[發(fā)明專利]一種面向配電網(wǎng)形態(tài)演化的通用算例生成方法

有效

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• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN112018757B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐弢;楊涵;吳玉菡;李鵬;于力;徐全;郭曉斌
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué);南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06F17/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種面向配電網(wǎng)形態(tài)演化的通用算例生成方法，其特征在于，包括，首先，生成隨機點矩陣及網(wǎng)絡(luò)邊長，確定隨機點的連接方式，隨后利用由隨機點的伸縮和旋轉(zhuǎn)構(gòu)成的仿射變換方式判定最終節(jié)點坐標，從而產(chǎn)生仿真算例網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)；然后，利用二次變電站安裝容量生成器確定每個葉節(jié)點安裝容量值，選取網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)線截面系列，產(chǎn)生仿真算例網(wǎng)絡(luò)的通用電氣特性；最后，根據(jù)電網(wǎng)分布式電源滲透率及潮流計算結(jié)果，隨機生成若干含分布式電源的配電網(wǎng)通用算例；

所述的生成隨機點矩陣及網(wǎng)絡(luò)邊長，確定隨機點的連接方式，隨后利用由隨機點的伸縮和旋轉(zhuǎn)構(gòu)成的仿射變換方式定最終節(jié)點坐標，從而產(chǎn)生仿真算例網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)，包括如下步驟：

1)輸入數(shù)據(jù)，包括真實網(wǎng)絡(luò)的類型和區(qū)域面積、節(jié)點總數(shù)、次變電站的數(shù)目和容量、主變電站引出的饋線數(shù)目、真實網(wǎng)絡(luò)邊長分布的概率密度函數(shù)擬合參數(shù)和節(jié)點度數(shù)分布；

2)根據(jù)真實網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域面積，生成一個正方形仿真區(qū)域；

3)選取一個隨機種子，利用線性同余法產(chǎn)生一個包含M個隨機點的矩陣；基于真實網(wǎng)絡(luò)邊長分布的概率密度函數(shù)擬合參數(shù)構(gòu)造各層的網(wǎng)絡(luò)邊長的隨機生成器；

4)將隨機點矩陣中的第一個隨機點直接放置在正方形仿真區(qū)域內(nèi)，第一個隨機點的坐標記為(x₁,y₁)，為正方形仿真區(qū)域內(nèi)的第一個節(jié)點，并將該節(jié)點設(shè)為主變電站，從該節(jié)點引出的饋線數(shù)記為k_max，正方形仿真區(qū)域內(nèi)已生成的仿真網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)n＝1；

5)將隨機點矩陣中的第m個隨機點暫時放置在正方形仿真區(qū)域內(nèi)，第m個隨機點的坐標記為(x_o,y_o)，m＝2,3,......,M，判斷正方形仿真區(qū)域內(nèi)已生成的仿真網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)n是否大于網(wǎng)絡(luò)的饋線數(shù)k_max，若是，則對k_max個饋線進行編號，進入步驟7)；否則，進行步驟6)；

6)設(shè)定正方形仿真區(qū)域內(nèi)當前第m個隨機點距設(shè)為主變電站的第一個隨機點的距離最近，將第m個隨機點與主變電站直接相連，計算兩點之間的距離d_o，確定當前第m個隨機點所屬層，利用該層的網(wǎng)絡(luò)邊長的隨機生成器生成一個邊長d_r，以第一個節(jié)點(x₁,y₁)為中心，根據(jù)如下公式對當前第m個隨機點進行伸縮變換，變換后的點即為正方形仿真區(qū)域內(nèi)的第n個節(jié)點，n＝m

(x_r,y_r)表示第n個節(jié)點的最終坐標，f表示伸縮變換因子，(x_o,y_o)表示第m個隨機點的坐標；

令m＝m+1，n＝n+1，回到步驟5)；

7)通過計算除第一個節(jié)點外的已生成的其他節(jié)點與當前第m個隨機點的直線距離，確定距當前第m個隨機點的最近點(x_near,y_near)，并計算兩點的距離d_o；

8)定義newT，判斷當前第m個隨機點與最近點(x_near,y_near)相連是否產(chǎn)生新的T形節(jié)點，若是，則newT＝1，否則newT＝0，newT的取值與最近點(x_near,y_near)的現(xiàn)有節(jié)點度數(shù)k_near有關(guān)，表示如下：

為滿足實際分支率，計算n個節(jié)點需產(chǎn)生的T形節(jié)點個數(shù)NumT_n，計算公式如下：

NumT_n＝round(BR×n)????????????????????????????(4)

則當前網(wǎng)絡(luò)允許增加的T形節(jié)點個數(shù)△NumT_n為：

△NumT_n＝NumT_n-NumT_n-1??????????????????????????(5)

判斷newT與△NumT_n是否相等，若是則進步驟9)，否則舍棄當前第m個隨機點，返回步驟5)；

9)確定當前第m個隨機點所屬層，利用該層的網(wǎng)絡(luò)邊長的隨機生成器生成一個邊長d_r，以最近點(x_near,y_near)為中心，根據(jù)如下公式對當前第m個隨機點進行伸縮變換，

(x_r,y_r)表示第m個隨機點進行伸縮變換后的坐標，f表示伸縮變換因子，(x_o,y_o)表示第m個隨機點進行伸縮變換前的坐標，(x_near,y_near)表示第m個隨機點的最近點；

10)檢查伸縮變換后的第m個隨機點(x_r,y_r)是否位于正方形仿真區(qū)域內(nèi)，且除第一個節(jié)點外的已生成的其他節(jié)點與伸縮變換后的第m個隨機點(x_r,y_r)的最近點是否仍是(x_near,y_near)，若是，則進入步驟11)，否則，以10度為單元，圍繞所述最近點將伸縮變換后的第m個隨機點(x_r,y_r)旋轉(zhuǎn)角度θ，θ的計算公式如下：

θ＝f_rot×(π/18),f_rot＝1,2,...,36????????????????????????(9)

f_rot表示旋轉(zhuǎn)程度系數(shù)；

對伸縮變換后的第m個隨機點(x_r,y_r)旋轉(zhuǎn)角度θ后的坐標如下：

(x_r',y_r')表示對伸縮變換后的第m個隨機點(x_r,y_r)旋轉(zhuǎn)角度θ后的坐標，(x_r,y_r)表示伸縮變換后的第m個隨機點的坐標，(x_near,y_near)表示除第一個節(jié)點外的已生成的其他節(jié)點與伸縮變換后的第m個隨機點(x_r,y_r)的最近點；

直至旋轉(zhuǎn)后的第m個隨機點(x_r',y_r')位于正方形仿真區(qū)域內(nèi)，且除第一個節(jié)點外的已生成的其他節(jié)點與旋轉(zhuǎn)后的第m個隨機點(x_r',y_r')的最近點仍是(x_near,y_near)，進入步驟11)；若當f_rot＝36時，旋轉(zhuǎn)后的第m個隨機點(x_r',y_r')仍位于正方形仿真區(qū)域外，且除第一個節(jié)點外的已生成的其他節(jié)點與旋轉(zhuǎn)后的第m個隨機點(x_r',y_r')的最近點不是(x_near,y_near)，則返回步驟5)；

11)根據(jù)最近點屬于哪一個饋線，判斷當前第m個隨機點所屬的饋線組別，并且判斷該饋線組上的所有節(jié)點之間的連接是否符合最小生成樹連接，若是，則第n個節(jié)點的最終坐標(x_m,y_m)等于當前第m個隨機點的坐標，并將第n個節(jié)點與第m個隨機點的最近點相連，保存第n個節(jié)點及第n個節(jié)點連接情況，則n＝n+1，進入步驟12)；否則增大θ值，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)第m個隨機點(x_r,y_r)，直至滿足該饋線組上的所有節(jié)點之間的連接符合最小生成樹連接，進入步驟12)；若θ增加到360度仍無法滿足該饋線組上的所有節(jié)點之間的連接符合最小生成樹連接，則舍棄當前第m個隨機點，將最近點的度數(shù)還原，返回到步驟5)；

12)判斷n是否大于輸入的節(jié)點總數(shù)，是則正方形仿真區(qū)域構(gòu)成最終的仿真網(wǎng)絡(luò)拓撲，并保存，否則返回步驟5)；

其中，步驟6)、9)、10)和11中對隨機點進行的伸縮和旋轉(zhuǎn)變換均屬于仿射變換。