電力系統(tǒng)拓?fù)浞治黾坝嬎?/h1>
2019-05-10 09:52:56郭怡嘉鄭志波康德李金科王詩舒陳志偉四川電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院
數(shù)碼世界 2019年4期
郭怡嘉 鄭志波 康德 李金科 王詩舒 陳志偉 四川電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院
引言
拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不僅是潮流分析、狀態(tài)估計等高級應(yīng)用的基礎(chǔ),它也是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析其他應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)。通過一定的算法計算出網(wǎng)絡(luò)的實時結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)行更高級的運(yùn)算以了解電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)和安全穩(wěn)定性。并且對拓?fù)鋱D分析的效果直接影響著工作人員進(jìn)行故障估計、診斷和其他應(yīng)用程序的使用效果。
1 深、廣度搜索法
早期的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鍪抢枚褩＜夹g(shù)進(jìn)行搜索。一般是將拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表述為鏈表關(guān)系，用圖論中的搜索技術(shù)，如深度優(yōu)先搜索法和廣度優(yōu)先搜索法分析節(jié)點(diǎn)的連通性。這種方法一般需要建立反映拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的鏈表，通過處理鏈表實現(xiàn)拓?fù)浞治觯缓笠运阉骰厮莸目蚣? 利用堆棧記錄劃分。由于其基本算法采用“堆棧”原理——先進(jìn)后出的搜索邏輯，程序不可避免采用遞歸的實現(xiàn)形式，因此編程和維護(hù)較復(fù)雜，效率較低。況且當(dāng)應(yīng)用于實時網(wǎng)絡(luò)分析時, 在運(yùn)算時間上不能滿足要求。
2 啟發(fā)式搜索算法
由于在電網(wǎng)的實際運(yùn)行過程中，狀態(tài)頻繁發(fā)生變化的開關(guān)占少數(shù)，因此將追蹤技術(shù)引入拓?fù)浞治鲋校瑑H在開關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變時進(jìn)行局部拓?fù)浞治觯梢詼p少拓?fù)浞治龅挠嬎懔?。在完成網(wǎng)絡(luò)的初始拓?fù)浞治霾?gòu)筑了電網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)樹之后，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生開關(guān)變位事件時，根據(jù)開關(guān)變位只造成局部電網(wǎng)拓?fù)浒l(fā)生變化的特點(diǎn)，采用啟發(fā)式搜索算法進(jìn)行電網(wǎng)結(jié)點(diǎn)樹拓?fù)涞母櫋ａ槍Σ煌淖兾皇录?，分開關(guān)“開”和“合”兩種情況進(jìn)行分析。實現(xiàn)拓?fù)涓橭O模型的啟發(fā)式拓?fù)浞治龇椒?，利用OO技術(shù)可擴(kuò)展拓?fù)渌惴ǖ倪m用范圍。
3 基于關(guān)聯(lián)矩陣的集合劃分算法
[文獻(xiàn)3]是以SVG圖形模型為基礎(chǔ)，再結(jié)合CIM 和XML的特點(diǎn)，采用改進(jìn)的集合劃分方法基于關(guān)聯(lián)矩陣的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒ǎ瑢⑼負(fù)浞治雠c代數(shù)分析有機(jī)結(jié)合，這樣可進(jìn)一步提高計算效率。在改進(jìn)方法中，先將連接點(diǎn)都新建成各個獨(dú)立的拓?fù)潼c(diǎn)，其中連接點(diǎn)中包含了與拓?fù)潼c(diǎn)的關(guān)聯(lián)信息，這樣在歸并拓?fù)潼c(diǎn)時就避免了遍歷比較；在拓?fù)潼c(diǎn)歸并過程中只銷去拓?fù)潼c(diǎn)中的信息，而拓?fù)潼c(diǎn)對象依然存在，最后在進(jìn)行一次總的導(dǎo)入。
4 基于OSPF協(xié)議的算法
目前獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淦毡椴捎玫姆椒ㄊ腔赟NMP協(xié)議或ICMP協(xié)議的主動探測技術(shù)，但此類技術(shù)容易增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，影響其正常運(yùn)行。提出了一種基于OSPF協(xié)議數(shù)據(jù)庫描述報文和鏈路狀態(tài)更新報文的拓?fù)浞治鏊惴?。因為OSPF協(xié)議報文中含有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，為有效處理報文?shù)據(jù)，所以采用這種算法。該算法的主要思想是：將OSPF協(xié)議報文按區(qū)域劃分，采用模擬路由器的工作方式構(gòu)造鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，分別計算各個區(qū)域的拓?fù)?，再利用邊界路由器連接分散的拓?fù)涞玫酵暾木W(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>
5 無線抄表系統(tǒng)拓?fù)鋱D
5.1 拓?fù)鋱D：
5.2 ZigBee無線通信技術(shù)主要特點(diǎn)：
5.3 產(chǎn)品：
5.3.1 RS485/ZigBee采集器：
完成ZigBee無線信號和RS485信號的互相轉(zhuǎn)換以及帶有RS485功能儀表的數(shù)據(jù)采集。實現(xiàn)帶有RS485功能儀表的無線集抄。RS485通訊規(guī)約完全符合DL/T 645－1997《多功能電能表通訊規(guī)約》的要求。主站通過無線通訊可對采集器進(jìn)行編程設(shè)置，可編程設(shè)置項目包括：RS485通信波特率、電表號自動發(fā)現(xiàn)、同步時間、無線通訊頻率等。
5.3.2.網(wǎng)關(guān)及集中器
網(wǎng)關(guān)的組成包括兩個部分：ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器和接口轉(zhuǎn)換。ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的功能是：通過這個協(xié)調(diào)器可以管理其下的一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)。接口轉(zhuǎn)換的功能是：通過配置特定的接口類型，可以把ZigBee網(wǎng)絡(luò)的信息轉(zhuǎn)換到外界的通用接口，如RS232/485、GPRS、Ethernet、USB，方便計算機(jī)通過這些通用接口對ZigBee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理。集中器是在網(wǎng)關(guān)功能的基礎(chǔ)上更具有采集任務(wù)、數(shù)據(jù)存儲、告警事件等功能。
5.3 大用戶配變系統(tǒng)
5.3.1 拓?fù)鋱D
5.3.2 介紹：
目前占有電力部門營業(yè)額的80%是工業(yè)用電,要降低線損和不必要的人為損失就要對其進(jìn)行有效的管理,降低線損率也是電力部門年度考核的一個主要的指標(biāo),大用戶配變系統(tǒng)的功能及尺寸就是控制用電情況,實時監(jiān)測線路運(yùn)行情況,實時上報數(shù)據(jù),防竊電,事件實時報警的等功能，以達(dá)到適應(yīng)現(xiàn)代化、規(guī)范化的管理發(fā)展需求。
6 結(jié)語
以上幾種利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)加上特定的算法來實現(xiàn)拓?fù)浞治龅母倪M(jìn)方法，目的是為了加快拓?fù)涞乃俣群托剩玫綔?zhǔn)確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。以及通過拓?fù)鋱D來了解其運(yùn)行流程，更加客觀分析運(yùn)行中存在的問題，便于快速解決。
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郭怡嘉 鄭志波 康德 李金科 王詩舒 陳志偉 四川電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院
引言
拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不僅是潮流分析、狀態(tài)估計等高級應(yīng)用的基礎(chǔ),它也是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析其他應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)。通過一定的算法計算出網(wǎng)絡(luò)的實時結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)行更高級的運(yùn)算以了解電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)和安全穩(wěn)定性。并且對拓?fù)鋱D分析的效果直接影響著工作人員進(jìn)行故障估計、診斷和其他應(yīng)用程序的使用效果。
1 深、廣度搜索法
早期的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鍪抢枚褩＜夹g(shù)進(jìn)行搜索。一般是將拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表述為鏈表關(guān)系，用圖論中的搜索技術(shù)，如深度優(yōu)先搜索法和廣度優(yōu)先搜索法分析節(jié)點(diǎn)的連通性。這種方法一般需要建立反映拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的鏈表，通過處理鏈表實現(xiàn)拓?fù)浞治觯缓笠运阉骰厮莸目蚣? 利用堆棧記錄劃分。由于其基本算法采用“堆棧”原理——先進(jìn)后出的搜索邏輯，程序不可避免采用遞歸的實現(xiàn)形式，因此編程和維護(hù)較復(fù)雜，效率較低。況且當(dāng)應(yīng)用于實時網(wǎng)絡(luò)分析時, 在運(yùn)算時間上不能滿足要求。
2 啟發(fā)式搜索算法
由于在電網(wǎng)的實際運(yùn)行過程中，狀態(tài)頻繁發(fā)生變化的開關(guān)占少數(shù)，因此將追蹤技術(shù)引入拓?fù)浞治鲋校瑑H在開關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變時進(jìn)行局部拓?fù)浞治觯梢詼p少拓?fù)浞治龅挠嬎懔?。在完成網(wǎng)絡(luò)的初始拓?fù)浞治霾?gòu)筑了電網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)樹之后，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生開關(guān)變位事件時，根據(jù)開關(guān)變位只造成局部電網(wǎng)拓?fù)浒l(fā)生變化的特點(diǎn)，采用啟發(fā)式搜索算法進(jìn)行電網(wǎng)結(jié)點(diǎn)樹拓?fù)涞母櫋ａ槍Σ煌淖兾皇录?，分開關(guān)“開”和“合”兩種情況進(jìn)行分析。實現(xiàn)拓?fù)涓橭O模型的啟發(fā)式拓?fù)浞治龇椒?，利用OO技術(shù)可擴(kuò)展拓?fù)渌惴ǖ倪m用范圍。
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[文獻(xiàn)3]是以SVG圖形模型為基礎(chǔ)，再結(jié)合CIM 和XML的特點(diǎn)，采用改進(jìn)的集合劃分方法基于關(guān)聯(lián)矩陣的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒ǎ瑢⑼負(fù)浞治雠c代數(shù)分析有機(jī)結(jié)合，這樣可進(jìn)一步提高計算效率。在改進(jìn)方法中，先將連接點(diǎn)都新建成各個獨(dú)立的拓?fù)潼c(diǎn)，其中連接點(diǎn)中包含了與拓?fù)潼c(diǎn)的關(guān)聯(lián)信息，這樣在歸并拓?fù)潼c(diǎn)時就避免了遍歷比較；在拓?fù)潼c(diǎn)歸并過程中只銷去拓?fù)潼c(diǎn)中的信息，而拓?fù)潼c(diǎn)對象依然存在，最后在進(jìn)行一次總的導(dǎo)入。
4 基于OSPF協(xié)議的算法
目前獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淦毡椴捎玫姆椒ㄊ腔赟NMP協(xié)議或ICMP協(xié)議的主動探測技術(shù)，但此類技術(shù)容易增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，影響其正常運(yùn)行。提出了一種基于OSPF協(xié)議數(shù)據(jù)庫描述報文和鏈路狀態(tài)更新報文的拓?fù)浞治鏊惴?。因為OSPF協(xié)議報文中含有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，為有效處理報文?shù)據(jù)，所以采用這種算法。該算法的主要思想是：將OSPF協(xié)議報文按區(qū)域劃分，采用模擬路由器的工作方式構(gòu)造鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，分別計算各個區(qū)域的拓?fù)?，再利用邊界路由器連接分散的拓?fù)涞玫酵暾木W(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>
5 無線抄表系統(tǒng)拓?fù)鋱D
5.1 拓?fù)鋱D：
5.2 ZigBee無線通信技術(shù)主要特點(diǎn)：
5.3 產(chǎn)品：
5.3.1 RS485/ZigBee采集器：
完成ZigBee無線信號和RS485信號的互相轉(zhuǎn)換以及帶有RS485功能儀表的數(shù)據(jù)采集。實現(xiàn)帶有RS485功能儀表的無線集抄。RS485通訊規(guī)約完全符合DL/T 645－1997《多功能電能表通訊規(guī)約》的要求。主站通過無線通訊可對采集器進(jìn)行編程設(shè)置，可編程設(shè)置項目包括：RS485通信波特率、電表號自動發(fā)現(xiàn)、同步時間、無線通訊頻率等。
5.3.2.網(wǎng)關(guān)及集中器
網(wǎng)關(guān)的組成包括兩個部分：ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器和接口轉(zhuǎn)換。ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的功能是：通過這個協(xié)調(diào)器可以管理其下的一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)。接口轉(zhuǎn)換的功能是：通過配置特定的接口類型，可以把ZigBee網(wǎng)絡(luò)的信息轉(zhuǎn)換到外界的通用接口，如RS232/485、GPRS、Ethernet、USB，方便計算機(jī)通過這些通用接口對ZigBee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理。集中器是在網(wǎng)關(guān)功能的基礎(chǔ)上更具有采集任務(wù)、數(shù)據(jù)存儲、告警事件等功能。
5.3 大用戶配變系統(tǒng)
5.3.1 拓?fù)鋱D
5.3.2 介紹：
目前占有電力部門營業(yè)額的80%是工業(yè)用電,要降低線損和不必要的人為損失就要對其進(jìn)行有效的管理,降低線損率也是電力部門年度考核的一個主要的指標(biāo),大用戶配變系統(tǒng)的功能及尺寸就是控制用電情況,實時監(jiān)測線路運(yùn)行情況,實時上報數(shù)據(jù),防竊電,事件實時報警的等功能，以達(dá)到適應(yīng)現(xiàn)代化、規(guī)范化的管理發(fā)展需求。
6 結(jié)語
以上幾種利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)加上特定的算法來實現(xiàn)拓?fù)浞治龅母倪M(jìn)方法，目的是為了加快拓?fù)涞乃俣群托剩玫綔?zhǔn)確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。以及通過拓?fù)鋱D來了解其運(yùn)行流程，更加客觀分析運(yùn)行中存在的問題，便于快速解決。
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