[發明專利]基于廣度優先搜索算法的交流配電網拓撲辨識方法

有效

• 申請號: 202011281683.4
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112350318B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 羅國敏;劉雯琳;劉春秀;程夢曉;李永贊;阿拉木莎;房牧;姜云;曹清濤;王志強;李龍潭
• 申請（專利權）人: 北京交通大學;國網山東省電力公司德州供電公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06F30/18;G06F16/2455;G06F113/04
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 姜威

本發明提供了一種基于廣度優先搜索算法的交流配電網拓撲辨識方法，包括采集每個節點的電壓、電流、功率測量值，計算每個節點的功率變化增量；以功率大小排序，選取最大功率節點為初始節點；計算所有節點與初始節點的電壓相關系數，采用廣度優先的搜索原則，選取相關系數大的節點構成相鄰節點備選集；在相鄰節點備選集中，以節點功率變化增量和電流總和為判斷依據，搜索與初始節點直接相連的節點，選取其中的網絡分支節點作為初始節點，重復迭代，直到所有節點都被搜索，且其連接關系被確定后，停止搜索算法，得到所述交流配電網拓撲。可準確進行交流配電網的拓撲辨識，方法簡單。

技術領域

本發明涉及配電網絡技術領域，尤其涉及一種基于廣度優先搜索算法的交流配電網拓撲辨識方法。

背景技術

配電網作為輸電網和用戶之間的紐帶，是電力生產和供應的最后環節，直接與用戶相連，配電網建設的好壞直接影響著客戶的用電質量。配電網含有大量的饋線和節點，設備繁多，結構復雜，為了實現最優經濟運行和故障后快速恢復供電，配電網拓撲變化頻繁。由于分布式電源、儲能系統和可控負荷等分布式能源大規模接入電網，從而引入了更多的不確定性，也使得配電網的運行與控制方式更為復雜，拓撲變化更加頻繁。由于經濟和技術等原因，配電網中的監測設備和通信鏈路非常有限，系統可觀性差，運行人員很難獲得線路和開關狀態信息，從而難以確定實時運行拓撲。正確的配電網拓撲結構是保證配電網安全分析和控制決策有效性的重要基礎，是電網精細化管理和電網安全運行的前提。因此，如何進行準確的辨識配電網拓撲具有重要的現實意義。

通常使用的拓撲分析方法包括狀態估計法、關聯矩陣法和樹搜索法，將配電網中的節點和支路與圖模型的頂點和邊對應起來，并使用圖模型的分析方法來分析配電網的拓撲結構。在中低壓配電網中，量測數據冗余度較低，難以采用基于狀態估計的方法進行拓撲辨識；矩陣法的數據結構簡單、計算過程易于理解，而且因為反映的是節點之間的連接關系，不受實際電氣元件之間連接關系、接線方式的影響，可用于線路復雜的配電網，但是矩陣法由于形成的矩陣大，對存儲空間要求較高，計算量大，拓撲辨識速度較慢；樹搜索法主要包括深度優先搜索法和廣度優先搜索法，算法原理簡單，容易理解且操作方便，搜索效率較高，能夠很好的應用于配電網的拓撲辨識。傳統基于樹搜索的方法利用功率、電壓等信息來判別拓撲連接的相關性。然而，隨著分布式能源的接入，電壓的分布規律發生變化；功率信息的測量要求較為精準的同步測量信息，且在功率波動小時，存在一定的偏差。因此，有必要提出適應電網發展，對同步精度要求更低的搜索方法。

發明內容

本發明提供了一種基于廣度優先搜索算法的交流配電網拓撲辨識方法，以解決現有技術問題中的缺陷。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種基于廣度優先搜索算法的交流配電網拓撲辨識方法，包括：

S1通過在交流配電網的變壓器出口和節點處設置量測點，分別采集各個節點的電壓值、電流值和功率值，并根據采集的功率值計算各節點功率變化增量值；

S2選取采集的節點功率值中最大功率值的節點作為初始節點；

S3以所述初始節點為中心，采用廣度優先的搜索原則，在所述的節點電壓向量中選出與所述初始節點的電壓值的差值在一定閾值范圍內的節點，得到相鄰節點備選集；

S4在所述相鄰節點備選集中，將對應功率變化增量值和電流值同時滿足功率增量守恒和電流守恒的節點作為與起始節點滿足直接相連關系的節點，并轉至S5；

S5在所述的與起始節點滿足直接相連關系的節點中選擇網絡分支節點作為初始節點并迭代重復S3和S4，直到所述交流配電網的所有節點的連接關系都被確認為止，得到交流配電網拓撲。

優選地，S3中的一定閾值范圍為±10。

優選地，S1中的節點包括：網絡分支節點和負荷節點。