[发明专利]基于branch矩阵的无环网无孤岛配电网络生成方法

说明书

本发明提供了基于branch矩阵的无环网无孤岛配电网络生成方法。所述方法包括以下步骤：输入配电网络生成所需的数据，并初始化所需矩阵；进行初步的配电网络生成决策；对所有节点检查是否孤立，并修正孤立节点；对所有生成线路检查是否存在双电源供电情况，并修正双电源线路；对所有生成线路检查是否为孤链，并修正孤链；输出无环网无孤岛配电网络的branch矩阵和邻接矩阵。本发明为了减少配电网一次系统网架规划过程中生成的大量不满足网架约束的网架，提出一种无环网无孤岛配电网络生成方法，而且由于是基于branch矩阵生成一次系统网架，该方法的结果能更便于和一次系统网架规划过程后续的潮流计算和可靠性计算对接。

技术领域

本发明涉及配电网一次系统网架规划领域，尤其涉及一种基于branch矩阵的无环网无孤岛配电网络生成方法。

背景技术

配电网一次系统网架规划流程一般是给定新建园区控规图，预测各个地块的负荷大小，规划每个地块的电房选址，规划新建园区内变电站与各电房的连接关系，形成包含多馈线的配电网一次系统网架。

其中，采用数学建模和智能算法优化的方法规划新建园区内变电站与各电房的连接关系时，经常需要生成许多配电网一次系统网架，这些新网架是智能算法在解空间寻优的新搜索范围，并根据新生成的一次系统网架计算其可靠性、经济性和潮流等指标，来判断该网架的优劣，以此作为迭代寻优的依据。通常，对配电网网架有一定的约束条件，这些约束包括网架的辐射状约束、所有负荷点能与电源点连通的约束、一条馈线不能由两个电源点供电的约束。而在生成配电网一次系统网架时，目前主流的生成方法之一是随机生成的方法(基于改进二进制入侵杂草优化算法的主动配电网网架规划，CN108229755A)，这种方法虽然实现起来比较简单，但会使得智能算法在寻优时产生许多不满足网架约束的不可行解。面对这些不可行解，大多数的做法是让该解对应的目标函数计算中加入一个惩罚项，使得寻优过程中尽量远离该不可行解，但这使得智能优化算法在配电网一次系统网架规划这个问题上寻优效率很低。还有另外一种主流的网架生成算法是最小生成树算法(基于负荷点聚类分区并计及地理因素的配电网网架规划方法，CN108429257A)，可以实现对所有的点生成最少的边，使得这些点之间满足连通性、这些边组成的网架满足辐射性，但是难以运用在同时生成多个辐射状配电网络的情况下，因为这种算法是对一个点集中的所有点生成一个辐射状网络。

branch矩阵是除了邻接矩阵以外，表达图的另外一种方式，该矩阵的每一行存放的是图中的路的相关信息，例如两端节点编号、路的长度等等(这里所述的“路”即图论中“边”的概念)。branch矩阵尤其适合表达邻接矩阵很稀疏的图，它能使得这类图的储存空间比用邻接矩阵存储的情况小得多。配电网一次系统的网架被抽象成由节点和节点之间的路组成的图后，正是邻接矩阵较稀疏的图。配电网的规模越大、电气节点数目越多，则其邻接矩阵越稀疏，因为配电网节点的出线度较小，负荷点的出线度一般不超过5，而且配电网节点的出线度不随配电网规模的增大而增大，配电网包含电气节点的多少不影响节点的出线度。目前的配电网网架生成方法大多是基于邻接矩阵的形式，没有基于branch矩阵形式的，而配电网规划中的潮流计算、可靠性计算等步骤使用branch矩阵形式表达配电网网架会更方便。

综上，现有的配电网规划中的配电网网架生成技术存在难以一次性生成多个满足辐射状约束、所有负荷点能与电源点连通的约束、一条馈线不能由两个电源点供电的约束的配电网网架的不足，也不存在基于branch矩阵形式的配电网网架生成方法。

因此，本发明提出了一种配电网络生成方法，使得生成出来的配电网一次系统网架已经满足网架约束。而且本方法是基于branch矩阵生成网架的，生成的网架也是表达为branch矩阵的形式，该模式十分便于配电网一次系统网架规划流程中后续的潮流计算和可靠性计算，网架的branch矩阵只需经过少量简单的处理便可直接作为MATLAB平台中的matpower潮流计算工具的输入，根据潮流计算结果对branch矩阵进行少量简单的处理便可作为可靠性算法的输入。

发明内容