基于配变回溯的配电网拓扑数据校验方法

2016-08-16创新者朱浩骏李京平曾繁华

中国科技信息 2016年9期

创新者：韦斌朱浩骏李京平曾繁华

基于配变回溯的配电网拓扑数据校验方法

创新者：韦斌朱浩骏李京平曾繁华

本文简要介绍了配电网等值电阻法的基本原理及拓扑数据转换方法，研究提出了基于配变回溯的配电网拓扑数据校验方法，并结合具体案例进行了校验。该校验方法可有效识别出错误数据，从而提高配电网计算结果准确度，为配电网拓扑数据校验技术的信息化应用提供了理论依据。

由于我国中压配电网存在网架结构复杂，自动化程度不高，运行管理经验不足等问题，一些计算准确度较高的算法（例如潮流计算法）因数据难以收集而无法在配电网线损理论计算中应用。目前，我国配电网线损计算主要采用等值电阻法。

采用等值电阻法计算配电网线损时，需要收集的数据可划分为设备数据、运行数据、电量数据、拓扑数据4种类型。其中，拓扑数据由配电网拓扑结构图转化而来，主要由基层工作人员完成。由于配电网拓扑结构比较复杂，基层人员技术水平参差不齐，拓扑数据的准确性难以校验，故配电网线损计算结果难免存在误差。

虽然国内外一些学者对配电网线损计算方法进行了大量的研究和分析，但针对配电网线损计算数据校验方面的研究鲜见报道，尤其是配电网拓扑数据的校验方法更为匮乏。

本文将针对配电网等值电阻法中拓扑数据的校验方法展开研究。

等值电阻法基本原理

等值电阻法又可分为基于配变容量等值电阻法和基于配变电量等值电阻法，下面仅介绍基于配变容量的等值电阻法基本原理。

在配电网线损计算中，等值电阻法的基本思想是：整个配电网的损耗等于总均方根电流Ieff流过等值电阻Rdz所产生的损耗，又等于配电网内全部配线可变损耗和全部配变的负载损耗的总和。

配电网等值电阻Rdz由配线等值电阻RLdz和配变等值电阻RTdz组成，如式1所示。

配线等值电阻计算公式为：

式2中，ri为整个配电网n个配线节段（负荷电流分支点之间的配线段）中第i个节段的电阻；Sj为第i个配线节段下挂的mi台配变中第j台配变的额定容量；Si为整个配电网m台配变中第i台配变的额定容量。

配变等值电阻计算公式为：

式3中，U为整个配电网的平均电压；Si为整个配电网m台配变中第i台配变的额定容量；pki为整个配电网m台配变中第i台配变的额定负载损耗。

整个配电网的损耗电量为：

式4中，p0i为整个配电网m台配变中第i台的空载损耗，T为计算时段。

配电网拓扑数据转换方法

配电网拓扑数据转换主要通过采取配线节段划分、配线节段编号、编制段内序号、配变编号、形成数据链等方式，将复杂的配电网拓扑结构转化为一系列具有关联性的拓扑数据，以便采用EXCEL或其它常见的文件类型进行存储。具体方法如下。

（1）节段编号。根据配电网拓扑结构图，将整个配电网内全部配线划分成多个配线段。其中，由单一材质导线构成或者多种材质导线串联而成的配线段作为一个节段；由两种及以上导线并联而成的配线段按多个节段处理，每个并联支路作为一个节段。

（2）编制段内序号。对所有节段进行编号，并对每个节段中不同材质导线编制不同段内序号。节段内仅有单一材质导线的节段内序号为1，含多种材质导线串联的节段内序号依次为1、2、3……

（3）配变编号。对配电网中所有配变进行编号，并统计出每个节段所带配变的编号。其中，节段所带配变是指以中压配变开关为首端，流经该节段的负荷可分配给的所有配变。

（4）形成数据链。将配电网名称、节段编号、段内序号、节段所带配变编号作为一条数据链，根据节段编号及段内序号不同可形成多条数据链，这些数据链的集合即为该配电网完整的拓扑数据。

以配电网A为例，该配电网拓扑结构如图1所示。

根据上述方法转换而成的配电网A的拓扑数据如表1所示。由表1可知，配电网A中共有7个节段和6个配变。

事实上，大部分配电网拓扑结构要比配电网A复杂很多，一个配电网具有几十个甚至上百个配线节段和配变均属正常范畴。由于地市级电网企业配电网拓扑数据转化的工作量及难度较大，且基层人员技术水平参差不齐，故在实际工作中配电网拓扑数据（节段编号、节段所带配变编号等）难免存在错误的情况，从而影响计算结果。

配电网拓扑数据校验方法

相比而言，配电网拓扑数据一直是理论线损数据校验的难点。由于拓扑数据不如拓扑图形那样直观，节段和配变的关联性需要通过一整组数据链体现，各数据链之间的差异性不大，故一般人员难以校验出错误数据。

本文研究提出了一种配电网拓扑数据校验方法，该方法主要采用配变回溯的方式对配电网拓扑数据的完整性和正确性进行校验，具体方法如下。

（1）校验配线节段的唯一性。比较配电网拓扑数据每一条数据链中的配电网名称、节段编号、段内序号，如存在三者均相同的数据链，则表明数据存在错误，输出结果结束校验；否则进行下一步骤。

（2）校验配变的一致性。分别从配电网拓扑数据和设备数据中，统计出该配电网共涉及的配变数量及具体编号，并对比两者的统计结果。如存在差异则表明拓扑数据存在错误，输出结果结束校验；否则进行下一步骤。

（3）校验节段所带配变的唯一性。从配电网拓扑数据中，统计出节段编号相同但段内序号不同的数据链，比较节段编号相同的数据链中节段所带配变编号和数量是否一致。如存在差异则表明数据存在错误，输出结果结束校验；否则进行下一步骤。

（4）逐个对配变进行回溯校验。具体步骤为：

a.对所有配变按编号由小到大排序，由编号最小的配变起始，进行配变回溯校验，即进行步骤b和c；

b.统计出拓扑数据中所有含该编号配变的节段编号及数量；

c.将步骤b统计出的节段按其所带配变数量由小到大排序，比较前一节段所带配变是否被后一节段完全包含，如不满足包含关系则表明数据存在错误，则输出结果结束校验；否则该编号配变回溯校验结束；

d.根据步骤a的排序，选择出下一配变返回步骤b进行该编号配变的回溯校验，直至所有配变均完成回溯校验。

校验方法理论依据

由于配电网所有负荷均来源于配电网首端，各配变与首端之间均有完整的回路连接，在拓扑数据中以多个节段串联的方式实现。负荷从首端沿着各节段流向末端，流经前一节段的负荷将部分或全部流向后一节段，进而分配给后一节段所带的配变。因此，前一节段所带配变编号与后一节段具有包含与被包含的关系。此外，拓扑数据中每一条数据链反映出的拓扑关系是唯一的，故通过对配电网节段、配变编号、节段所带配变等数据进行唯一性校验，可以排查出错误数据错误。

需要指出的是，一些含错误的拓扑数据可以被还原为另一种拓扑结构相似的配电网，若非人工进行图形比较则难以判断。

因此，基于配变回溯的配电网拓扑数据校验方法可对配电网拓扑数据的逻辑完整性进行校验，校验方法简单实用，纠错率高，是一种比较理想的校验方法，有效提高了配电网理论计算准确度。