大连海事大学 毕 业 论文二○一〇年六月 ┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊搜索法电力系统网络拓扑算法设计专业班级：06港电一班姓名：申波指导教师：姚玉斌轮机工程学院摘要网络拓扑分析是能量管理系统和配电管理系统的重要组成部分，对其研究具有重要的理论价值和应用价值。
它是能量管理系统和配电管理系统中其它高级应用软件的基础，作为一个公用的基础模块，其可靠性和快速性直接影响能量管理系统和配电管理系统的性能。
本文介绍了网络拓扑分析中常用的三种方法：矩阵法，搜索法和方程就求法。
详细阐述了搜索法的特点，原理与算法设计。
搜索法是目前网络拓扑分析中应用最广泛的拓扑分析方法之一。
该方法是通过搜索节点的相邻节点的方法来进行网络拓扑分析的。
拓扑分析是从某一个节点开始，搜索通过闭合开关和该节点连接在一起的节点，将他们划分为一条母线。
电气岛分析是搜索通过支路连接在一起的母线，将这些母线以及连接在这些母线上的支路划分为一个电气岛。
搜索法根据搜索方法的不同，有深度优先搜索DFS(Depth First Search)和广度优先搜索BFS（Breadth First Search ）。
基于深度（或广度）优先搜索的方法是电力系统拓扑分析的基本算法。
该算法对数据安排和结构设计合理，运算速度快，对大规模电网，此方法相对于其他两种算法速度优势更明显。
AbstractThis article first has made the brief outline to the development of the electrical power system load flow computational method and to its research vital significance , then in has analyzed the power distribution network and in the electric transmission network structure difference foundationcin , in view of the electric transmission network ring-like structure characteristic , introduced briefly restraining performance good Newton abdicates the law and the PQ decoupled mothod .While in view of the distribution network radiation structure characteristic , as well as considered in the electrical power system voltage model , we have used the load flow computational method which is called back/forward sweep method .Back/forward sweep method request network the analysis topology must reflect the iterative variable the recursion computation order .Starts from the root node , first searches the traversal leg according to the breadth the order for the leg serial number .This serial number method has the systematic characteristic front , it can satisfy the request of back/forward sweep method , but its flaw lies in works as when network architecture change , the leg number must disrupt arranges , insufficiently nimble .But , for all this , back/forward sweep method still was one kind quite suitably in the distribution network load flow computation .Because this method principle quite is simple , and it does not need to form the node admittance matrix , and uses the line impedance rated output loss and the node voltage directly , the request digital computer memory quantity quite is also small , the restraining precision is also good .Then the article has done the detailed research to the distribution network analysis topology , and proposed the power distribution network algorithm design .Through showed to the example analysis, back/forward sweep method indeed is one fast simple practical good method which suits the distribution network. .Key word: distribution load flow , transmission load flow , back/forward sweep method目录1绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 能量管理系统和配电管理系统 (1)1.3网络拓扑分析的要求 (2)1.4网络拓扑分析的研究现状 (2)1.4.1矩阵法 (2)1.4.2 搜索法 (3)搜索法电力系统网络拓扑算法设计1绪论1.1引言电力系统自动化的功能是完成对电能生产、传输和管理的自动控制、自动调度和自动化管理。
为了合理监视、控制和协调电力系统的运行状态，及时处理事故和异常，保障整个系统的正常运行，设立了电力系统调度控制中心。
电力调度中心都安装多个应用系统，例如能量管理系统(EMS，Energy Management System)、电能量计量系统、调度生产管理系统、配电管理系统(DMS，Distribution ManagementSystem)和电力市场技术支持系统等。
1.2 能量管理系统和配电管理系统能量管理系统是以计算机为基础的现代电力系统的综合自动化系统，主要针对发电和输电系统，用于各级电网调度中心。
EMS 应用软件分为三级：1）数据收集级：数据收集级也就是SCADA(Supervisory Control And DataAcquisition)，它的任务是实时收集电力系统数据，监视并控制其状态。
2）能量管理级：能量管理级的特点是利用电力系统总体信息（频率、时差、机组功率、联络线功率等）进行调度决策，主要目标是提高控制质量和改善运行的经济性。
能量管理级的实时型应用软件是实时发电控制，主要实现自动发电控制(AGC，Automatic Generation Control)功能。
3）网络分析级：网络分析级的特点是利用电力系统全面信息（母线电压和角度）进行分析与决策，主要目标是提高运行的安全性，这一级应用软件使EMS 的决策能做到安全性与经济性的统一。
进一步还可以加上培训模拟级，调度员培训模拟软件也属于网络分析研究型高级应用软件。
通常把从变电、配电到用电过程的监视、控制和管理的综合自动化系统称为配电管理系统(DMS) 。
其内容包括配电网数据采集和监控(SCADA)、地理信息系统(GIS)、网络分析和优化、工作管理系统、需方管理、调度员培训模拟系统几个部分。
电力系统拓扑分析是EMS、DMS 中一个基础的公用模块，被频繁调用，因此拓扑分析的可靠性和快速性直接影响EMS、DMS的性能。
1.3网络拓扑分析的要求网络拓扑分析的实质是把节点/开关描述的物理模型转化为用母线/支路描述的数学模型，给有关的应用程序提供当前接线方式下的信息与数据。
它是根据开关状态和网络元件状态将网络的物理模型（节点模型）转化为网络计算用的数学模型（母线模型），并将有电气联系的母线集合化为电气岛。
拓扑分析的目的就是形成便于电网分析与计算用的数学模型，是电力系统自动化的基础工作之一。
一个合格的网络拓扑分析软件至少应做到以下几点：1）可靠性：对任何形式的实际电气接线均能进行正确处理。
任何电力网络接线分析的错误必然带来网络分析的错误，这样使电力系统中其它分析计算不能真实地反映网络的实际状态。
2）直观性：大规模电力系统的拓扑结构是复杂的，拓扑分析本身就是对这个复杂网络地简化，因此其结果的直观性很重要。
3）实时性：根据拓扑分析的目的，拓扑分析必须是快速的，能满足实时决策与控制的要求。
4）通用性：运行方式改变，电网结构也跟着改变，即拓扑结构也要相应变化。
因此在拓扑数据的存储、模型表达等诸多方面都应该考虑其开放性、可扩展性以及可维护性。
1.4网络拓扑分析的研究现状网络拓扑分析的核心理论基础是图论。
网络拓扑分析时，为了将电力系统物理模型处理为计算用的等值数学模型，一般把实际电网拓扑抽象成无向图来表示。
实际电网拓扑抽象成无向图的原则为：母线分析过程中将网络中的节点和闭合开关分别映射为图中的节点和边；电气岛分析过程中将网络中的母线和支路分别映射为图中的节点和边。
1.4.1矩阵法一个图可由表示节点与边之间关联关系的关联矩阵唯一确定，也可通过表示节点对之间邻接关系的邻接矩阵唯一确定，因此矩阵法拓扑分析有邻接矩阵法和关联矩阵法，邻接矩阵就是将节点的连接关系保存在n 阶方阵中，节点之间有无边连接用1和0来表示，因此可以直观反映网络拓扑结构。
邻接矩阵法通过对网络的邻接矩阵的运算，得到一个反映网络中任意两个节点之间连通关系的全接通矩阵，通过对全接通矩阵分析得到网络拓扑分析结果。