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《重庆大学》 2002年
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配电网故障定位和负荷均衡的图算法

林景栋  
【摘要】: 配电自动化是电力系统发展的必然趋势,具有很强的工程应用背景和巨大的市场潜力。配电网的故障定位和网络重构是配电自动化的关键功能,也是目前国内外研究的热点。 无论采用何种算法,配电网的故障定位及网络重构功能的实现均离不开配电网的拓扑结构,一个好的拓扑描述模型将有助于这些功能的实现。本文在分析传统电网络模型的基础上,充分挖掘配电网拓扑结构的特点,并结合图的概念,将配电网的开关看成顶点,将馈线看成边(或弧),从而将配电网抽象为图。利用图论中邻接矩阵的描述含义,提出了配电网的分层拓扑模型。该模型不仅可以表示出配电网中各顶点的分层分布情况,而且可以辨识出配电网中的区域和分支,为配电网各功能的实现提供了强有力的拓扑描述模型。采用配电网的分层拓扑模型,结合配电网的弧负荷和顶点状态,推导了配电网顶点负荷的正、反向推理计算式。利用此算式可以十分方便地计算出配电网各个顶点的负荷水平,为配电网负荷均衡提供了坚实的基础。 为了提高供电的可靠性,当配电网出现故障时,必须快速确定故障区段。由于T接点的存在,使得配电网的故障定位比较麻烦。本文特别分析了包含T接点配电网的故障定位算法。由于T接点既不可测也不可控,其所形成的区域与其他非区域部分的故障判据不同,本文提出了将配电网的拓扑模型分解为只含区域部分和不含区域部分的描述模式,有效地解决了T接点对故障定位算法的影响。该算法简洁、清晰、有效。 但随着配电网规模的扩大,配电网的顶点数量急剧增加,配电网故障定位功能实现的实时性日益突出,本文利用故障信息分布的规律和分层拓扑模型中各顶点顺序分布特点,提出了配电网故障定位的优化算法。该算法采用对分法,可以在只使用部分顶点的故障信息的情况下,逐步逼近故障区段直至最后确定故障区段。该算法使故障定位算法大为简化,并加快了故障定位算法的实时性,保证了故障定位算法的工程实用性。 配电网一般具有闭环设计,开环运行的特点,这使得配电网可以重构。配电网网络重构的目标多种多样,本文将源点负荷最优均衡作为网络重构的目标。配电网的负荷最优均衡问题是一个负荷组合的爆炸问题。随着配电网顶点的增加,负荷组合的数量将急剧上升。但配电网的负荷组合是必须满足一定约束条件的,它有一定的顺序要求。本文利用配电网负荷组合的约束条件及特点,将最优化原理和分层拓扑模型有机地结合起来,从而将负荷最优均衡问题转化为多阶段决策 WP=6 问题,使负荷的组合方向明确简单,为负荷组合问题提供了一种新思路。 随着配电网源点数量的增加,配电网负荷最优均衡算法的复杂度大为提高,加剧了网络重构算法的实时性矛盾。配电网网络重构的解是一组开关的组合,即配电网的负荷最优均衡的结果其实就是将一个配电网分割成几个子网络,各子网络之间通过分段开关连接,因此可以将配电网的负荷最优均衡问题作为网络优化的一个内容。基于此,本文提出了配电网负荷最优均衡的网络分割算法,该算法通过依次分割源点分支,逐渐降低配电网的源点数量,最后实现配电网的负荷最优均衡。本文给出了网络分割算法的规则及证明,为配电网的负荷最优均衡的实时性提供了保证,为配电网的网络重构提供了一种新途径。仿真结果证明了以上算法的正确性、有效性和快速性。
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