电力系统拓扑分析及计算

2019-05-10郭怡嘉郑志波康德李金科王诗舒陈志伟四川电力职业技术学院

数码世界 2019年4期

郭怡嘉郑志波康德李金科王诗舒陈志伟四川电力职业技术学院

引言

拓扑结构不仅是潮流分析、状态估计等高级应用的基础,它也是电力系统网络分析其他应用软件的基础。通过一定的算法计算出网络的实时结构，从而进行更高级的运算以了解电力网络的运行状态和安全稳定性。并且对拓扑图分析的效果直接影响着工作人员进行故障估计、诊断和其他应用程序的使用效果。

1 深、广度搜索法

早期的网络拓扑分析是利用堆栈技术进行搜索。一般是将拓扑结构表述为链表关系，用图论中的搜索技术，如深度优先搜索法和广度优先搜索法分析节点的连通性。这种方法一般需要建立反映拓扑结构的链表，通过处理链表实现拓扑分析，然后以搜索回溯的框架, 利用堆栈记录划分。由于其基本算法采用“堆栈”原理——先进后出的搜索逻辑，程序不可避免采用递归的实现形式，因此编程和维护较复杂，效率较低。况且当应用于实时网络分析时, 在运算时间上不能满足要求。

2 启发式搜索算法

由于在电网的实际运行过程中，状态频繁发生变化的开关占少数，因此将追踪技术引入拓扑分析中，仅在开关状态发生改变时进行局部拓扑分析，可以减少拓扑分析的计算量。在完成网络的初始拓扑分析并构筑了电网的结点树之后，当电网发生开关变位事件时，根据开关变位只造成局部电网拓扑发生变化的特点，采用启发式搜索算法进行电网结点树拓扑的跟踪。针对不同的变位事件，分开关“开”和“合”两种情况进行分析。实现拓扑跟踪OO模型的启发式拓扑分析方法，利用OO技术可扩展拓扑算法的适用范围。

3 基于关联矩阵的集合划分算法

[文献3]是以SVG图形模型为基础，再结合CIM 和XML的特点，采用改进的集合划分方法基于关联矩阵的网络拓扑分析方法，将拓扑分析与代数分析有机结合，这样可进一步提高计算效率。在改进方法中，先将连接点都新建成各个独立的拓扑点，其中连接点中包含了与拓扑点的关联信息，这样在归并拓扑点时就避免了遍历比较；在拓扑点归并过程中只销去拓扑点中的信息，而拓扑点对象依然存在，最后在进行一次总的导入。

4 基于OSPF协议的算法

目前获取网络拓扑普遍采用的方法是基于SNMP协议或ICMP协议的主动探测技术，但此类技术容易增加网络负担，影响其正常运行。提出了一种基于OSPF协议数据库描述报文和链路状态更新报文的拓扑分析算法。因为OSPF协议报文中含有网络拓扑信息，为有效处理报文数据，所以采用这种算法。该算法的主要思想是：将OSPF协议报文按区域划分，采用模拟路由器的工作方式构造链路状态数据库，分别计算各个区域的拓扑，再利用边界路由器连接分散的拓扑得到完整的网络拓扑。

5 无线抄表系统拓扑图

5.1 拓扑图：

5.2 ZigBee无线通信技术主要特点：

5.3 产品：

5.3.1 RS485/ZigBee采集器：

完成ZigBee无线信号和RS485信号的互相转换以及带有RS485功能仪表的数据采集。实现带有RS485功能仪表的无线集抄。RS485通讯规约完全符合DL/T 645－1997《多功能电能表通讯规约》的要求。主站通过无线通讯可对采集器进行编程设置，可编程设置项目包括：RS485通信波特率、电表号自动发现、同步时间、无线通讯频率等。

5.3.2.网关及集中器

网关的组成包括两个部分：ZigBee网络协调器和接口转换。ZigBee网络协调器的功能是：通过这个协调器可以管理其下的一个ZigBee网络。接口转换的功能是：通过配置特定的接口类型，可以把ZigBee网络的信息转换到外界的通用接口，如RS232/485、GPRS、Ethernet、USB，方便计算机通过这些通用接口对ZigBee网络进行管理。集中器是在网关功能的基础上更具有采集任务、数据存储、告警事件等功能。