[發明專利]一種基于虛擬接線分解的低壓分相接線圖自動成圖方法

在審

• 申請號: 201910899725.1
• 申請日: 2019-09-23
• 公開（公告）號: CN110738018A
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 章堅民;范玉權;徐皖秋;邱程峰
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06F30/39
• 分類號: G06F30/39;G06F30/30
• 代理公司: 33240 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 楊舟濤

1.一種基于虛擬接線分解的低壓分相接線圖自動成圖方法，其特征在于，包括以下自動成圖原理及計算步驟：

1)分相接線圖構圖原則

從配電變壓器低壓母線分出的三相四線主干線束，含分線箱引出的單相雙線線束，稱為低壓出線束；假設有M束，用m標設其順序，即m∈[1,M]；對應m束出線，其分相圖形標設為a_m，b_m，c_m；顯然對于三相用戶集合而言，a_m，b_m，c_m存在著共同的三相四線線束集合，假設為Ω₃；也存在著各自不同的單相雙線線束，分別假設為即有：

其中為三相四線布線對應的分相線束；θ為旋轉角；表示對圖形逆時針旋轉θ的角度；表示對圖形逆時針旋轉2θ的角度；

為清晰識別三相四線主干線和三相用戶具有的接線對稱性，在布局布線時將保持對稱性，僅僅是圖形旋轉θ、2θ角度；

對于配變低壓母線懸掛式三個半扇面的3相分相接線圖布局，有：

θ＝0 (2)

對于配變低壓母線為圓心的1/3扇面的3相分相接線圖布局圖，有：

θ＝120° (3)

的布局布線應體現出此類單相雙線用戶接線所導致的低壓配電網接線的不對稱性；

2)虛擬全單相接線圖形定義及組成

為此，設計一種虛擬全單相接線圖形Ω_T：

它是一種把b、c相上的單相雙線分支和用戶都畫在a相上的虛擬接線圖形，目的在于以單相的方式一并計算所有相線路和用戶的布局布線參數；

對圖Ω_T進行水平布置的扇面120°的自動生成，形成接線圖

其中，分別是對應的接線圖型；

3)基于虛擬全單相接線圖形分解的低壓分相接線圖自動成圖原理

對于配變低壓母線懸掛式三個半扇面的3相分相接線圖布局，分相接線圖為：

對于配變低壓母線為圓心的1/3扇面的3相分相接線圖布局圖，分相接線圖為：

因此，低壓分相接線圖自動成圖問題就轉化為Ω_T的自動生成；

4)計算步驟

假設Ω_T從配變低壓母線出發存在N束線束，其第n束線束為Ω_Tn，n∈[1,N]；對Ω_Tn進行靜態拓撲分析，建立支線模型；其中選擇最長的支線作為一級支線，生成其線路等級表與節點順序表；

(1)單線束初始布局

首先，設置配電變壓器的低壓母線為一個點，其坐標為(0,0)；并設置節點間初始距離，比如dis＝200；接著，將一級支線固定在X軸正方向；為使得饋線形成的扇面較小，從原點(0,0)出發，第一個節點離原點選擇為5倍dis；其后的各節點橫坐標按順序依次累加dis，而縱坐標始終為0；

二級支線各節點坐標：從一級支線節點坐標取到第i條二級支線起始節點坐標(x_i，y_i)，第i條二級支線第j個節點的坐標為(x_ij，y_ij)，則有：

其中k的值：當i為奇數時取l，當i為偶數時取-l；l＝0.8；

三級支線及三級以上支路各節點坐標：從上一級支線節點坐標取到第i條本級支線起始節點坐標(x_i,y_i)，第i條二級支線第j個節點的坐標為(x_ij，y_ij)，則有：

其中π/3為二級支線與一級支線的夾角，如圖3所示，這個夾角為60°；k′的取值：當y_i(j-1)為正數時取l，當y_i(j-1)為負數時取-l；

(2)單線束初始布局的扇形計算

所有線束按以上計算得到節點的笛卡爾坐標將其轉換為相應的極坐標

第n束線束形成的扇面最小最大角度扇面角扇面中心線極角分別可計算如下：

其中為一、四象限節點極角；

(3)虛擬全單相接線圖形拼接

假設N個線束扇面按照n的順序逆時針拼接，則按照以上的扇形計算，總扇面角為：

這表示原扇面角要按以下比例γ進行縮放，才能使得拼接后的扇面角為120°：

對第n束線束圖形進行以下操作，得到圖形原扇面保持極徑不變，保持中心線極角不變，只對各節點進行極角更新；若更新后第n束線束各節點的新極坐標為扇面角為扇面中心線極角則有：

新的扇面最小最大角度為：

下面將計算第n束線束各節點的新極坐標下進行旋轉，使得旋轉后的虛擬全單相接線圖形即120°的最后扇面的中心線極角為-90°；

假設最后的第n束線束圖形為則有：

其中旋轉角β_n計算如下：

(4)虛擬全單相接線圖形分拆為單相接線圖

得到圖形Ω_T后，按照公式(5)的合成原理，分解獲取相應的三相對稱圖形和各相的單相不對稱部分，并按照公式(6)、(7)進行相應的組裝，最后獲取配變低壓母線懸掛式三個半扇面的3相分相接線圖布局，或配變低壓母線為圓心的1/3扇面的3相分相接線圖布局圖兩種分相接線圖。