[發明專利]基于關聯矩陣壓縮和支路指針矢量更新的連通片辨識方法有效

申請號：	201811345741.8	申請日：	2018-11-13
公開（公告）號：	CN109449926B	公開（公告）日：	2020-08-25
發明（設計）人：	唐倫;常曉青;丁理杰;田立峰;張華;賀星祺;唐偉;史華勃;王亮	申請（專利權）人：	國網四川省電力公司電力科學研究院;國網四川省電力公司
主分類號：	H02J3/00	分類號：	H02J3/00
代理公司：	成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220	代理人：	胡曉麗
地址：	610000 四川省成***	國省代碼：	四川;51
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摘要：
搜索關鍵詞：	基于關聯矩陣壓縮支路指針矢量更新連通辨識方法
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【說明書】：

本發明公開了基于關聯矩陣壓縮和支路指針矢量更新的連通片辨識方法，解決了如何高效可靠地進行網絡連通片辨識的問題。本發明包括以下步驟：步驟1：根據網絡支路?節點相關信息生成網絡的支路?節點關聯矩陣；步驟2：搜索支路?節點關聯矩陣的零列，辨識孤立節點；步驟3：對支路?節點關聯矩陣按行進行“壓縮”，僅保留非零元素的列標，得到多個二元連通集合；步驟4：對支路?節點關聯矩陣進行列掃描，并更新支路指針矢量。步驟5：根據最終的支路指針矢量，對二元連通集合進行融合增長，從而獲得最終的連通片集合。本發明避免了大量的圖搜索和邏輯運算，也無需進行矩陣分解運算，方法高效可靠，適于利用稀疏技術進行加速等優點。

技術領域

本發明涉及電力系統仿真分析技術領域，具體涉及一種基于關聯矩陣壓縮和支路指針矢量更新的連通片辨識方法。

背景技術

網絡的連通片辨識是拓撲分析的重要內容，是各項電網分析計算應用模塊的基礎。傳統的拓撲分析算法一般包括圖論搜索法、鄰接矩陣法、關聯矩陣法或其混合算法。圖論搜索法一般基于鏈表關系，通過對節點路徑的追蹤實現對節點連通性的分析，主要包括深度優先搜索和廣度優先搜索算法。這類算法易于理解，但在節點規模較大時搜索過程將變得較慢，甚至陷入深度無限。鄰接矩陣法將拓撲關系描述為節點之間的鄰接關系，通過矩陣的邏輯運算實現連通片的劃分，主要有行掃描法、行累加法、矩陣自乘法、平方法等。這類算法計算過程直觀，但需進行大量的邏輯運算。關聯矩陣法利用支路-節點關聯矩陣或回路-節點關聯矩陣進行拓撲分析，相關文獻提出一種基于支路-節點關聯矩陣LU分解的拓撲分析算法，通過對關聯矩陣LU分解后的上三角矩陣U進行節點換序、鄰接辨識和節點歸并計算，可實現連通片的劃分，但矩陣分解過程及歸并計算較為繁瑣。對于僅需辨別網絡中節點連通信息、無需給出路徑順序的應用場景，搜索算法等拓撲分析算法往往存在較多冗余計算。為避免大量的圖搜索和邏輯運算，及矩陣分解運算，設計一種新的可靠的網絡連通片辨識方法解決以上問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對大規模電力系統可視化自動建模、孤島搜索等工作中如何高效可靠地進行網絡連通片辨識的問題，本發明提供了解決上述問題的基于關聯矩陣壓縮和支路指針矢量更新的連通片辨識方法。

本發明通過下述技術方案實現：

基于關聯矩陣壓縮和支路指針矢量更新的連通片辨識方法，包括以下步驟：

步驟1：根據網絡支路-節點相關信息生成網絡的支路-節點關聯矩陣；

所述網絡的支路-節點關聯矩陣用m×n階矩陣R表示，當支路i和節點j相關聯，記為1，否則記為0；

對所述網絡的支路-節點關聯矩陣為R中的列向量r_i(i＝1,2,…,n)的每個元素掃描，若其每個元素均為0，即r_i＝0，則為孤立節點，取名為v_i(i＝1,2,…,n)；

步驟2：搜索支路-節點關聯矩陣的零列，辨識孤立節點；

步驟3：對支路-節點關聯矩陣按行進行“壓縮”，僅保留非零元素的列標，得到多個二元連通集合；

步驟4：對支路-節點關聯矩陣進行列掃描，并更新支路指針矢量；

步驟5：根據最終的支路指針矢量，對二元連通集合進行融合增長，從而獲得最終的連通片集合；

所述支路指針矢量，是一個m×1階的支路指針矢量Z＝(z₁,z₂,…,z_m)^T，用以跟蹤列掃描狀態，Z中每個元素表示相應二元連通集合，當前指向的連通片號，其初始值為0，在每次列掃描后進行一次更新，連通片號與當前搜索列的列標保持一致。