一種配電網拓撲的分布式管控與識別方法技術

本發明專利技術公開了一種配電網拓撲的分布式管控與識別方法，各終端僅配置安裝處的拓撲信息，通過廣播方式發送基本拓撲信息，各終端基于支路信息、方向信息判斷終端是否相鄰以及相對位置。廣播同時完成邏輯層劃分、生成最小連接樹，確定代理終端。配電網開關、分支發生變化，設備切除或并入時，終端通過廣播的形式自動更新拓撲信息，告知相鄰終端，減少人工配置次數，實現拓撲信息的自動生成、更新。采用分布式結構，避免了集中式控制存儲管控大量信息，通信數據龐大特點；各終端僅需配置安裝處拓撲信息，一旦相鄰終端發生變化，可實時更新拓撲信息。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電力系統配電網運行與控制技術，尤其涉及一種配電網拓撲的分布式管控與識別方法。
技術介紹
配電網拓撲的管控與識別是實現配電自動化、故障自愈等各項功能的基礎。配電網分支眾多、運行復雜，正常運行時，系統調度需要采集、檢測全網數據，接收、發送大量指令信息；故障時，需要結合拓撲結構快速、準確地對故障進行診斷、隔離。因此研究配電網拓撲管控與識別方法對制定系統調度策略，提升系統穩定性、可靠性具有重要意義。目前拓撲識別管控方法包括：(1)以計算目標相關性大小為依據，對電網架構簡化、拆分、變換。基于CIM模型，建立拓撲的分層成像算法，實現電氣連接的自動成圖。該類方案以集中式管控處理為主，拓撲管控主機數據處理龐大且實時性差，難以滿足配電網各項功能要求的快速性、準確性。(2)現有分布式拓撲管控方法，采用多個拓撲管控單元逐級查詢獲取拓撲信息。該類方法需要配置終端本身和相鄰終端拓撲信息，一旦相鄰終端發生投切或其分支、開關信息發生較大變化時需要人工重新配置拓撲信息，效率較低，這與配電網運行方式靈活多變，分支、設備經常變換的特性不符。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了解決上述問題，提出了一種配電網拓撲的分布式管控與識別方法，該方法能夠使得終端通過廣播的形式自動告知相鄰終端，更新拓撲信息，減少人工配置次數，實現拓撲信息的自動生成、更新。為實現上述目的，本專利技術的具體方案如下：一種配電網拓撲的分布式管控與識別方法，包括以下步驟：(1)為安裝在各開關處的智能終端離線配置基本拓撲信息；(2)以配電線路出口處的智能終端為起始廣播終端，按照樹形結構上下級順序，基于局域網廣播的方式，按照預定的廣播順序將基本拓撲信息發送至局域網內；(3)局域網內其它智能終端基于基本拓撲信息判斷廣播終端與自身是否相鄰以及相對上下游位置，完成上下游相鄰終端的識別；(4)基于智能終端開始廣播的先后次序劃分邏輯層，生成包含兩級節點的最小連接樹，確定每個最小連接樹的母節點所對應的智能終端為代理終端；(5)每個代理終端獲取被代理終端的拓撲信息、電氣量信息及負荷信息，代理終端之間對等通信交互上述信息，實現更大范圍信息的交互、管控及拓撲識別；(6)各智能終端監視支路、開關位置狀態是否發生變化，若有返回步驟(2)，刷新網絡拓撲結構。進一步地，所述步驟(1)中，基本拓撲信息包括：節點信息、支路信息和其他信息；其中，節點信息包括：節點編號、通信地址、開關位置狀態、開關屬性、支路數量、特殊節點標記、廣播邏輯層數以及地理位置信息；支路信息包括：支路編號、支路屬性、方向信息以及帶電信息；設定如果支路位于節點上游，則支路相對該節點的方向為“+”；如果支路位于節點下游，則支路相對該節點的方向為“-”。其他信息包括：負荷信息，功率方向和規則庫。進一步地，所述步驟(2)中，設置廣播權限標志位，廣播權限的傳遞采用令牌的形式；設置廣播權限標志位初始值為0，當標志位變為“1”表示獲得廣播通信權限，向局域網內其他終端發送廣播數據包，任意時刻只允許有1個智能終端進行廣播通信。進一步地，所述步驟(2)中，規定與主電源相鄰的終端為廣播起點，該終端完成廣播通信后，廣播權限傳遞給相鄰終端；廣播通信順序具體為：若變電站有多條出線，存在多個主電源相鄰終端，指定編號小的終端作為初始廣播節點，通過接收廣播響應信息判斷存在多少同級并聯節點和下游節點；發送廣播權限采取深度優先策略，優先給相鄰下游終端發送廣播權限；若下游同時存在多個并聯終端，根據編號大小確定廣播優先等級。進一步地，當某個分支末端終端完成廣播通信后，將廣播權限返回至上一邏輯層的終端，該終端會根據拓撲結構信息判斷下游相鄰位置處是否存在未進行廣播通信的終端,若存在根據標號大小指定廣播通信的終端,遵循深度優先策略完成該分支的拓撲結構辨識，若不存在，將廣播權限返回至上游相鄰終端,以此類推，直至網絡內所有終端全部完成廣播通信。進一步地，所述步驟(3)中，局域網內其它終端基于基本拓撲信息表中是否包含相同支路，判斷廣播終端與自身是否相鄰以及相對上下游位置，如果判斷為相鄰終端則生成拓撲響應信息，以對等通信的方式向廣播終端發送響應信息，完成上下游相鄰終端的識別；經過有限次廣播通信，每個智能終端都能夠獲得并存儲相鄰終端的信息，完成局部網絡拓撲的辨識。進一步地，判斷廣播終端與自身相對上下游位置的原則具體為：若廣播終端的支路方向信息為“-”，接收終端的支路方向信息為“+”，表示廣播終端在上游，接收終端在下游；若廣播終端的支路方向為“+”，接收終端的支路方向信息為“-”，表示廣播終端在下游，接收終端在上游；若接收終端和廣播終端的支路方向同為“+”，表示二者位于同一母線。進一步地，所述步驟(3)中，為獲取局部拓撲信息，還需要相鄰兩級或三級線路的拓撲結構；具體獲取方法為：根據建立起來的拓撲關系，通過查詢相鄰終端直接獲取所需的相鄰兩級或三級線路拓撲結構信息，存儲在自身拓撲信息存儲單元，一旦需要可以借助對等通信網絡與相關終端直接通信；或者只存儲相鄰終端的信息，不再存儲相鄰兩級或三級線路拓撲信息，當有需要時與相鄰終端通信，借助相鄰終端獲取所需網絡拓撲信息。進一步地，所述步驟(4)中，規定與主電源相鄰的終端其所處邏輯層為“1；邏輯層劃分與廣播權限的傳遞過程同步；當某終端完成廣播通信后，對應的邏輯層編號在其上游相鄰終端邏輯編號的基礎上加1，表示位于下一邏輯層。進一步地，所述步驟(4)中，最小連接樹結構為最小拓撲連接結構，由每一個終端和其下游相鄰終端構成，為兩層邏輯結構，由母節點和子節點構成。進一步地，所述步驟(5)中，最小連接樹中的母節點作為代理節點，代理節點形成后，大范圍拓撲信息的辨識由各代理終端交互信息，交互信息包括：代理節點標記、邏輯層編號I、終端數量、終端編號、通信地址、邏輯層編號II、功率值、支路數量、各支路編號、支路屬性和基本拓撲信息表地址。本專利技術的有益效果：配電網系統日益復雜，運行方式多變，集中式拓撲管控與識別方式難以適應配電網靈活多變、分支、開關變化頻繁的特性。本專利技術從分布式拓撲識別管控角度出發，各終端只需離線配置安裝處基本拓撲信息，通過廣播方式發送拓撲信息，確定相鄰終端、劃分邏輯層、生成最小連接樹。基于廣播信息生成小范圍拓撲結構，基于邏輯層和最小連接樹確定代理終端，各終端交互拓撲信息，生成大范圍拓撲信息。該技術方案，適應于配電網設備、支路、開關頻繁變化的特性。一旦支路、終端等信息發生變化，可自動廣播拓撲信息，完成新拓撲的辨識工作，刷新并存儲新的拓撲結構，從而適應配電網變化。形成由點到線到面的拓撲生成過程。本專利技術提出的技術措施，能夠對配電網拓撲進行自動管控與識別，當配電網結構發生變化時，可重新廣播拓撲信息，刷新拓撲結構，從而支持配電自動化和故障自愈的各項功能。與目前采用的拓撲管控和辨識方法相比，首選采用分布式結構，避免了集中式控制存儲管控大量信息，通信數據龐大，實時性差，穩定性差等特點，其次與以往分布式拓撲管控初始配置時需要知道相鄰終端拓撲信息不同，本專利技術各終端僅需配置安裝處拓撲信息，通過廣播形式辨識相鄰終端，獲取相鄰終端拓撲信息，一旦相鄰終端發生變化，可實時更新拓撲信息。基于此，完成邏輯層劃分、生成最小樹，確定代理終端，可有效解決配電網分支、開關、設備不斷變化，拓本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種配電網拓撲的分布式管控與識別方法，其特征是，包括以下步驟：(1)為安裝在各開關處的智能終端離線配置基本拓撲信息；(2)以配電線路出口處的智能終端為起始廣播終端，按照樹形結構上下級順序，基于局域網廣播的方式，按照預定的廣播順序將基本拓撲信息發送至局域網內；(3)局域網內其它智能終端基于基本拓撲信息判斷廣播終端與自身是否相鄰以及相對上下游位置，完成上下游相鄰終端的識別；(4)基于智能終端開始廣播的先后次序劃分邏輯層，生成包含兩級節點的最小連接樹，確定每個最小連接樹母節點所對應的智能終端為代理終端；(5)每個代理終端獲取被代理終端的拓撲信息、電氣量信息及負荷信息，代理終端之間對等通信交互上述信息，實現更大范圍信息的交互、管控及拓撲識別；(6)各智能終端監視支路、開關位置狀態是否發生變化，若有返回步驟(2)，刷新網絡拓撲結構。

【技術特征摘要】
1.一種配電網拓撲的分布式管控與識別方法，其特征是，包括以下步驟：(1)為安裝在各開關處的智能終端離線配置基本拓撲信息；(2)以配電線路出口處的智能終端為起始廣播終端，按照樹形結構上下級順序，基于局域網廣播的方式，按照預定的廣播順序將基本拓撲信息發送至局域網內；(3)局域網內其它智能終端基于基本拓撲信息判斷廣播終端與自身是否相鄰以及相對上下游位置，完成上下游相鄰終端的識別；(4)基于智能終端開始廣播的先后次序劃分邏輯層，生成包含兩級節點的最小連接樹，確定每個最小連接樹母節點所對應的智能終端為代理終端；(5)每個代理終端獲取被代理終端的拓撲信息、電氣量信息及負荷信息，代理終端之間對等通信交互上述信息，實現更大范圍信息的交互、管控及拓撲識別；(6)各智能終端監視支路、開關位置狀態是否發生變化，若有返回步驟(2)，刷新網絡拓撲結構。2.如權利要求1所述的一種配電網拓撲的分布式管控與識別方法，其特征是，所述步驟(1)中，基本拓撲信息包括：節點信息、支路信息和其他信息；其中，節點信息包括：節點編號、通信地址、開關位置狀態、開關屬性、支路數量、特殊節點標記、廣播邏輯層數以及地理位置信息；支路信息包括：支路編號、支路屬性、方向信息以及帶電信息；設定如果支路位于節點上游，則支路相對該節點的方向為“+”；如果支路位于節點下游，則支路相對該節點的方向為“-”。其他信息包括：負荷信息，功率方向和規則庫。3.如權利要求1所述的一種配電網拓撲的分布式管控與識別方法，其特征是，所述步驟(2)中，設置廣播權限標志位，廣播權限的傳遞采用令牌的形式；設置廣播權限標志位初始值為0，當標志位變為“1”表示獲得廣播通信權限，向局域網內其他終端發送廣播數據包，任意時刻只允許有1個智能終端進行廣播通信。4.如權利要求1所述的一種配電網拓撲的分布式管控與識別方法，其特征是，所述步驟(2)中，規定與主電源相鄰的終端為廣播起點，該終端完成廣播通信后，廣播權限傳遞給相鄰終端；廣播通信順序具體為：若變電站有多條出線，存在多個主電源相鄰終端，指定編號小的終端作為初始廣播節點，通過接收廣播響應信息判斷存在多少同級并聯節點和下游節點；發送廣播權限采取深度優先策略，優先給相鄰下游終端發送廣播權限；若下游同時存在多個并聯終端，根據編號大小確定廣播優先等級。5.如權利要求1所述的一種配電網拓撲的分布式管控與識別方法，其特征是，當某個分支末端終端完成廣播通信后，將廣播權限返回至上一邏輯層的終端，該終端會根據拓撲結構信息判斷下游...

【專利技術屬性】
技術研發人員：叢偉，鄭熠，咸國富，張子衿，康奇豹，盛亞如，尹豐釗，孫夢晨，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：山東;37