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1、学院毕业设计(论文)题目：电力系统网络拓扑结构识别学 生 姓 名： 学号： 学 部 （系）：机械与电气工程学部 专 业 年 级：电气工程及其自动化 指 导 教 师： 职称或学位：教授 目 录摘 要3ABSTRACT4一 绪论61.1课题背景及意义61.2研究现状61.3本论文研究的主要工作7二 电力系统网络拓扑结构72.1电网拓扑模型72.2拓扑模型的表达92.3广义乘法与广义加法102.4拓扑的传递性质11三 矩阵方法在电力系统网络拓扑的应用133.1网络拓扑的基本概念133.1.1规定133.1.2定义143.1.3连通域的分离143.2电网元件的等值方法153.2.1厂站级两络拓扑153
2、.2.2元件级网络拓扑163.3矩阵方法与传统方法的比较16四 基于关联矩阵的网络拓扑结构识别方法研究174.1关联矩阵174.1.1算法174.1.2定义174.1.3算法基础184.2拓扑识别194.3主接线拓扑辨识原理204.4算法的简化与加速244.5流程图254.5.1算法流程图254.5.2节点编号的优化264.5.3消去中间节点和开关支路264.5.4算法的实现274.6分布式拓扑辨识法274.7举例和扩展28五 全文总结29参考文献30致谢31摘 要电力系统拓扑分析是电力能量流(生产、传输、使用)流动过程中，对用于转换、保护、控制这一过程的元件(在电力系统分析中认为阻抗近似为0
3、的元件)状态的分析，目的是形成便于电网分析与计算的模型，它界于EMS底层和高层之间。就调度自动化而言，底层信息(如SCADA)是拓扑分析的基础，高层应用(如状态估计、安全调度等1)是拓扑分析的目的。可见，电力系统在实时运行中，这些元件的状态变化决定了运行方式的变化。如何依据厂站实时信息，快速、准确地跟踪这些变化，是实现电力系统调度自动化过程中基础而关键的工作2。拓扑分析在电力系统调度自动化中如此重要的地位，至少应该作到如下几点。(1)拓扑分析的正确性：对任何情形下的运行方式，由元件状态的状况，针对各种电气接线关系，如单、双母线接线及旁路母线、32接线、角型接线等，均能进行正确的处理，当然这必须
4、在实时信息可靠前提下才能实现。(2)拓扑分析的直观性：大规模电力系统的拓扑结构是复杂的，由此拓扑分析本身就是对这一复杂网络的简化，因此其结果的直观性就很重要。如元件状态(运行、停运)标识，不同电压等级的区分等。(3)拓扑分析的实时性：由拓扑分析的目的可知，拓扑分析必须是快速的，必须满足对实时决策与控制的要求。(4)拓扑分析的通用性：运行方式变，电网结构就变，也即拓扑结构变，由此在拓扑数据的存储、模型表达等诸多方面都应该考虑其开放性、可扩展性及可维护性等。综上，电力系统网络拓扑分析的目的是明确的，同时也显现电力系统网络拓扑分析有一定的难度。关键词：电力系统；关联矩阵；拓扑分析；网络ABSTRAC
5、TPower systems associated topology is the electrical energy, transport stream (production, use) flow, for conversion, protection and control the process component (the power systems in the analysis considered the impedance approximation to the components) state analysis, the aim is to facilitate ana
6、lysis and calculation of the network model, and it bounded on the ems. The bottom and top. In the automation, information as the underlying (scada) topology is the basis of analyzing high applications, such as state security (estimate, the waiting 1 topology is the purpose of analysis. therefore, th
7、e electricity system in real-time operation, these components of state changes to the run way. how the changes on plants stand real-time information, rapid and precise in following these changes is the power systems and automated schedulers the basis of the work 2. Topology analysis in the electrici
8、ty system in the deployment of automation is so important position, at least should be as follows.(1) topology ： to any analysis of the validity of the operation, the elements of the state of the situation in the electrical wiring, such as a single, double buses wiring and other buses 3/2 connection
9、, the type of operator, we correctly handled, of course this must be in a real-time basis of reliable information will be realized.(2) topology analysis, visualization ： large-scale power systems of the associated topology structure are complex and the associated topology analysis is the complex net
10、work, the immediacy of the result is very important. if elements state (run, stopped) identity, the voltage between different levels, etc.(3) topology analysis timely ： topology analysis by the end of the associated topology analysis must be quick; we must meet the real decisions and control.(4) top
11、ology analysis universality ： run way, and network construction, also the associated topology structure, the data stored in the topology, model of expression and so on should consider it open, scalability and can maintain such.The power system, network topology that the purpose of analysis is clear,
12、 and also the power system of network topology analysis of difficulty.Key words：power system；incidence matrix； topology identification；network32一 绪论1.1课题背景及意义所谓电力系统网络拓扑结构指的实际上是电力系统网络内的各发电厂，变电所和开关站的布局，以及连接他它们的各级电压电力线路的连接方式。在电网发展初期，电网规模较小，电源布局对电网结构起重要作用。随着系统规模的不断扩张，尤其是互联大电网的形成，电厂的作用相对弱化，于是电力系统网络主结构的规划
13、设计变得尤为重要。电网互联，是各国电业工业发展的的客观规律，是世界各国电力发展的必然趋势。如此庞大的电网中，电网拓扑结构无疑直接决定着电力系统是否稳定，是否存在安全隐患，能否在意外发生的第一时间解决故障等等。从电网的发展中，为了谋求更多的经济效益和系统运行的稳定性，大电网取代了小电网。经济上大电网可以在最大的地理环境内获得最好的能源利用, 发挥大电网互联的错峰调峰、水火互济、跨流域补偿调节、互为备用和调节余缺等联网效益, 实现网间功率交换, 在更大范围内优化能源配置方式。同时, 在安全上大电网承受扰动的能力比小电网显著加强, 大电网因事故导致大停电的概率明显减小。在这种情况下，为了考量系统中设
14、备的随机故障和负荷的不确定性，有了量化的电网风险评估。研究不同的电网系统拓扑结构，对于电网运行减少风险有着重要的意义1。1.2研究现状随着电网状态估计技术的发展，电力系统拓扑结构分析方法得到了专家和学者的广泛重视，传统的电力系统拓扑分析方法一般将拓扑结构表述为链表关系，用图论中的搜索技术，如深度优先搜索法和广度优先搜索法分析节点的连通性。这种方法一般需要建立反映拓扑结构的链表，通过处理链表实现拓扑分析。由于在电网的实际运行过程中，状态频繁发生变化的开关占少数，因此将追踪技术引入拓扑分析中，仅在开关状态发生改变时进行局部拓扑分析，可以减少拓扑分析的计算量。图论搜索虽易于理解，但较繁琐，不少学者在
15、此基础上进行了更深入地研究和改进。在给出厂站、网络拓扑结构等概念后，独立进行厂站拓扑结构分析和网络拓扑结构分析，并引入稀疏、分块处理等技术进一步提高网络拓扑结构分析的效率。1.3本论文研究的主要工作 本篇论文的主要工作是：(1)熟悉电力系统网络拓扑结构识别在电网风险评估中的运用。(2)了解基于关联矩阵的电网拓扑辨识具体算法流程如何实现。(3)使用关联矩阵的方法，写出算法流程图，用matlab编写相应的计算程序。二 电力系统网络拓扑结构2.1电网拓扑模型电力系统中的各类设备除输电线路外都集中于发电厂和变电站内，厂站设备和各种输电线路的相互连接构成了电力系统网络拓扑。厂站包含的一次设备主要有：发电机、开关变压器、隔离开关、电抗器等。母线一般有单母线、单母线分段、双母线及双母线带旁母、倍半接线等形式；变压器根据其结构又可分成双绕组变压器和三绕组变压器。在各种接线形式下，断路器两边一般设置有隔离开关，断路器和隔离开关串用来连接母线、进出线路和变压器等。元件：电力系统一次设备集合中的一个元素，称为元件。元件按照其结构可以分为：(1)单端点元件，只有一端和电网连接的设备，如发电机组、用电负荷、并联补偿器、调相机等；(2)双端点元件，有两端和电网连接的设备，如断路器、隔离开关、输电线
