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地理信息系統配電網(wǎng)絡(luò )拓撲及應用論文
【摘要】本文分析了網(wǎng)絡(luò )拓撲分析以及建立在地理信息系統基礎上的配電網(wǎng)絡(luò )分析模型，利用網(wǎng)絡(luò )分析模型可以開(kāi)發(fā)配電網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)絡(luò )拓撲分析功能。
【關(guān)鍵詞】地理信息系統；配電網(wǎng)絡(luò )；拓撲分析
1引言
在配電管理系統（DMS）中最重要的組成部分是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )拓撲分析，對配電網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行分析采用的方法有兩種：①利用人工智能；②進(jìn)行數值計算，常用的分析方法有矩陣法、樹(shù)搜索法、面向對象法、離散處理法等。這些方法都可以進(jìn)行母線(xiàn)分析和島分析，但只是對網(wǎng)絡(luò )拓撲結構的簡(jiǎn)單描述，構建排斥模型時(shí)僅僅是站在了電力系統的角度，采用如上方法工作量很大，計算不夠靈活。本文介紹了基于地理信息系統的網(wǎng)絡(luò )拓撲模型，此模型以地理信息系統為基礎，同時(shí)提出了許多新的DMS拓撲方法。
2GIS網(wǎng)絡(luò )拓撲的定義
GIS網(wǎng)絡(luò )包括地理網(wǎng)絡(luò )和幾何網(wǎng)絡(luò )，其中地理網(wǎng)絡(luò )包括物理設備和相關(guān)的連接點(diǎn)，它包括層，層包括設備。設備具有地理屬性，同時(shí)也具有非地理屬性。每個(gè)層中的設備都具有唯一的一個(gè)標識號，又稱(chēng)為ID號，知道了設備的層和ID號，便可以確定此設備。幾何網(wǎng)絡(luò )是從地理網(wǎng)絡(luò )中分離出來(lái)的，是地理網(wǎng)絡(luò )中某些元素的抽象表現，是地理網(wǎng)絡(luò )的邏輯體現。幾何網(wǎng)絡(luò )包括點(diǎn)和邊，點(diǎn)和邊都包括簡(jiǎn)單和復雜兩種，對應的是地理網(wǎng)絡(luò )中的點(diǎn)設備類(lèi)和邊設備類(lèi)。整個(gè)GIS網(wǎng)絡(luò )成為了一個(gè)設備數據集。復雜邊具有物理不可分、邏輯可分的屬性，如果某饋線(xiàn)包括多個(gè)電桿和開(kāi)關(guān)，對該饋線(xiàn)進(jìn)行設計時(shí)可以設計為復雜邊。簡(jiǎn)單邊與復雜邊不同，無(wú)論是在物理上還是在邏輯上都不可分，如果某線(xiàn)路的兩端與其他設備連接，如果在線(xiàn)路的中間與設備連接，這條線(xiàn)路就被斷開(kāi)了，這條線(xiàn)路在設計時(shí)就可以設計為簡(jiǎn)單邊。簡(jiǎn)單點(diǎn)是指電桿、分段開(kāi)關(guān)等這些獨立的設備，復雜點(diǎn)指的是設備是由多個(gè)點(diǎn)組成的，例如油井系統，該系統由很多個(gè)閥門(mén)和接頭組成。進(jìn)行如上的分類(lèi)后，網(wǎng)絡(luò )拓撲關(guān)系中的點(diǎn)可以設計為復雜邊上的點(diǎn)，但是網(wǎng)絡(luò )拓撲關(guān)系中的點(diǎn)要想設計成復雜邊上的點(diǎn)，將會(huì )受到上述分類(lèi)的制約，建立與配電電網(wǎng)絡(luò )結構相適應的拓撲分析模型就非常有必要。
3GIS圖和配網(wǎng)圖的關(guān)系
配網(wǎng)圖包括母線(xiàn)和支路，母線(xiàn)對應的是GIS簡(jiǎn)單點(diǎn)，支路對應的是簡(jiǎn)單邊。如果網(wǎng)絡(luò )規模不大可以設計為簡(jiǎn)單邊。如果配電網(wǎng)絡(luò )很復雜，如果采用簡(jiǎn)單邊設計，會(huì )造成數量巨大的簡(jiǎn)單邊，GIS進(jìn)行數據處理就會(huì )比較麻煩。在進(jìn)行GIS圖設計時(shí)要堅持便于GIS分析的原則，拓撲設計設計為復雜邊，在進(jìn)行較高級的配電網(wǎng)絡(luò )分析計算時(shí)，網(wǎng)絡(luò )拓撲會(huì )通過(guò)接口進(jìn)行轉換，從而獲得母線(xiàn)計算模型，可以在背景圖上進(jìn)行顯示。在進(jìn)行實(shí)際應用網(wǎng)絡(luò )模型是固定的，反復使用網(wǎng)絡(luò )拓撲轉換關(guān)系就可以使拓撲效率大大提高。建立模型時(shí)重點(diǎn)考慮對網(wǎng)絡(luò )拓撲具有決定性影響的節點(diǎn)即可。
4基于GIS建立配網(wǎng)模型
建立配電網(wǎng)絡(luò )模型時(shí)，采用的是IEC61970/61968標準，相關(guān)技術(shù)是面向對象的，配電網(wǎng)的設備之間建立了數據聯(lián)系，采用子類(lèi)模式來(lái)表現設備間的關(guān)系。在建模果還要考慮配電網(wǎng)絡(luò )的一些專(zhuān)有特性，例如饋線(xiàn)不應與分支線(xiàn)的后面相邊，聯(lián)系開(kāi)關(guān)只能與饋線(xiàn)相連，移動(dòng)電桿同時(shí)要將與之相連的線(xiàn)路進(jìn)行移動(dòng)。
5系統功能介紹
5.1網(wǎng)絡(luò )拓撲圖的分析方法
網(wǎng)絡(luò )拓撲圖的遍歷方法包括盲目搜索法（又稱(chēng)優(yōu)先搜索法）和啟發(fā)式搜索法，盲目搜索法分為深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索，深度優(yōu)先搜索指的是查看圖中的某一點(diǎn)在深度上的關(guān)聯(lián)點(diǎn)或線(xiàn)，廣度優(yōu)先搜索指的是查看圖中某一點(diǎn)以輻射前進(jìn)的方式的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，兩者的主要區別在于對頂點(diǎn)的訪(fǎng)問(wèn)順序存在著(zhù)不同。啟發(fā)式搜索又稱(chēng)為BF，指的是沿著(zhù)某節點(diǎn)進(jìn)行搜索，此節點(diǎn)具有啟發(fā)性。在對配電網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行拓撲分析時(shí)，要根據搜索需要的不同來(lái)選擇搜索方法，有時(shí)會(huì )將幾種搜索方法進(jìn)行混合。配電網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)絡(luò )拓撲圖是無(wú)向的，求取連通分量時(shí)一次性調用搜索過(guò)程就可以了。
5.2功能介紹
5.2.1線(xiàn)路的巡視進(jìn)行線(xiàn)路巡視時(shí)，按一成不變的方向來(lái)查看巡查到的設備，進(jìn)行拓撲分析時(shí)采用的是啟發(fā)式搜索，線(xiàn)路巡視人員會(huì )給定一條的搜索條件，根據此條件來(lái)建立啟發(fā)函數，計算時(shí)采用深度優(yōu)先算法，以此來(lái)精確的進(jìn)行巡視。5.2.2查詢(xún)供電站的供電半徑查詢(xún)供電站的供電半徑時(shí)，帶著(zhù)變電站出線(xiàn)開(kāi)關(guān)的拓撲任務(wù)來(lái)進(jìn)行全面搜索，進(jìn)行設計時(shí)會(huì )將深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索結合起來(lái)。5.2.3對電源點(diǎn)的追蹤追蹤電源點(diǎn)時(shí)帶著(zhù)特定的任務(wù)和目標進(jìn)行搜索，采用的是啟發(fā)式的搜索方法。尋找供電源頭時(shí)依據的是配電設備的屬性信息和特征，以權重的大小來(lái)建立啟發(fā)函數，可以最快的找到供電源頭。5.2.4模擬調度模擬調度又稱(chēng)為局部網(wǎng)絡(luò )重構，可以對配電開(kāi)關(guān)的開(kāi)合情況和規律進(jìn)行模擬，通過(guò)模擬來(lái)找到與開(kāi)關(guān)開(kāi)合相關(guān)的設備，同時(shí)也可以進(jìn)行可靠的停電分析。配電管理系統采用廣度優(yōu)先搜索或者是深度優(yōu)先搜索，抑或是兩者與啟式搜索方法相結合的搜索方式，可以在地理圖上對停電狀況進(jìn)行模擬，判斷是有計劃性的停電還是由于故障引起的停電，用戶(hù)借此可以確定停電的范圍，并對發(fā)生停電的用戶(hù)數量進(jìn)行統計。
6應用實(shí)例
某省電力公司下屬供電局的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)自動(dòng)化系統已經(jīng)應用了基于GIS的配電網(wǎng)絡(luò )拓撲分析方法，得到了用戶(hù)的高度評價(jià)。自動(dòng)化系統應用基于GIS的配電網(wǎng)絡(luò )拓撲分析方法后，運行更加實(shí)用便捷，可以使配電工作更加的智能化，調度任務(wù)更加自動(dòng)化。該系統在開(kāi)發(fā)“單線(xiàn)圖顯示”功能時(shí)采用的是廣度優(yōu)先搜索和深度優(yōu)先搜索相結合的策略，其設計流程如下：?jiǎn)?dòng)單線(xiàn)圖功能后，用戶(hù)對要處理的饋線(xiàn)進(jìn)行選擇，此時(shí)系統顯示與饋線(xiàn)相關(guān)的設備，如果選擇了饋線(xiàn)，網(wǎng)絡(luò )層就設置為不可見(jiàn)，初始化與饋線(xiàn)相關(guān)聯(lián)的設備集合A，用戶(hù)指定的第一條饋線(xiàn)加入集合A；如果用戶(hù)未選擇饋線(xiàn)，用戶(hù)要對要處理的饋線(xiàn)進(jìn)行指定，單線(xiàn)圖顯示任務(wù)結束。饋線(xiàn)加入集合A后，根據饋線(xiàn)的接口屬性和訪(fǎng)問(wèn)饋線(xiàn)的第一個(gè)節點(diǎn)和最后一個(gè)節點(diǎn)，將兩個(gè)節點(diǎn)加入集合A，訪(fǎng)問(wèn)饋線(xiàn)上的每一個(gè)節點(diǎn)，被訪(fǎng)問(wèn)的所有節點(diǎn)都加入集合A，對集合B進(jìn)行初始化，集合B指的是要訪(fǎng)問(wèn)的下一個(gè)設備集合，在配電線(xiàn)路上具有分支的節點(diǎn)都加入集合B，對集合B中的第一個(gè)設備進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)后，再對集合C進(jìn)行初始化，此時(shí)看一下此設備是否是邊，如果是邊，要根據接口屬性訪(fǎng)問(wèn)線(xiàn)路中的每一個(gè)節點(diǎn)，這些節點(diǎn)都加入集合A，帶有分支的節點(diǎn)加入集合C，訪(fǎng)問(wèn)線(xiàn)路中的首末節點(diǎn)；如果此設備不是邊，要根據接口屬性來(lái)訪(fǎng)問(wèn)與它相鄰的其他邊，之后從集合A中過(guò)濾掉相鄰設備，此時(shí)將未被訪(fǎng)問(wèn)的相鄰設備加入集合C，判斷集合B中的設備是否訪(fǎng)問(wèn)完畢以及集合C是否為空，如果集合B訪(fǎng)問(wèn)完畢、集合C已空，如果指定的饋線(xiàn)已處理完畢，地圖上會(huì )顯示集合中的全部設備，單線(xiàn)圖任務(wù)完成。
7小結
本文在闡述基于地理信息系統的配電網(wǎng)絡(luò )拓撲分析方法時(shí)，在傳統配電網(wǎng)絡(luò )拓撲分析方法的基礎上，提出了建模要基于連接規劃的觀(guān)點(diǎn)，這種建模方法具有清晰的結構，擴展更方便，在GIS平臺上繼續開(kāi)發(fā)地理信息系統變得具有可能性。開(kāi)發(fā)地理信息系統的難點(diǎn)是數據的共享，本文提出的拓撲分析方法在數據庫的底層就可以建立相互的關(guān)聯(lián)關(guān)系，這樣的話(huà)配電網(wǎng)絡(luò )中的數據都可以共享，為地理信息系統的一體化開(kāi)發(fā)奠定了堅實(shí)的基礎。
參考文獻
[1]蘇義榮.配電網(wǎng)絡(luò )拓撲分析方法的研究[J].浙江電力，2014，5：9~13.
[2]李鵬，劉斌，等.矩陣方法在電力系統網(wǎng)絡(luò )拓撲的應用[J].內蒙古電力技術(shù)，2015，4：4~5.
[3]朱文東，劉廣一，等.電力網(wǎng)絡(luò )局部拓撲的快速算法[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013，20（3）：30~33.
[4]張學(xué)松，汪峰，等.配電網(wǎng)絡(luò )建模與網(wǎng)絡(luò )結線(xiàn)分析[J].電網(wǎng)技術(shù)，2015，23（5）：52~55.
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