[發明專利]元素即時更新的稀疏矩陣法電力系統網絡拓撲分析方法

無效

• 申請號: 201010509562.0
• 申請日: 2010-10-15
• 公開（公告）號: CN101976839A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 姚玉斌;王丹;吳志良;葉爽利
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李猛

技術領域

本發明涉及一種電力系統的網絡拓撲分析方法，特別是一種基于矩陣法的電力系統網絡拓撲分析方法。

背景技術

電力系統網絡拓撲分析是電力自動化系統中非常重要的模塊，它的作用是把電力系統的物理模型轉化為網絡分析所需的數學模型。為了對電力系統進行分析，必須通過網絡拓撲分析形成反映母線與支路關系的電路模型。

網絡拓撲分析包括母線分析和電氣島分析兩部分，母線分析是把通過閉合開關連在一起的節點集合成母線，電氣島分析是把通過支路連在一起的母線集合成電氣島。這兩部分雖然分析對象不同，但方法是相同的，都屬于圖論中連通圖分析的方法。目前作為電力系統連通圖分析方法的網絡拓撲分析方法，主要有搜索法和矩陣法兩種。搜索法是通過搜索節點與相鄰節點連接關系的方法來進行網絡拓撲分析的，搜索法原理簡單、容易理解，但編程繁瑣；矩陣法是把節點間連接關系表示為鄰接矩陣，然后對其進行矩陣運算來進行拓撲分析的方法，矩陣法編程比較簡單，但內存需求量和計算量都很大。在現行矩陣法中，采用矩陣自乘求全連通矩陣時矩陣相乘次數最不利的情況下為n-2次，采用平方法求全連通矩陣時矩陣相乘次數最不利的情況下為log₂(n-1)，實際上乘法次數要少于上述次數。并且矩陣乘法運算是滿陣運算，矩陣乘法運算每得到一個元素都要n次“與”運算和n-1次“或”運算，這樣每次矩陣乘法的運算量為n²(2n-1)次運算，計算量很大。

發明內容

為克服上述矩陣法的不足，本發明的目的就是要提出一種既具有矩陣法編程相對簡單的特點又能節省計算機內存和運算時間的網絡拓撲分析方法。

為實現上述目的，本發明提出了一種元素即時更新的稀疏矩陣法電力系統網絡拓撲分析方法，它是在鄰接矩陣自乘法求取全連通矩陣的基礎上采用稀疏矩陣技術而實現的一種網絡拓撲分析方法，具體的步驟是：

步驟1：編制所分析電網的節點開關關聯表、節點支路關聯表、節點信息表、母線信息表。

步驟2：設置當前要進行母線分析的電壓等級標志KV＝1，開始母線分析。

步驟3：根據各節點所連閉合開關數按從大到小的順序進行節點優化編號。

步驟4：形成反映節點通過閉合開關連接關系的鄰接矩陣。

步驟5：調用滿陣和稀疏矩陣乘法模塊，生成全連通矩陣。

步驟6：行掃描法分析全連通矩陣，得到當前電壓等級內的所有母線。

步驟7：設置當前電壓等級KV＝KV+1。

步驟8：判斷KV是否大于總的電壓等級數KVS，如果KV大于KVS則進入到步驟9開始電氣島分析；如果KV不大于KVS，則返回到步驟3，繼續進行新的電壓等級的母線分析。

步驟9：根據支路兩端節點形成母線支路關聯表。

步驟10：根據各母線所連支路數按從大到小的順序進行母線優化編號。

步驟11：形成反映母線通過支路連接關系的鄰接矩陣。

步驟12：調用滿陣和稀疏矩陣乘法模塊，生成全連通矩陣。

步驟13：行掃描法分析全連通矩陣，得到所有電氣島。

本發明全連通矩陣形成模塊的步驟是：

步驟1：形成鄰接矩陣。

步驟2：設置相鄰兩次運算得到的連通矩陣是否變化的標志change＝0。

步驟3：設置當前行號i＝1。

步驟4：判斷i是否大于n，如果i大于n，則轉至步驟15。

步驟5：設置當前列號j＝i+1。

步驟6：判斷j是否大于n，如果j大于n，則轉至步驟14。

步驟7：判斷矩陣元素t_ij是否為0，如果t_ij不為0，則轉至步驟13。

步驟8：令l＝AR_j。

步驟9：判斷l是否小于AR_j+1，如果l不小于AR_j+1，則轉至步驟13。

步驟10：令m＝AC_l。

步驟11：判斷t_im是否為1，如果t_im不為1，則令l＝l+1，轉至步驟9。

步驟12：令t_ij＝1，t_ji＝1，change＝1。

步驟13：令j＝j+1，轉至步驟6。

步驟14：令i＝i+1，轉至步驟4。

步驟15：判斷change是否等于1，如果change等于1，則返回到步驟2；否則結束。

本發明采用行掃描法分析全連通矩陣，步驟是：