[发明专利]一种基于虚拟电源支路的供电环路搜索方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟电源支路的供电环路搜索方法，首先用矩阵描述网络拓扑图，并对电源点进行标记，在所有电源点之间添加“虚拟供电支路”，采用基于堆栈数据结构的深度优先遍历搜索算法，分别将不同节点设置为起点进行搜索，当搜索到当前节点和起始节点相同时，记录所访问过的成环路径，即“供电环路”，结合网络辐射状约束需要满足的必要条件，便可得到对应的数学表达式。在建立配电网规划和重构等数学模型时，运用本发明方法能够快速描述配电网辐射状约束条件，特别是在拓扑结构复杂、节点数量较多的情况下，仍然能够保持较高的计算效率。

技术领域

本发明涉及配电网规划运行的技术领域，尤其是指一种基于虚拟电源支路的供电环路搜索方法。

背景技术

配电网需要遵循“开环设计，闭环运行”的原则。其中，开环运行就是辐射状约束，是配电网正常运行一个重要的约束条件。目前描述配电网辐射状约束的数学模型主要包括生成树模型，虚拟需求模型以及供电路径模型，然而，这些模型变量个数和约束方程较多，特别是当网络中有较多供电环路时，模型复杂度将大大增加。徐成司,董树锋,朱嘉麒等在《基于供电环路非连通条件的配电网辐射状约束描述方法》(电力系统自动化)中提出采用供电环路的方法来描述配电网的辐射状约束，在该方法中，找到图中所有的供电环路是得到辐射状约束条件的关键步骤。文中提出的供电环路首先通过深度优先遍历找到所有的基本供电环路，再对基本供电环路进行一系列逻辑运算与逻辑判断，得到所有供电环路，并转化为数学表达式进行描述。

其中，对于供电环路搜索分两步进行，整体算法流程较为复杂。本发明在原有网络拓扑中的电源点之间补充虚拟供电支路，从而可以直接运用深度优先遍历得到所有的供电环路，简化算法流程，为描述配电网辐射状约束提供了一种新的思路和方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种基于虚拟电源支路的供电环路搜索方法，可以快速得到配电网辐射状约束，为配电网重构和规划等问题的求解提供基础和依据。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于虚拟电源支路的供电环路搜索方法，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(Depth First Search,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，便可得到配电网辐射状约束条件的等价描述。

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]。