基于配變回溯的配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)校驗方法

創(chuàng)新者：韋 斌 朱浩駿 李京平 曾繁華

基于配變回溯的配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)校驗方法

創(chuàng)新者：韋 斌 朱浩駿 李京平 曾繁華

本文簡要介紹了配電網(wǎng)等值電阻法的基本原理及拓撲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，研究提出了基于配變回溯的配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)校驗方法，并結(jié)合具體案例進行了校驗。該校驗方法可有效識別出錯誤數(shù)據(jù)，從而提高配電網(wǎng)計算結(jié)果準確度，為配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)校驗技術(shù)的信息化應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

由于我國中壓配電網(wǎng)存在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自動化程度不高，運行管理經(jīng)驗不足等問題，一些計算準確度較高的算法（例如潮流計算法）因數(shù)據(jù)難以收集而無法在配電網(wǎng)線損理論計算中應(yīng)用。目前，我國配電網(wǎng)線損計算主要采用等值電阻法。

采用等值電阻法計算配電網(wǎng)線損時，需要收集的數(shù)據(jù)可劃分為設(shè)備數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)、電量數(shù)據(jù)、拓撲數(shù)據(jù)4種類型。其中，拓撲數(shù)據(jù)由配電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)化而來，主要由基層工作人員完成。由于配電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，基層人員技術(shù)水平參差不齊，拓撲數(shù)據(jù)的準確性難以校驗，故配電網(wǎng)線損計算結(jié)果難免存在誤差。

雖然國內(nèi)外一些學(xué)者對配電網(wǎng)線損計算方法進行了大量的研究和分析，但針對配電網(wǎng)線損計算數(shù)據(jù)校驗方面的研究鮮見報道，尤其是配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)的校驗方法更為匱乏。

本文將針對配電網(wǎng)等值電阻法中拓撲數(shù)據(jù)的校驗方法展開研究。

等值電阻法基本原理

等值電阻法又可分為基于配變?nèi)萘康戎惦娮璺ê突谂渥冸娏康戎惦娮璺ǎ旅鎯H介紹基于配變?nèi)萘康牡戎惦娮璺ɑ驹怼?/p>

在配電網(wǎng)線損計算中，等值電阻法的基本思想是：整個配電網(wǎng)的損耗等于總均方根電流Ieff流過等值電阻Rdz所產(chǎn)生的損耗，又等于配電網(wǎng)內(nèi)全部配線可變損耗和全部配變的負載損耗的總和。

配電網(wǎng)等值電阻Rdz由配線等值電阻RLdz和配變等值電阻RTdz組成，如式1所示。

配線等值電阻計算公式為：

式2中，ri為整個配電網(wǎng)n個配線節(jié)段（負荷電流分支點之間的配線段）中第i個節(jié)段的電阻；Sj為第i個配線節(jié)段下掛的mi臺配變中第j臺配變的額定容量；Si為整個配電網(wǎng)m臺配變中第i臺配變的額定容量。

配變等值電阻計算公式為：

式3中，U為整個配電網(wǎng)的平均電壓；Si為整個配電網(wǎng)m臺配變中第i臺配變的額定容量；pki為整個配電網(wǎng)m臺配變中第i臺配變的額定負載損耗。

整個配電網(wǎng)的損耗電量為：

式4中，p0i為整個配電網(wǎng)m臺配變中第i臺的空載損耗，T為計算時段。

配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法

配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換主要通過采取配線節(jié)段劃分、配線節(jié)段編號、編制段內(nèi)序號、配變編號、形成數(shù)據(jù)鏈等方式，將復(fù)雜的配電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為一系列具有關(guān)聯(lián)性的拓撲數(shù)據(jù)，以便采用EXCEL或其它常見的文件類型進行存儲。具體方法如下。

（1）節(jié)段編號。根據(jù)配電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)圖，將整個配電網(wǎng)內(nèi)全部配線劃分成多個配線段。其中，由單一材質(zhì)導(dǎo)線構(gòu)成或者多種材質(zhì)導(dǎo)線串聯(lián)而成的配線段作為一個節(jié)段；由兩種及以上導(dǎo)線并聯(lián)而成的配線段按多個節(jié)段處理，每個并聯(lián)支路作為一個節(jié)段。

（2）編制段內(nèi)序號。對所有節(jié)段進行編號，并對每個節(jié)段中不同材質(zhì)導(dǎo)線編制不同段內(nèi)序號。節(jié)段內(nèi)僅有單一材質(zhì)導(dǎo)線的節(jié)段內(nèi)序號為1，含多種材質(zhì)導(dǎo)線串聯(lián)的節(jié)段內(nèi)序號依次為1、2、3……

（3）配變編號。對配電網(wǎng)中所有配變進行編號，并統(tǒng)計出每個節(jié)段所帶配變的編號。其中，節(jié)段所帶配變是指以中壓配變開關(guān)為首端，流經(jīng)該節(jié)段的負荷可分配給的所有配變。

（4）形成數(shù)據(jù)鏈。將配電網(wǎng)名稱、節(jié)段編號、段內(nèi)序號、節(jié)段所帶配變編號作為一條數(shù)據(jù)鏈，根據(jù)節(jié)段編號及段內(nèi)序號不同可形成多條數(shù)據(jù)鏈，這些數(shù)據(jù)鏈的集合即為該配電網(wǎng)完整的拓撲數(shù)據(jù)。

以配電網(wǎng)A為例，該配電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)上述方法轉(zhuǎn)換而成的配電網(wǎng)A的拓撲數(shù)據(jù)如表1所示。由表1可知，配電網(wǎng)A中共有7個節(jié)段和6個配變。

事實上，大部分配電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)要比配電網(wǎng)A復(fù)雜很多，一個配電網(wǎng)具有幾十個甚至上百個配線節(jié)段和配變均屬正常范疇。由于地市級電網(wǎng)企業(yè)配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的工作量及難度較大，且基層人員技術(shù)水平參差不齊，故在實際工作中配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)（節(jié)段編號、節(jié)段所帶配變編號等）難免存在錯誤的情況，從而影響計算結(jié)果。

配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)校驗方法

相比而言，配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)一直是理論線損數(shù)據(jù)校驗的難點。由于拓撲數(shù)據(jù)不如拓撲圖形那樣直觀，節(jié)段和配變的關(guān)聯(lián)性需要通過一整組數(shù)據(jù)鏈體現(xiàn)，各數(shù)據(jù)鏈之間的差異性不大，故一般人員難以校驗出錯誤數(shù)據(jù)。

本文研究提出了一種配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)校驗方法，該方法主要采用配變回溯的方式對配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)的完整性和正確性進行校驗，具體方法如下。

（1）校驗配線節(jié)段的唯一性。比較配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)每一條數(shù)據(jù)鏈中的配電網(wǎng)名稱、節(jié)段編號、段內(nèi)序號，如存在三者均相同的數(shù)據(jù)鏈，則表明數(shù)據(jù)存在錯誤，輸出結(jié)果結(jié)束校驗；否則進行下一步驟。

（2）校驗配變的一致性。分別從配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)和設(shè)備數(shù)據(jù)中，統(tǒng)計出該配電網(wǎng)共涉及的配變數(shù)量及具體編號，并對比兩者的統(tǒng)計結(jié)果。如存在差異則表明拓撲數(shù)據(jù)存在錯誤，輸出結(jié)果結(jié)束校驗；否則進行下一步驟。

（3）校驗節(jié)段所帶配變的唯一性。從配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)中，統(tǒng)計出節(jié)段編號相同但段內(nèi)序號不同的數(shù)據(jù)鏈，比較節(jié)段編號相同的數(shù)據(jù)鏈中節(jié)段所帶配變編號和數(shù)量是否一致。如存在差異則表明數(shù)據(jù)存在錯誤，輸出結(jié)果結(jié)束校驗；否則進行下一步驟。

（4）逐個對配變進行回溯校驗。具體步驟為：

a.對所有配變按編號由小到大排序，由編號最小的配變起始，進行配變回溯校驗，即進行步驟b和c；

b.統(tǒng)計出拓撲數(shù)據(jù)中所有含該編號配變的節(jié)段編號及數(shù)量；

c.將步驟b統(tǒng)計出的節(jié)段按其所帶配變數(shù)量由小到大排序，比較前一節(jié)段所帶配變是否被后一節(jié)段完全包含，如不滿足包含關(guān)系則表明數(shù)據(jù)存在錯誤，則輸出結(jié)果結(jié)束校驗；否則該編號配變回溯校驗結(jié)束；

d.根據(jù)步驟a的排序，選擇出下一配變返回步驟b進行該編號配變的回溯校驗，直至所有配變均完成回溯校驗。

校驗方法理論依據(jù)

由于配電網(wǎng)所有負荷均來源于配電網(wǎng)首端，各配變與首端之間均有完整的回路連接，在拓撲數(shù)據(jù)中以多個節(jié)段串聯(lián)的方式實現(xiàn)。負荷從首端沿著各節(jié)段流向末端，流經(jīng)前一節(jié)段的負荷將部分或全部流向后一節(jié)段，進而分配給后一節(jié)段所帶的配變。因此，前一節(jié)段所帶配變編號與后一節(jié)段具有包含與被包含的關(guān)系。此外，拓撲數(shù)據(jù)中每一條數(shù)據(jù)鏈反映出的拓撲關(guān)系是唯一的，故通過對配電網(wǎng)節(jié)段、配變編號、節(jié)段所帶配變等數(shù)據(jù)進行唯一性校驗，可以排查出錯誤數(shù)據(jù)錯誤。

需要指出的是，一些含錯誤的拓撲數(shù)據(jù)可以被還原為另一種拓撲結(jié)構(gòu)相似的配電網(wǎng)，若非人工進行圖形比較則難以判斷。

因此，基于配變回溯的配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)校驗方法可對配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)的邏輯完整性進行校驗，校驗方法簡單實用，糾錯率高，是一種比較理想的校驗方法，有效提高了配電網(wǎng)理論計算準確度。

案例分析

以配電網(wǎng)A為例，給出含多種錯誤類型的拓撲數(shù)據(jù)（見表2），并采用基于配變回溯的配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)校驗方法進行檢驗。此外，設(shè)備數(shù)據(jù)中配變編號分別為11、12、13、14、21和22。 為便于分析，當數(shù)據(jù)校驗發(fā)現(xiàn)錯誤時，立即更正錯誤數(shù)據(jù)并進行下一步校驗。校驗過程如下。

（1）校驗配電網(wǎng)節(jié)段的唯一性。檢驗結(jié)果：數(shù)據(jù)鏈3和4、數(shù)據(jù)鏈7和8存在重復(fù)情況。

（2）校驗配變的一致性。檢驗結(jié)果：拓撲數(shù)據(jù)多了1個配變15，少了1個配變21。

（3）校驗節(jié)段所帶配變的唯一性。檢驗結(jié)果：數(shù)據(jù)鏈3和4中，所帶配變編號不完全相同。

（4）逐個對配變進行回溯校驗。

a.從配變11開始進行校驗，直至配變22。

b、統(tǒng)計所有含該編號配變的節(jié)段編號及數(shù)量。以配變14為例，含有配變14的節(jié)段編號為：11、12、14、21。

c.配變包含關(guān)系比較。以配變14為例，按所帶配變數(shù)量由小到大排序的節(jié)段順序為：節(jié)段14、21、12、11。其中，節(jié)段14所帶配變14；節(jié)段21所帶配變14、22；節(jié)段12所帶配變12、13、14；節(jié)段11所帶配變11、12、13、14。校驗結(jié)果：節(jié)段22所帶配變不能被節(jié)段12所包含。

d.返回步驟b進行下一個配變校驗，直至配變22完成校驗。

結(jié)束語

配電網(wǎng)等值電阻法中拓撲數(shù)據(jù)由拓撲結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)換而成，受各種客觀因素的影響，其難免存在諸多錯誤。由于國內(nèi)外專家學(xué)者對理論線損數(shù)據(jù)校驗技術(shù)重視程度不夠，針對配電網(wǎng)理論線損數(shù)據(jù)的校驗方法研究也鮮有報道。

基于配變回溯的配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)校驗方法對配電網(wǎng)等值電阻法所必需的拓撲數(shù)據(jù)進行邏輯完整性校驗，有效識別出錯誤數(shù)據(jù)，從而提高計算結(jié)果準確度。

該方法可為配電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)自動校驗技術(shù)提供理論基礎(chǔ)，有利于促進線損理論計算信息化技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用。

韋 斌1、2朱浩駿1李京平3曾繁華

1.廣東電網(wǎng)發(fā)展研究院有限責(zé)任公司；2.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心；3.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.09.025