[发明专利]一种基于虚拟电源支路的供电环路搜索方法

权利要求书

1.一种基于虚拟电源支路的供电环路搜索方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)初始化的配电网网络拓扑图，采用首末节点对图中的支路进行描述，存储到支路矩阵中，并对电源节点做标记；

2)在图中两两电源点之间建立“虚拟电源支路”，补充到原有的支路矩阵；

3)搜索出支路矩阵中出现的所有节点，以及每个节点对应的邻接节点集合；

4)定义Marker矩阵，搜索前初始化为大小3×N的全零矩阵，第一行用于标记访问过的节点，第二行用于记录搜索路径，第三行用于记录访问下家节点的情况，N为节点数量；

5)选定起始点，基于计算机理论中的深度优先搜索算法，即DFS算法，采用堆栈数据结构辅助实现，选定起始节点后，节点进入堆栈数据结构，进行深度优先遍历搜索，搜索过程记录在Marker矩阵中，当搜索到的节点和起始节点相同时，调出Marker矩阵中的第二行记录的历史搜索路径，也即出栈，记录成环的路径节点，循环将所有节点设置为起始节点后，得到所有的成环节点集合；

6)根据DFS得到的成环节点集合以及网络辐射状约束需要满足的必要条件，将成环节点集合转化为支路集合并删去“虚拟电源支路”，即可得到供电环路集合；

7)断开每一个供电环路的任一支路，即可满足网络中不存在连通的供电环路的约束条件，结合网络中闭合支路数为节点总数和电源节点数的差值这一等式约束，便能够得到配电网辐射状约束条件的等价描述。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电源支路的供电环路搜索方法，其特征在于：在步骤1)中，支路矩阵包含支路的序列b、支路的首端节点i和末端节点j，表示为：Branch＝[b,i,j]。

3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电源支路的供电环路搜索方法，其特征在于：在步骤2)中，在原有网络图中添加“虚拟电源支路”，具体方法是：在任意两个电源点之间添加虚拟供电支路，若有k个电源点，则需要添加的虚拟供电支路数量用组合数表示为

4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电源支路的供电环路搜索方法，其特征在于：在步骤3)中，运用Matlab中unique函数能够得到支路矩阵中所有节点，再搜索节点所在的行对应连接的节点，即可得到每个节点对应的所有邻接节点集合。

5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电源支路的供电环路搜索方法，其特征在于：在步骤4)中，运用大小为3×N的Marker矩阵实现深度遍历搜索，包括记录已经访问过的节点、搜索路径、是否遍历下家所有节点；Marker矩阵的第一行为该节点是否出现过，若出现过，该节点所在的列标记为1，若未出现过，标记为0；Marker矩阵的第二行为进行深度优先搜索时上一次所访问节点的序号，用于记录有效成环节点的路径集合；Marker矩阵的第三行为当前节点在自己遍历序列的序号，用于判断是否已经完成对该节点相邻节点的遍历。

6.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电源支路的供电环路搜索方法，其特征在于：在步骤5)中，运用Marker矩阵结合堆栈数据结构，在深度优先搜索中，若当前节点和起始节点相同，则调出Marker中第二行遍历过的节点，遍历搜索所有的起始节点，直至搜索到全部的环路。

7.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电源支路的供电环路搜索方法，其特征在于：在步骤6)中，添加虚拟供电支路后，只需将原先图中的所有环路搜索出来，得到构成“供电环路”的所有节点集合，再将虚拟供电支路去掉，即可找到“供电环路”对应的支路集合。

8.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电源支路的供电环路搜索方法，其特征在于：在步骤6)中，网络辐射状约束条件需要满足的必要条件有两个：网络中闭合的支路的数量为节点总数和电源数量的差值，同时网络中不存在连通的供电环路，用数学公式表达为：

式中，x_b为第b条支路的连接状态；B_n表示网络中支路总数；b为网络中支路序号；N为节点数量，N_s为电源数量；x_lm为第l个供电环路中第m条支路的状态；M_l为供电环路l中的支路数量；L_n为根据DFS得到的网络中供电环路总数。