[发明专利]一种电力系统网络拓扑的矩阵分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统的网络拓扑分析方法，特别是一种基于矩阵法的电力系统网络拓扑分析方法。

背景技术

电力系统的网络拓扑分析是电力公司能量管理系统和配电管理系统中非常重要的模块，它的作用是把电力系统的物理模型转化为网络分析所需的数学模型。电力系统的物理模型描述了电力系统所有一次设备通过节点连接在一起的关系，设备包括发电机、负荷、线路、变压器、电容器、电抗器、断路器、隔离开关等。为了对电力系统进行分析，必须通过网络拓扑分析形成反映母线与支路关系的电路模型。

网络拓扑分析包括母线分析和电气岛分析两部分，母线分析是把通过闭合开关连在一起的节点集合成母线，电气岛分析是把通过支路连在一起的母线集合成电气岛。这两部分虽然分析对象不同，但方法是相同的，都属于图论中连通图分析的方法。目前作为电力系统连通图分析方法的网络拓扑分析方法，主要有搜索法和矩阵法两种分析方法。搜索法是通过搜索节点与相邻节点连接关系的方法来进行网络拓扑分析的，搜索法原理简单、容易理解，但编程繁琐；矩阵法是把节点间连接关系表示为邻接矩阵，然后对其进行矩阵运算来进行拓扑分析的方法，矩阵法编程比较简单，但内存需求量和计算量都很大。在现行矩阵法中，采用矩阵自乘求全接通矩阵时矩阵相乘次数为n-1次，采用平方法求全接通矩阵时矩阵相乘次数为log₂(n-1)，计算量都很大。

发明内容

为克服上述矩阵法的不足，本发明的目的就是要提出一种既具有矩阵法编程相对简单又能节省计算机内存和运算时间的网络拓扑分析方法。

为实现上述目的，本发明提出了一种电力系统网络拓扑的矩阵分析方法，即基于邻接矩阵准平方法的网络拓扑分析方法，具体的步骤是：

步骤1：编制所分析电网的节点开关关联表、节点支路关联表、节点信息表、母线信息表。

步骤2：设置当前要进行母线分析的电压等级标志KV＝1，开始母线分析。

步骤3：根据各节点所连闭合开关数按从大到小的顺序进行节点优化编号。

步骤4：形成关于节点通过闭合开关连接关系的邻接矩阵。

步骤5：调用矩阵准平方法模块，生成全接通矩阵。

步骤6：行扫描法分析全接通矩阵，得到当前电压等级内的所有母线。

步骤7：设置当前电压等级KV＝KV+1。

步骤8：判断KV是否大于总的电压等级数KVS，如果KV大于KVS则进入到步骤9开始电气岛分析；如果KV不大于KVS，则返回到步骤3，继续进行新的电压等级的母线分析。

步骤9：根据支路两端节点形成母线支路关联表。

步骤10：根据各母线所连支路数按从大到小的顺序进行母线优化编号。

步骤11：形成反映母线通过支路连接关系的邻接矩阵。

步骤12：调用矩阵准平方法模块，生成全接通矩阵。

步骤13：行扫描法分析全接通矩阵，得到所有电气岛。

本发明全接通矩阵形成模块的步骤是：

步骤1：设置矩阵平方的次数变量l＝1。

步骤2：设置当前行号i＝1。

步骤3：设置当前列号j＝1。

步骤4：判断矩阵元素a_ij是否为0，如果a_ij不为0，则转至步骤10。

步骤5：设置k＝1。

步骤6：判断a_ik和a_jk是否都为1，如果二者不是都为1，则转至步骤8。

步骤7：令a_ij＝1，a_ji＝1，转至步骤10。

步骤8：令k＝k+1。

步骤9：判断k是否大于顶点数n，如果k不大于n，则返回到步骤6。

步骤10：令j＝j+1。

步骤11：判断j是否大于n，如果j不大于n，则返回到步骤4。

步骤12：令i＝i+1。

步骤13：判断i是否大于n，如果i不大于n，则返回到步骤3。

步骤14：令l＝l+1。

步骤15：判断l是否大于2。如果l大于2，结束；否则，返回到步骤2。

本发明采用行扫描法分析全接通矩阵，步骤是：

步骤1：记录节点组号的Group[]数组清零，当前节点号i＝1，组号m＝0。

步骤2：判断Group[i]是否为0，如果为0，则进入到步骤3开始分析当前节点i所在组的节点分组情况；如果不为0，则进入到步骤7，继续分析下一个节点的分组情况。

步骤3：组号m＝m+1，列号j＝i+1。

步骤4：设Group[i]＝m。