群(ants colony optimization，簡記為 aco)、算法(genetic algorithms簡記為 gas)和禁忌搜索(tabu se

15、arch簡記為 ts)等代表的代啟式化技引起了各學(xué)科研究人的普遍趣/方法適于解決合化以及目函數(shù)或某些束不可微的非性化。如上所述城市網(wǎng)劃工作十分重要，但到目前止，于配網(wǎng)網(wǎng)架接化方法的研究和分析工作仍不重。而配網(wǎng)劃又具有多束、非性和離散性的特點(diǎn)，所采用的數(shù)學(xué)工具提出了高的要求，使得在配網(wǎng)接方面缺乏能足上述要求的一些指性方法，而且在城市網(wǎng)劃中采用的方法也不是很完善。因此，城市網(wǎng)化劃方法的研究具有大的意義。1.3 配網(wǎng)化劃述1.3.1 配網(wǎng)化劃的特點(diǎn)城市配網(wǎng)劃是在分析城網(wǎng)狀和荷的基上，并在城市境保的束下行的，最得到不但足劃期內(nèi)的力供，要保高的供量以及小的用的配網(wǎng)劃方案。城市配網(wǎng)2依等分高配網(wǎng)(包括 3

16、5-110kv 的路和所)，中配網(wǎng)(包括 3-10kv 的路，配所站和器)，低配網(wǎng)(包括380/220v路)。本文主要的研究象是城市10kv配網(wǎng)，屬于中配網(wǎng)劃，以下的配網(wǎng)劃均指城市中配網(wǎng)劃。配網(wǎng)劃具有如下特點(diǎn):1). 路合多：方案多配網(wǎng)是將能從高所直接分配到用的力網(wǎng)。其性與低用的多少、分布、密集程度有在荷點(diǎn)比多的配網(wǎng)中，路也比多路的合有成千上萬就找最解來了困難。2). 束條件：在城市配網(wǎng)中用多而密集，而由于受到架條件限制，路走廊少束多同由于要考慮路城市境的影響城市配網(wǎng)要求占地面小境染少。3).多段性：在劃中了避免短期行和盲目性從的角度整體合考網(wǎng)的布局。由于配網(wǎng)荷增速度快，分布常化配網(wǎng)劃的適用期

17、相網(wǎng)要短一些其性明就要求在當(dāng)前段的劃中及各待站和路以后各段的影響。4).整數(shù)非性：配網(wǎng)路的建與投運(yùn)是0-1性的要架要不架設(shè)不存在一個渡程不性分析和理來了度，無法用數(shù)概念來推某狀點(diǎn)周的狀同，由于路容量耗站容比等參數(shù)均需要非性的配網(wǎng)潮流算得到所以配網(wǎng)劃具有整數(shù)非性特點(diǎn)。5).數(shù)據(jù)模糊性：由于配電網(wǎng)直接與用戶相連與用戶相關(guān)的各個因素，如用戶的多少位置負(fù)荷等直接影響配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)但這些因素隨時間的推移變化很大，尤其對新型城市和經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)發(fā)展速度很快負(fù)荷的波動也很大，這就使得本來就不精確的負(fù)荷預(yù)測的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，所以參與中長期配電網(wǎng)規(guī)劃的各原始參數(shù)也帶有很大的模糊性。6).多目標(biāo)性既要滿足社會發(fā)展對電力的

18、要求又要具有高度的經(jīng)濟(jì)性。1.3.2配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基本準(zhǔn)則進(jìn)行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)規(guī)劃時應(yīng)滿足電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性可靠性與靈活性等各方面的基本要求:1).具有高度經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性是進(jìn)行電網(wǎng)建設(shè)的最基本的要求但在評估經(jīng)濟(jì)性時不能僅把電網(wǎng)建設(shè)的初期投資作為唯一考核指標(biāo)，要以電網(wǎng)發(fā)展建設(shè)的總體效益來衡量這點(diǎn)目前已達(dá)成共識。2).提高配電網(wǎng)整體供電能力配電網(wǎng)直接聯(lián)系著廣大用戶覆蓋面很廣供電面積大，因此應(yīng)具有充足的供電能力以滿足用戶需求不斷增長的要求，尤其是經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速的城市和地區(qū)對電網(wǎng)供電能力要予以特別重視。3).提高電能質(zhì)量及供電可靠性保證電網(wǎng)安全運(yùn)行這是適應(yīng)電力市場發(fā)展的要求保證在靈活機(jī)制下的高競爭力4).要有較

19、大的靈活性和適應(yīng)性在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中配電網(wǎng)的靈活性和適應(yīng)性觀念尤為重要,因此經(jīng)濟(jì)發(fā)展既是一個系統(tǒng)工程又是一個動態(tài)工程包含著許多相互制約的不確定因素,遠(yuǎn)期發(fā)展目標(biāo)不可能全部預(yù)見且在藍(lán)圖上全部確定下來,因此要求配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)具有足夠的彈性,包括有足夠的設(shè)備容量在各種可能出現(xiàn)的運(yùn)行方式下具有相應(yīng)的應(yīng)變能力,在制定各階段網(wǎng)架方案時要考慮前后階段之間的相關(guān)性即發(fā)展過程中的過渡方案.我國配電網(wǎng)存在的問題配電網(wǎng)位于電力系統(tǒng)的末端直接與用戶相連整個電力系統(tǒng),對用戶的供電能力和供電質(zhì)量最終都必須通過它來實(shí)現(xiàn)和保障，這就確保了配電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中的重要地位。隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，用戶對配電系

20、統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性提出了新的要求，這一切都要求在進(jìn)行配電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)時必須把提高配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益及供電可靠性擺在十分重要的地位。我國大部分城市十幾年前規(guī)劃建設(shè)的配電網(wǎng)早已不符合現(xiàn)在日新月異的發(fā)展形勢滿足不了人們對電能質(zhì)量的要求，這就迫切需要對電網(wǎng)進(jìn)行重新規(guī)劃投資建設(shè)和改造國內(nèi)多數(shù)配電網(wǎng)，在近幾年內(nèi)已有很大發(fā)展新的高壓變電站增加老的變電站升壓增容電網(wǎng)中引入超高壓輸電線電網(wǎng)結(jié)構(gòu)趨向合理安全性有一定提高，但是在普遍進(jìn)行的配電網(wǎng)改造中都會面臨以下幾個方面的問題:1).配電網(wǎng)供電能力不足不能適應(yīng)電力市場流通及消費(fèi)的需要據(jù)統(tǒng)計(jì)約占全國發(fā)電量的80%的是經(jīng)城市電網(wǎng)分配給用戶，這充分說明了城網(wǎng)在國民經(jīng)濟(jì)和社會

21、發(fā)展中的作用及地位隨著改革開放的深入第三產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展人民生活水平不斷提高城市用電負(fù)荷迅猛增加，而配電網(wǎng)的發(fā)展不及負(fù)荷增展快而配電網(wǎng)建設(shè)雖然有了一定的發(fā)展但依舊存在容量不足的問題，有些城市負(fù)荷密度高短路容量高而城區(qū)內(nèi)變電所較少變電容載比偏低一般在1.54-1.67而要求220kv電網(wǎng)容載比應(yīng)為1.6-1.9110kv電網(wǎng)容載比應(yīng)為1.8-2.1而多數(shù)城市配電網(wǎng)的主干線導(dǎo)線截面偏小每年用電高峰期各地配電網(wǎng)主設(shè)備嚴(yán)重過載不得不采取高峰限負(fù)荷或者拉閘限電措施2).電網(wǎng)線路能損高電網(wǎng)的線損居高不下經(jīng)濟(jì)性差3).電壓質(zhì)量不高其主要原因是負(fù)荷增長快無功補(bǔ)償不足或缺乏無功調(diào)節(jié)手段線路過長，導(dǎo)線截面小配電變壓器

22、布點(diǎn)不合理等等4).城市電網(wǎng)技術(shù)落后設(shè)備陳舊供電能力不足特別是配電網(wǎng)設(shè)備普遍陳舊落后小截面老線路老式油斷路器老式柱上斷路器等仍大量在線工作給系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來了很多的安全隱患5).用戶對供電可靠性和供電質(zhì)量的要求日益提高配電自動化系統(tǒng)正逐漸興起而原有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)很難適應(yīng)配電網(wǎng)自動化的要求1.3.4 國內(nèi)外配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃研究現(xiàn)狀配電網(wǎng)規(guī)劃具有重要意義在電力系統(tǒng)研究領(lǐng)域中配電網(wǎng)規(guī)劃一直是普遍關(guān)注的課題但是由于該問題的復(fù)雜性到目前為止并沒有被很好的解決科研論文中提出的方法在實(shí)踐中往往難以實(shí)現(xiàn)1997年中一篇調(diào)查報告指出經(jīng)過對世界上28個具有電網(wǎng)規(guī)劃與分析功能并已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用的商用電網(wǎng)信息系統(tǒng)調(diào)查得出的結(jié)

23、論是大部分商用電網(wǎng)信息系統(tǒng)極少使用真正的數(shù)學(xué)規(guī)劃方法或啟發(fā)式方法雖然含有許多規(guī)劃功能但其方法在答卷中很少闡述清楚大多數(shù)商用電網(wǎng)信息系統(tǒng)都提供簡單的交互式模擬方法數(shù)學(xué)方法的缺乏很有可能就是造成能提交完整報告的軟件設(shè)計(jì)商數(shù)目很少的原因”這種狀況出現(xiàn)的根本原因是配電網(wǎng)規(guī)劃的復(fù)雜性配電網(wǎng)規(guī)劃問題具有非線性整數(shù)性運(yùn)行方式多樣性多階段性的特點(diǎn)因此要對這樣一個多階段多約束條件非線性整數(shù)規(guī)劃問題求解是相當(dāng)復(fù)雜的工程的需要又要吸引廣大電力規(guī)劃工作者研究了各種各樣的配電網(wǎng)規(guī)劃方法建立了多種規(guī)劃數(shù)學(xué)模型由于配電網(wǎng)規(guī)劃問題的上述特點(diǎn)每一種方法都不可能建立最為精確的數(shù)學(xué)模型都采用了多種假設(shè)和近似這也是解決工程問題允許的

24、從算法上來看迄今國內(nèi)外配電網(wǎng)規(guī)劃方法可分為以下幾類：1).近似優(yōu)化算法(專家系統(tǒng)啟發(fā)式算法): 這類方法以直觀分析為依據(jù)接近工程人員思路可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算給出比較好的設(shè)計(jì)方案但不是嚴(yán)格的優(yōu)化方法在配電網(wǎng)規(guī)劃中啟發(fā)式方法直觀靈活計(jì)算時間短便于人工參與給出符合工程實(shí)際的較優(yōu)解這是其優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)在常用的配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的靈敏度分析法技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較法支路交換法等都屬于啟發(fā)式算法支路交換法是aoki等人于1990年提出的用以解決單階段配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃問題支路交換法的基本思想是:(1).在一個可行方案中加入一條支路形成一個環(huán)路(2).移去一條違反約束的或費(fèi)用過高的支路如果支路交換后的方案更優(yōu)保持該方案否則放棄交換(3

25、).重復(fù)以上過程直到目標(biāo)函數(shù)不能再改善為止1991年nara將此單階段近似算法擴(kuò)展到多階段并提出了一種稱為backward/forwardpath的多階段模型求解方法這種方法在確定下一階段方案的同時考慮前一階段以確定該方案是否總體最優(yōu)1997年s.k.goswami將前面提到的支路交換法改進(jìn)為:區(qū)內(nèi)支路交換法(intrazone)和區(qū)間支路交換(interzone)intrazone確定饋線的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)配置interzone確定變電站的最優(yōu)供電區(qū)域2).傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)優(yōu)化算法: 電網(wǎng)規(guī)劃的數(shù)學(xué)優(yōu)化法就是把電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)要求歸納為運(yùn)籌學(xué)中的數(shù)學(xué)模型然后通過一定的優(yōu)化算法求解從而獲得滿足約束條件的最優(yōu)規(guī)劃

26、方案常用的配電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型有線性規(guī)劃模型整數(shù)規(guī)劃模型混合整數(shù)規(guī)劃模型動態(tài)規(guī)劃模型以及網(wǎng)絡(luò)流模型等求解上述模型的經(jīng)典的數(shù)學(xué)優(yōu)化算法4有:單純形法動態(tài)規(guī)劃法分支定界法網(wǎng)絡(luò)流規(guī)劃法以及bender分解法等數(shù)學(xué)優(yōu)化方法與電網(wǎng)規(guī)劃啟發(fā)式方法相比考慮了各變量之間的互相影響因而理論上更為嚴(yán)格些但由于電網(wǎng)規(guī)劃的變量數(shù)很多約束條件復(fù)雜因此數(shù)學(xué)優(yōu)化方法雖然從數(shù)學(xué)角度上看具有嚴(yán)格的優(yōu)越性但由于求解困難實(shí)際并不能得到最優(yōu)解在建立模型時不得不對具體問題做一些簡化給予近似的描述另外數(shù)學(xué)上最優(yōu)的方案有可能與實(shí)際情況發(fā)生矛盾因此難以得到實(shí)施這是它的主要缺點(diǎn)例如 忽略電網(wǎng)的放射狀約束和電壓約束將離散變量連續(xù)化忽略線路均勻性約

27、束等傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)優(yōu)化算法6應(yīng)用于電力系統(tǒng)的研究集中在20世紀(jì)70年代和80年代1974年masud提出采用0-1線性模型表示變電站規(guī)劃問題用運(yùn)輸模型表示饋線規(guī)劃問題1983年fawzi和ei-sobki對其作了改進(jìn)改進(jìn)后的模型包括非線性費(fèi)用和電壓降約束1981年thompson和wall提出用分支定界法求解上述建立的0-1規(guī)劃模型1996年yifan tang提出一種非常復(fù)雜的非線性規(guī)劃配電網(wǎng)規(guī)劃模型該模型考慮了kirchhoff電流定律設(shè)備容量限制電壓降限制輻射運(yùn)行約束和可靠性等約束條件對于這樣復(fù)雜的模型作者采用分解方法首先將多階段模型分解成若干各單階段模型再將每個單階段問題分解成可靠性優(yōu)化模

28、型費(fèi)用優(yōu)化模型最后采用折中的方法對各個子模型進(jìn)行協(xié)調(diào)從而找到問題的最優(yōu)解3).隨機(jī)優(yōu)化算法: 這類方法包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬退火算法tabu搜索法以及算法等方法人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法具有天生并行處理的優(yōu)勢但其訓(xùn)練非常復(fù)雜耗時并容易陷于局部最優(yōu)解模擬退火算法的全局尋優(yōu)能力較強(qiáng)然而為了保證解的最優(yōu)性必須以足夠慢的速度降溫這樣將涉及大量的計(jì)算tabu搜索算法計(jì)算速度快但很容易陷于局部最優(yōu)解從計(jì)算速度和全局尋優(yōu)能力上來看遺傳算法比其它隨機(jī)優(yōu)化算法要好一些但算法的控制比較困難計(jì)算時間也不好控制當(dāng)然這和具體問題有關(guān)到20世紀(jì)90年代人們發(fā)現(xiàn)不管是傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)優(yōu)化算法還是近似優(yōu)化算法都不能很好的解決配電網(wǎng)規(guī)劃問題這時隨

29、機(jī)優(yōu)化算法已經(jīng)發(fā)展起來了因此人們就將這種新興的優(yōu)化算法引入到了電力系統(tǒng)中隨機(jī)優(yōu)化算法對問題性質(zhì)幾乎沒有限制并且有可能避免陷于局部最優(yōu)解1991年k.nara用遺傳算法求解損失最小的配電網(wǎng)重構(gòu)問題1994年v.miranda將遺傳算法應(yīng)用于對階段配電網(wǎng)規(guī)劃問題發(fā)現(xiàn)遺傳算法具有傳統(tǒng)優(yōu)化算法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)(1).遺傳算法對配電網(wǎng)規(guī)劃模型的復(fù)雜性沒有限制(2).遺傳算法可以提供多個優(yōu)化解供規(guī)劃人員選擇(3).遺傳算法可以防止陷于局部最優(yōu)解總之求解配電網(wǎng)規(guī)劃的優(yōu)化算法很多但并沒有一種算法合理理想好控制又能得到滿意的解實(shí)際配電網(wǎng)規(guī)劃問題仍期待更有效的求解方法本文所做的主要工作本文在總結(jié)國內(nèi)外配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃

30、研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上對啟發(fā)式算法應(yīng)用于配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃進(jìn)行了分析和研究主要研究內(nèi)容如下）建立了變電站規(guī)劃優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型詳細(xì)的介紹了遺傳算法尋優(yōu)的原理和實(shí)現(xiàn)步驟并把遺傳算法引入到變電站規(guī)劃優(yōu)化問題的解決中）詳細(xì)介紹了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌惴▽?yōu)的原理和實(shí)現(xiàn)步驟利用該算法具有正反饋分布式計(jì)算和富于建設(shè)性的貪婪啟發(fā)式搜索的特點(diǎn)把網(wǎng)絡(luò)算法引入到配電網(wǎng)規(guī)劃優(yōu)化問題的解決中針對配電網(wǎng)的輻射型特點(diǎn)提出一種新的解的表示方法本文使用圖論中的支撐樹來表示問題的解該方法避免了配電網(wǎng)的輻射型檢查使得算法的搜索域限定在可行解域該方法避免了配電網(wǎng)的輻射型檢查使得算法的搜索域限定在可行解域從而改善算法的搜索效率）詳細(xì)介紹了目前電纜網(wǎng)絡(luò)的各

31、種主要接線模式以及箱式變壓器配電站環(huán)網(wǎng)箱和開關(guān)站的參數(shù)及其使用條件）在采用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌惴ㄟM(jìn)行配電網(wǎng)規(guī)劃優(yōu)化時采用一種新的搜索策略來滿足形成環(huán)網(wǎng)的要求并分別進(jìn)行了采用環(huán)網(wǎng)箱配電站和箱式變壓器與只采用配電站和箱式變壓器的網(wǎng)架優(yōu)化第二章 城市中壓配電網(wǎng)電纜網(wǎng)絡(luò)接線模式城市中壓配電網(wǎng)規(guī)劃的主要內(nèi)容配電網(wǎng)規(guī)劃在數(shù)學(xué)上是一個離散的非線性多階段多目標(biāo)的組合優(yōu)化問題其目標(biāo)函數(shù)一般是投資網(wǎng)損或用戶停電損失最小等約束函數(shù)一般包括用戶與系統(tǒng)的電力平衡各種電力運(yùn)行約束等其中部分電力運(yùn)行約束為非線性部分決策變量為整數(shù)配電網(wǎng)規(guī)劃包括負(fù)荷預(yù)測高壓網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等負(fù)荷預(yù)測采用多種預(yù)測方法在gis平臺上完成規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的總量負(fù)荷預(yù)測和分

32、區(qū)空間負(fù)荷預(yù)測高中壓負(fù)荷預(yù)測分別進(jìn)行采用不同的負(fù)荷預(yù)測方法進(jìn)行分年度負(fù)荷預(yù)測完成規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的總量負(fù)荷預(yù)測和分區(qū)負(fù)荷預(yù)測乃至具體地塊的負(fù)荷預(yù)測高壓網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃主要包含以下內(nèi)容:變電站選址主變?nèi)萘恳?guī)劃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化潮流計(jì)算短路計(jì)算n-1安全校驗(yàn)和無功優(yōu)化計(jì)算等中壓網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃主要包含一下內(nèi)容:架空線分段點(diǎn)規(guī)劃環(huán)網(wǎng)(網(wǎng)絡(luò))開環(huán)點(diǎn)的優(yōu)化負(fù)荷最優(yōu)分配(網(wǎng)絡(luò)重構(gòu))各變電站的10kv網(wǎng)絡(luò)的基本走向和互聯(lián)方案的開發(fā)規(guī)劃等中壓配電網(wǎng)電纜網(wǎng)架主要接線模式2.2.1 10kv電纜網(wǎng)絡(luò)接線準(zhǔn)則1).10kv電纜網(wǎng)絡(luò)應(yīng)構(gòu)成正常方式下開環(huán)運(yùn)行的單環(huán)網(wǎng)雙環(huán)網(wǎng)達(dá)到手拉手和n1的準(zhǔn)則2).10kv環(huán)網(wǎng)的電源線應(yīng)來自不同變電站或同一變電站

33、的不同段母線3).由變電站引出的10kv電纜環(huán)網(wǎng)每環(huán)供應(yīng)的配變?nèi)萘堪ㄓ脩?000kva由開關(guān)站引出的10kv電纜環(huán)網(wǎng)每環(huán)供應(yīng)的配變?nèi)萘堪ㄓ脩?000kva4).可視用戶需要采用10kv專線及非專線供電嚴(yán)格控制不帶負(fù)荷的備用10kv用戶專線以節(jié)約走廊和提高線路負(fù)載率5).作為110kv/35kv變電站10kv出線的第一級配電站原則上采用開關(guān)站或帶所變的開關(guān)站的形式使變電站的10kv母線得到延伸解決110kv/35kv變電站10kv出線倉位不足及出線通道困難的問題2.2.2 10kv電纜網(wǎng)絡(luò)主要接線電纜線路的特征是故障難于尋找及發(fā)現(xiàn)故障修復(fù)時間長但外界干擾少外力破壞少故障少不影響環(huán)境美觀由于其

34、特征一般除用戶專線距離短故障概率極小可以適當(dāng)停電的地點(diǎn)外不宜用放射形線路主干線路應(yīng)用環(huán)網(wǎng)等接線電纜網(wǎng)絡(luò)基本上分四種模式放射形環(huán)網(wǎng)接線(單環(huán)網(wǎng)1/3及1/4環(huán)網(wǎng)雙環(huán)網(wǎng)等)公共備用線開關(guān)站并可派生出多種方案分述如下1).放射形網(wǎng)絡(luò) 圖 2-1 放射形網(wǎng) 接10kv fig 2-1 radial connecting mode放射形網(wǎng)絡(luò)一回線路一個電源不與其他線路連接適用范圍圖2-1中c或d接線距110kv或35kv變電站不遠(yuǎn)且用電負(fù)荷較大的10kv供電用戶若該用戶需要雙電源可按同樣供電模式以雙電源二回專線供電圖2-1中a接線距110kv或35kv變電站不遠(yuǎn)用電負(fù)荷也不很大的10kv供電用戶一回線路

35、支接二個或三個用戶圖2-1中b接線距110kv或35kv變電站較近用電負(fù)荷又分散供電要求不高采用經(jīng)10kv電纜分支箱供電電纜分支箱有二種類型一種分支箱內(nèi)裝有負(fù)荷閘刀可以手動或自動操作另一種分支箱內(nèi)沒有負(fù)荷閘刀若10kv供電用戶離110kv或35kv變電站較遠(yuǎn)而距10kv開關(guān)站較近按用電負(fù)荷大小和用電的要求也可采用以上供電模式由10kv開關(guān)站向各用戶供電放射形網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)是接線簡單線路不考慮備用容量投資少但缺點(diǎn)是供電可靠性差線路發(fā)生故障多為永久性故障停電時間長2).單環(huán)網(wǎng)(開式運(yùn)行)將幾個負(fù)荷點(diǎn)(10kv用戶或配電站)以10kv電纜連成一組環(huán)網(wǎng)一組環(huán)網(wǎng)內(nèi)有二個或二個以上電源在正常情況下開環(huán)運(yùn)行各個環(huán)

36、網(wǎng)點(diǎn)的進(jìn)出線都裝有環(huán)網(wǎng)開關(guān)可以隔離任意一段的線路故障通過環(huán)網(wǎng)開關(guān)的操作恢復(fù)所有負(fù)荷點(diǎn)的供電因此停電的時間都是故障的查找和操作隔離的時間停電時間較短若采用電網(wǎng)自動化后停電時間更可縮短10kv電纜線路的供電安全可以滿足n-1要求若用戶需要雙電源供電該用戶靠近環(huán)網(wǎng)開口處在這環(huán)網(wǎng)點(diǎn)加裝分段開關(guān)若不在環(huán)網(wǎng)開口處那么從另一個電源的環(huán)網(wǎng)點(diǎn)放一回線作為該用戶的第二電源見圖1-6 根據(jù)用電負(fù)荷的特性負(fù)荷的分布運(yùn)行的要求建設(shè)的條件等分析以下幾種供電模式fig 2-2 single loop connecting mode 圖2-2適用于負(fù)荷點(diǎn)距10kv或35kv變電站較近用電負(fù)荷不很大大部分為10kv供電的負(fù)荷點(diǎn)

37、絕大部分只需要單電源供電其優(yōu)點(diǎn)供電可靠性高缺點(diǎn)每回線路負(fù)載率須控制在50%以下同時每個負(fù)荷點(diǎn)都需設(shè)置環(huán)網(wǎng)點(diǎn)圖2-32-4適用于負(fù)荷點(diǎn)距110kv或35kv變電站較遠(yuǎn)用電負(fù)荷不很大大部分為單電源供電的10kv用戶如果低壓負(fù)荷較分散的采用圖2-3低壓負(fù)荷較為集中即在10kv開關(guān)站內(nèi)安裝配電變壓器二臺如圖2-4降壓后供鄰近低壓負(fù)荷其優(yōu)缺點(diǎn)同圖2-2 圖 2-4 10kv 站 網(wǎng)接 (2)fig 2-4 single loop network with switching substation(2)圖 2-5 10kv 站和 網(wǎng)配 站接 (1)fig 2-5 connection mode with

38、switching substation and ring-mainsupply(1)圖 2-6 10kv 配 站和 網(wǎng)配 站接 (2)fig 2-6 connecting mode with switching substation and ring-main supply(2)圖2-5適用于低層住宅區(qū)用電負(fù)荷分散絕大部分為低壓用電負(fù)荷若有少量10kv供電的用戶可結(jié)成單環(huán)網(wǎng)由10kv開關(guān)站供電圖2-6適用于以低層住宅為主和多層住宅或和高層住宅混合的地區(qū)多層住宅或高層住宅的用電負(fù)荷比低層住宅集中一些又鄰近需設(shè)10kv開關(guān)站在該站內(nèi)裝設(shè)配電變壓器降壓后供鄰近多層或高層住宅的用電負(fù)荷由于用電負(fù)荷分

39、散又要縮短低壓的供電距離對供低層住宅用電負(fù)荷的配電變壓器一般選用400kva或500kva并將數(shù)臺變壓器組成環(huán)網(wǎng)圖2-52-6供電模式的優(yōu)點(diǎn)10kv電網(wǎng)供電可靠性高低壓用戶的電壓質(zhì)量好另外110kv或35kv變電站的出線倉和出線電纜根數(shù)都可以減少電纜可以分散敷設(shè)在安排合理情況下可以節(jié)省費(fèi)用缺點(diǎn)在住宅小區(qū)內(nèi)既要設(shè)置10kv開關(guān)站或10kv帶開關(guān)配電站又要設(shè)置數(shù)量較多的環(huán)網(wǎng)配電站占用土地多另外每回線路負(fù)載率須控制在50%以內(nèi)3).開關(guān)站開關(guān)站的功能是轉(zhuǎn)送分配電力到各負(fù)荷點(diǎn)替代110kv或35kv變電站的10kv出線倉減少變電站出線電纜的根數(shù)從實(shí)際可行性分析以下幾種接線模式圖 2-7 二回進(jìn)線10k

40、v開關(guān)站接線fig 2-7 switching substation connecting mode圖 2-8 帶10kv開關(guān)配電站接線fig 2-8 switching substation connecting mode with distribution center10kv開關(guān)站一般適用于用電負(fù)荷分散或用電負(fù)荷不很大距110kv或35kv變電站較遠(yuǎn)以上三種方案的優(yōu)點(diǎn)在進(jìn)線電源達(dá)到供電安全n-1要求下圖2-72-8接線比較清晰在開關(guān)站附近低壓用電負(fù)荷大宜采用帶開關(guān)配電站接線可以省去一座10kv配電站通常都采用該種接線缺點(diǎn)10kv開關(guān)站的供電能力只有進(jìn)線容量的一半圖2-9適用于鄰近地區(qū)需設(shè)

41、置較多的10kv開關(guān)站為了增加每座開關(guān)站的供電容量減少開關(guān)站數(shù)量采用一回線路作幾座10kv開關(guān)站的公共備用所以每座開關(guān)站的二回進(jìn)線負(fù)載率可以達(dá)到100%缺點(diǎn)由于地區(qū)逐步發(fā)展用電負(fù)荷逐步增加變化又多難于安排。配電站2.3.1 10kv配電站的分類1.10kv配電站可以分為k型p型w型三大類k-開關(guān)站t-帶變壓器 a-10kv采用空氣絕緣開關(guān)柜f-無變壓器 g-10kv采用sf6充氣柜配置1. 10kv采用斷路器2. 進(jìn)線不帶保護(hù)出線帶繼電保護(hù)p-環(huán)網(wǎng)站t-帶變壓器 1-帶變壓器1臺變壓器f-無變壓器 2-帶變壓器2臺變壓器配置1. 10kv采用環(huán)網(wǎng)柜3. 進(jìn)線不帶保護(hù)出線帶熔斷器保護(hù)w-戶外站x

42、-預(yù)裝式變電站h-10kv戶外環(huán)網(wǎng)裝置l-低壓戶外電纜分支箱2.3.2配電站電源線和變壓器容量的選擇1).10kv電源線路容量應(yīng)按n1準(zhǔn)則選擇2).配電變壓器容量選擇10kv配電站一般配置兩臺800-1250kva配電變壓器10kv配變?nèi)萘堪磏1準(zhǔn)則兩臺配變的負(fù)載可控制在65以內(nèi)熔斷器作為保護(hù)的配電變壓器容量一般為800kva10kv中心點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的最大可選擇1000kva預(yù)裝式變電站wx型站容量統(tǒng)一規(guī)格為315kva500kva2.4電纜截面的選擇1).變電站10kv出線電纜截面為銅芯400 mm2開關(guān)站出線電纜截面一般為銅芯240 mm22).低壓電纜主干線截面一般為銅芯240 mm

43、2支線截面為銅芯120 mm270 mm2中心截面與相線截面相同第三章配電網(wǎng)拓?fù)浞治龇椒娏ο到y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鲋饕翘幚黹_關(guān)信息的變化，形成新的網(wǎng)絡(luò)接點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變更的時候進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，為網(wǎng)絡(luò)分析各種應(yīng)用奠定基礎(chǔ)1。當(dāng)前最主要的拓?fù)浞治龇椒ㄖ饕朽徑泳仃嚪ê蜆渌阉鞣▋煞N。本文在總結(jié)和分析鄰接矩陣法和樹搜法的基礎(chǔ)上提出了針對配網(wǎng)拓?fù)浞治龅母倪M(jìn)算法，并在gvms電力可視化開發(fā)平臺中予以應(yīng)用。3.1.鄰接矩陣法拓?fù)浔孀R矩陣元素全部為0或1的矩陣稱為布爾矩陣。配電網(wǎng)的鄰接矩陣和由配電網(wǎng)鄰接矩陣自乘n-1次得到的連通矩陣的所有元素都為0或1，所以配電網(wǎng)鄰接矩陣和全連通矩陣皆為布爾矩陣。布爾矩陣除了遵守普

44、通矩陣的運(yùn)算法則以外，還遵守布爾運(yùn)算法則。算法則如下所示：邏輯加，用表示：11=1，10=1，00=0，01=1.邏輯乘，用表示：11=1，10=0，00=0，01=0.3.1.1識別原理基于鄰接矩陣的電網(wǎng)拓?fù)浔孀R算法。該算法使用節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣和之路-節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣表示配電網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過與開關(guān)狀態(tài)矢量的運(yùn)算得到節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)的鄰接矩陣，通過對配電網(wǎng)相對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)圖連通區(qū)域的拓?fù)浞治鰧?shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浔孀R?；卩徑泳仃嚨碾娋W(wǎng)拓?fù)浔孀R算法。該算法使用節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣和之路-節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣表示配電網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過與開關(guān)狀態(tài)矢量的運(yùn)算得到節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)的鄰接矩陣，通過對配電網(wǎng)相對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)圖

45、連通區(qū)域的拓?fù)浞治鰧?shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浔孀R。根據(jù)設(shè)備在配電網(wǎng)絡(luò)中電氣特性的近似性，把配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分成四部分：電源sk，開關(guān)bk，線路lk和用戶uk。在圖3-1中，連接所有開關(guān)、母線、圖3-1一個典型的配電網(wǎng)絡(luò)圖用戶的線都稱為l；而變電站母線、開關(guān)站等母線都稱為電源s；所有的斷路器、分段開關(guān)甚至包含熔斷器都統(tǒng)稱為開關(guān)b；所有的用戶包含配變、負(fù)荷母線，在圖中沒有標(biāo)出，只是用箭頭表示將要接用戶。當(dāng)把圖中所有的電源，母線，用戶線都作為圖的節(jié)點(diǎn)，把開關(guān)作為節(jié)點(diǎn)間的邊時即支路，可得到節(jié)點(diǎn)-支路的關(guān)聯(lián)矩陣，aij=1表示節(jié)點(diǎn)i與支路j連通，當(dāng)開關(guān)全部閉合（稱為原始節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣）的關(guān)聯(lián)矩陣為：如果3-1

46、中的某些開關(guān)斷開，如圖3-2所示，此時對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣（稱為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣）a為：圖3-2斷開開關(guān)后定義開關(guān)狀態(tài)矢量s=sj，sj與開關(guān)j的狀態(tài)相對應(yīng)。當(dāng)開關(guān)閉合時，sj=1，開關(guān)斷開時，sj=0。這樣，s=1，0，1，1，1，0，1，0。a就是a0的每一行與s的各個對應(yīng)元素進(jìn)行“與”運(yùn)算后得到的。用同樣的方法，也可以定義支路-節(jié)點(diǎn)鄰接矩陣b=bij，顯然，a=bt。定義矩陣c=a*b（3-1）則矩陣c表示的是，網(wǎng)絡(luò)圖中節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)間的鄰接關(guān)系?；卩徑泳仃嚨木W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒ㄖ饕幸韵聨追N：1)基于堆棧技術(shù)搜索法文獻(xiàn)10中給出了一種帶電支路連通狀態(tài)拓?fù)渲乃惴?，該算法是基?.

47、2節(jié)中所講的行掃描連通區(qū)域分離法，采用堆棧的技術(shù)進(jìn)行拓?fù)浞治鲋?。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龅乃惴ㄔ趫D論中實(shí)際上就是無向圖的遍歷問題。對無向圖的遍歷算法在前圖3-3基于堆棧技術(shù)搜索法流程即從圖中某一頂點(diǎn)出發(fā)訪遍圖中其余頂點(diǎn)，且使每個頂點(diǎn)僅被訪問一次；對于連通圖，僅需調(diào)用搜索過程一次。對非連通圖，則需多次調(diào)用搜索過程。而每次調(diào)用得到的頂點(diǎn)訪問序列恰為其各個連通分量中的頂點(diǎn)集。圖的遍歷算法是求解圖的連通性問題的基礎(chǔ)。深度優(yōu)先搜索算法(dfs)和廣度優(yōu)先搜索(bfs)算法都能適用14，本文提出應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)矩陣，基于深度優(yōu)先的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，從?jié)點(diǎn)k出發(fā)搜索與其連通的連通區(qū)域可按圖3-3所示的流程進(jìn)行2)算法二：基于矩陣

48、運(yùn)算法則根據(jù)連通性的傳遞性，cij表示節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j的連通性。c經(jīng)過n-1次自乘可得到全連通矩陣：根據(jù)全連通矩陣c9和3.2節(jié)的全連通矩陣行比較法可得到配電網(wǎng)連通區(qū)域?yàn)椋?，7），（2，3，4，5，6），（8，9），（10）四個連通區(qū)域。3.1.2.辨識步驟鄰接矩陣法可以應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鲋械哪妇€分析和電氣島分析。利用鄰接矩陣法來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治龅牟襟E可概括為如下的幾個步驟:1.形成網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系的節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣。2.根據(jù)當(dāng)前開關(guān)狀態(tài)矢量形成當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣3根據(jù)節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣和支路-節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣獲得節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)鄰接矩陣4.對形成的鄰接矩陣進(jìn)行(n-l)次自乘運(yùn)算，得到網(wǎng)絡(luò)的全

49、連通矩陣t。5.分析得到的全連通矩陣t，進(jìn)行母線劃分或者是電氣島的劃分。這種根據(jù)鄰接矩陣的邏輯自乘的結(jié)果來進(jìn)行母線劃分和確定電氣島組成的拓?fù)浞治龇椒ň头Q為鄰接矩陣法。文獻(xiàn)1簡單介紹了用于輸電網(wǎng)的鄰接矩陣法。用鄰接矩陣法來進(jìn)行母線分析和電氣島分析，從數(shù)學(xué)上說，是同一個問題，只是所研究的對象不同。必須指出的一點(diǎn)是，鄰接矩陣法是針對圖而言的，所以在用鄰接矩陣法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治銮?，必須將?shí)際的網(wǎng)絡(luò)映射為圖，文獻(xiàn)2對母線分析和電氣島分析分別提出了一種映射原則。利用鄰接矩陣法來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治鲆M(jìn)行母線分析和電氣島分析。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的電氣島分析的時候，首先將所研究的網(wǎng)絡(luò)映射為圖。在輸電網(wǎng)的拓?fù)浞治鲋校?/p>

50、線分析的研究對象是變電站內(nèi)部同一電壓等級的開關(guān)及其兩端節(jié)點(diǎn)所組成的物理網(wǎng)絡(luò)。文獻(xiàn)8提出了一種將開關(guān)/節(jié)點(diǎn)模型映射為圖的原則：將所研究的網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)視為是圖的頂點(diǎn)，頂點(diǎn)之間是否有邊相連則取決于開關(guān)的狀態(tài)，如果兩個節(jié)點(diǎn)之間有閉合開關(guān)相連，則兩個頂點(diǎn)之間有邊相連；如果兩個頂點(diǎn)之間沒有開關(guān)或者兩個節(jié)點(diǎn)之間的開關(guān)是斷開的，則對應(yīng)的頂點(diǎn)之間沒有邊相連。將節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系抽象為圖以后，可以形成鄰接矩陣。如果節(jié)點(diǎn)數(shù)為n，對形成的鄰接矩陣進(jìn)行(n-l)次自乘運(yùn)算，就可以得到全連通矩陣t。分析全連通矩陣，確定母線的組成。如果得到的全連通矩陣中的元素全部為1，則圖中的所有的頂點(diǎn)是連接在一起的，網(wǎng)絡(luò)中的所有的頂點(diǎn)組

51、成一條母線，為他們分配一個母線號。如果元素不全部為1，則可以劃分為兩個或更多的母線。母線的數(shù)目就是全連通矩陣t中線性無關(guān)向量組的數(shù)目，每一個線性無關(guān)向量組就對應(yīng)著一條母線，為每個線性無關(guān)向量組分配一個母線號。各個母線中節(jié)點(diǎn)的組成就是各個向量中為1的元素所對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。確定了變電站中母線的劃分和各條母線所包含的節(jié)點(diǎn)以后，母線分析結(jié)束，下一步就可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的電氣島的劃分了。網(wǎng)絡(luò)的電氣島的分析和母線分析基本相同，只是電氣島分析的研究對象是整個的網(wǎng)絡(luò)。同樣需要將物理網(wǎng)絡(luò)映射為圖，文獻(xiàn)8提出的一種映射方法是：將經(jīng)過母線分析后得到的母線映射為圖的頂點(diǎn)，頂點(diǎn)之間是否有邊相連則取決于母線之間是否有支路(包括線路

52、、變壓器、電抗器、電容器等)連接。如果母線之間存在支路，則對應(yīng)頂點(diǎn)之間有邊相連，否則頂點(diǎn)之間沒有邊相連。文獻(xiàn)8的鄰接矩陣法是用于輸電網(wǎng)的，將其應(yīng)用于配電網(wǎng)時，需要稍加改進(jìn)。在輸電網(wǎng)中，所有的開關(guān)全部集中在變電站內(nèi)部，而配電網(wǎng)中開關(guān)不僅分布在變電站中，饋線中還存在大量的分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)。這時為了適應(yīng)文獻(xiàn)8的算法，必須在饋線開關(guān)所在處引入一個“虛變電站”，使該饋線開關(guān)成為虛電站的開關(guān)。3.1.3.鄰接矩陣法的缺陷基于鄰接矩陣的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒ㄊ且跃仃嚨倪\(yùn)算為基礎(chǔ)的。矩陣法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)性強(qiáng)，分析過程清晰，數(shù)據(jù)的組織比較簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，矩陣法可以適用于任何復(fù)雜的接線方式。接線方式的復(fù)雜化，不會帶來計(jì)

53、算的復(fù)雜化。矩陣法的最大缺點(diǎn)是計(jì)算量太大，計(jì)算速度比較慢，不適于網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時分析；在計(jì)算過程中，對于計(jì)算機(jī)內(nèi)存的開銷比較大，會進(jìn)一步影響計(jì)算速度。在配電網(wǎng)中，節(jié)點(diǎn)數(shù)目比輸電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目大的多，矩陣法顯得力不從心。而且在配電網(wǎng)中，饋線開關(guān)的存在，給拓?fù)浞治鲈黾恿藦?fù)雜度。為了利用矩陣法，需要在饋線開關(guān)處增加一個“虛變電站”，這不僅增加計(jì)算的復(fù)雜度，而且增加了管理數(shù)據(jù)的難度。在輸電網(wǎng)中，由于網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目比較小，可以應(yīng)用矩陣法，尤其是在廠站一級的拓?fù)浞治鲋?，由于接線比較復(fù)雜，還是比較適合用矩陣法，但對于配電網(wǎng)絡(luò)，由于動輒就成千上萬節(jié)點(diǎn)，所以并不適合用矩陣法。3.2.樹搜索法拓?fù)浔孀R樹搜索法是現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的

54、拓?fù)浞治鲋袘?yīng)用最廣泛的一種拓?fù)浞治龇椒?。不像矩陣法是通過對反映網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接關(guān)系的矩陣的運(yùn)算來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治?，樹搜索法是通過搜索節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)的方法來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治龅?。樹搜索法仍然是要進(jìn)行母線分析和電氣島分析，母線分析是從某一個節(jié)點(diǎn)開始，搜索通過閉合開關(guān)和該節(jié)點(diǎn)連接在一起的節(jié)點(diǎn)，將他們劃分為一條母線。電氣島分析是通過搜索確定通過支路連接在一起的母線，將這些母線劃分為一個電氣島。樹搜索法和矩陣法都是基于圖的，所以用樹搜索法來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治鰰r，仍然是必須將實(shí)際的物理網(wǎng)絡(luò)映射為圖。樹搜索法在將物理網(wǎng)絡(luò)映射為圖的方法和矩陣法中的映射原則是一樣的，即在母線分析中，將開關(guān)所聯(lián)的節(jié)點(diǎn)映射為圖的頂點(diǎn)

55、，頂點(diǎn)之間是否有邊相連，則取決于節(jié)點(diǎn)之間是否有閉合開關(guān)相連；在電氣島的分析中，將母線分析得到的母線映射為圖的頂點(diǎn)，頂點(diǎn)之間有邊相連則取決于母線之間是否有支路相連。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治銎毡椴捎玫氖菢渌阉鞣?，在樹搜索中將母線節(jié)點(diǎn)看作圖的頂點(diǎn)將支路看作是圖的邊，有兩種樹搜索的方法：深度優(yōu)先搜索法dfs和廣度優(yōu)先搜索法bfs。有很多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)樹搜索的dfs和bfs。堆棧的方法827即從某個節(jié)點(diǎn)出發(fā)，用一個堆棧存放具有中間分支的節(jié)點(diǎn)，沿某條分支向前搜索把由閉合開關(guān)連接在一起的節(jié)點(diǎn)劃分為一條母線；再從另一未劃分母線號的節(jié)點(diǎn)出發(fā)，采用同樣的搜索方法直到所有節(jié)點(diǎn)都分配有母線號-節(jié)點(diǎn)的每一個中間分支與連接到該節(jié)點(diǎn)的開關(guān)相對應(yīng)。在一母線的搜索過程中除了初始節(jié)點(diǎn)外，每個節(jié)點(diǎn)的中間分支都包含一個已經(jīng)處理過的開關(guān)，沿這條分支的搜索是一種浪費(fèi)每條母線的搜索都包含一進(jìn)棧