变电站为中心配电网单线图：(二)初始自动布局

基于前文提出的支撑变电站为中心配电网(SCDN)单线图自动生成的数据—图形模型,阐述了第一阶段的接线图初始布局策略,重点解决SCDN馈线群以本变电站10 kV母线为中心的辐射布局问题。首先提出包含模块设计的整体流程,以及成图数据预处理;根据馈线拓扑分析,获取馈线群布局规划,并提出基于干线—支线拓扑模型的支线—干线布局模型。在对环路特性研究基础上,提出了环路和非环路的支线—干线布局模型及计算策略。继而提出了SCDN单馈线分裂图形的水平初始布局计算方法、SCDN单馈线分裂图形目标扇面角和旋转角计算方法、SCDN扇面拼接计算方法及广义开闭所虚拟联络开关节点简易聚合方法,从而形成SCDN初始图形。以5个实际110 kV变电站对提出的模型及算法进行了验证。     

变电站为中心配电网单线图(三)美化布局计算

本系列的前两篇论文已分别阐述了变电站为中心配电网(SCDN)单线图的图数模型和第1阶段的接线图初始布局算法。文中将重点阐述基于初始布局的SCDN单线图美化优化计算。基于前文提供的SCDN初始单线图布局中不存在难以消除的交叉,而力导算法迭代时部分节点会跨越其一级节点而在本馈线内存在交叉的问题,设计了本馈线的二级及以下级别的“节点群”和“惯性力”,使得其具备一定的惯性而不被其他外加力作用导致节点群分裂分离。以最小化交叉点数为目标函数,提出了基于遗传算法的考虑引力、点边-边边规避的总斥力、重力、惯性力的各参数优化计算方法。经过5个实际110 kV变电站的10 kV SCDN进行了验证,结果表明本方法可以生成接线高识别的单线图。     

改进引力-斥力算法在配电网单线图自动生成中的应用研究

为了解决现有配电网单线图自动生成后需要大量人工调整才能满足实际需要的问题,基于配电网单线图自动生成系统,提出了一种结合改进引力-斥力算法和地理坐标信息的单线图生成方法。采用分块法对布局进行降维,并结合地理坐标信息进一步优化引力-斥力算法。根据地理信息确定主干线,自适应调节节点间自然连接长度,通过父节点与子节点之间的关系限制节点的移动方向,完成配电网馈线单线图的自动生成。通过仿真与优化前结果进行对比分析,验证了该方法的可行性。结果表明,与优化前相比,该方法能生成线长均匀、信息丰富、清晰易读的配电网馈线单线图,满足电网企业对单线图自动成图方法的实时性需求。     

配电网均匀接线图生成及态势图察觉度计算

针对常规配电网接线图作为配电网态势可视化态势底图存在不少缺陷,文中提出了一种全新的底图形式,即以变电站为中心的配电网动态辐射状均匀接线图的态势底图,并提出了其基于改进型FR力导布局的自动生成算法,即针对过长馈线在节点运动方程引入牵引力,添加点边规避处理负荷与线路过近的问题,引入馈线与馈线、相邻级别线路的斥力从而达到边边规避;基于地理接线图和均匀接线图为底图的2种电压等高线态势图进行定性分析,提出了态势图察觉度及其计算方法,并进行了定量对比,表明后者的态势察觉度明显优于前者。     

辐射接线模式的配电馈线单线图自动绘制算法

研究基于CIM_SVG的电网数据模型基础上的配电线路单线图自动布局算法,给出了一种辐射状单线图自动绘图的完整方案。提出一种馈线分级分支的干线-支路模型,结合CIM_SVG数据模型垂直、水平逐级交叉布置馈线各支线;应用面向对象思想建立一种支线图元区域模型,通过模型数据判别图形中的极不对称支线以及重叠或交叉区域,进而根据判别的结果对图形的整体对称化处理以及重叠或交叉区域的消除,最终完成整条馈线的绘制。最后以10 kV辐射状配电馈线为例对算法进行验证,结果表明算法能在数秒内完成典型配电网络布局,适用于更广泛的配电网可视化分析应用。     

变电站单线图模数图一致性设计与自动成图

提出对IEC 61970-301,IEC 61970-453,以及中国向国际电工委员会(IEC)提交的电力系统图形描述规范的改进和扩展建议,并提出变电站通用布局模型,试图解决变电站模数图一致性设计与自动成图问题。在公共信息模型(CIM)的资源模型中,在已有的设备容器类下,与间隔、电压等级、变电站类并列,增加了由母线段和间隔组成的母线容器类;同时,将主变压器间隔分解成为线圈间隔,纳入到母线容器中作为其组成部分;2个属性类,即母线容器类和间隔类,用于其用例、数据与图形的一一对应。提出的图形模型,自底层向高层,分别为导电设备图元、设备图形、间隔图形、母线容器图形、电压等级容器图形、变电站图形,组成一个递级拼装的图形系统,可方便地实现变电站单线图的自动生成。     

基于改进引力-斥力算法的配电网馈线单线图分块布局

配电网馈线单线图有时需要根据拓扑连接关系生成,既要获得良好布局效果又要满足成图的快速性,为此提出一种基于改进引力—斥力算法的分块布局方法。首先,确定配电网主干线,基于主干线对电网进行分块布局,以降低维度、提高计算效率;其次,块内布局时对引力—斥力算法加以改进,即根据深度优化分支节点并改进主干线节点质量与距离,使线路分布均匀、避免与主干线过近及减少交叉;最后,为了避免相邻分块的分支交叉,对每个分块添加虚拟节点,优化边界分支布局。对算法优化前后图形效果进行了对比,并给出图形分块对时间的影响,仿真结果表明馈线单线图布局清晰、交叉点少,算法计算时间短,能够满足用户需求。     

基于CIM/SVG和面向对象的配电单线图自动生成

研究了基于公共信息模型（CIM）数据和可伸缩矢量图形（SVG）格式的配电单线图的自动构图。首先提出了符合常规配电单线图布置原则的分级支线配电数据模型和基于CIM的馈电线路分支化方法;提出了具备自动构图要素的干线图元对象和支线图元对象,构成递推的图形描述模型,通过最低级支线逐级向上进行图形参数识别,并生成其SVG子图形（叶子）,并逐级组装最后生成整条馈线的SVG;逐级形成的图形独占空间,在原理上根本避免了交叉和重叠。根据数据模型自动生成电网单线图,并对图元自动增加其控制属性,提高了电网自动化的自动工程配置能力。所提出的算法已通过浙江省某县市的验证。     

面向不对称察觉的低压配电网分相接线图自动成图

态势可视化是低压配电网现代化监管关键技术之一,为此提出配电变压器为中心低压配电网(TCDN)概念作为研究及工程应用的对象和目标。清晰美观的接线图自动生成是TCDN态势可视化的前提,接线不对称性和负荷不对称性是低压配电网的关键特点,因此提出2类适合态势感知的分相接线图布局设计。提出了TCDN分相接线图自动生成原理,基于该原理的接线图,既能确保三相四线主干线和三相用户的接线对称性,也能清晰识别出单相双线用户导致的接线不对称性。对于提出的虚拟全单相接线图形,基于其单线束扇形图形设计参数和排列顺序,提出了单线束初始布局以及缩放和旋转参数计算方法以生成初始图形,再进行基于力导的美化计算以得到较为美观的图形。基于提出的原理,得到的虚拟全单相接线图形可以分解组装得到分相接线图。案例验证了该方法的快速性和有效性,其电压态势时序图片可以很好地察觉含单相户用光伏、单相及三相负荷变化下的低压配电网动态运行特性。     

基于CIM的变电站与配电馈线一次接线图自动绘制算法

基于IEC 61970/IEC 61968的公共信息模型规范,建立了关于配电网一次系统的数据服务平台;介绍了变电站内电压等级与间隔容器的分类及其类型识别方法。在图形布局时,对变电站采用分而治之的思想,递归地布局子容器;针对馈线辐射状或弱环状的特点,采用树形布局法;图形布局过程结合深度优先搜索法和堆栈技术。提出的自动绘图方法可使配电网中不同应用系统之间实现高度的图形与数据资源共享。     

调度大屏输电网潮流图自动生成（一）自动布局

调度大屏输电网潮流图的自动生成,可分解为单线图布局、单线图布线、实时数据接入3个步骤.文中研究布局问题,将其分解为供区布局求解和供区内变电站布局求解,以降低求解的维度,提高求解效率.提出了基于Java脚本控制的可缩放矢量图形(SVG)人工辅助布局工具以及自动求解算法.对供区内变电站布局求解,建立了考虑布线效果的目标函数,即线路交叉尽可能少,相连变电站之间距离尽可能短,避免布局-布线多次循环;并提出了一种基于模拟退火算法的自动布局算法,它在变电站地理坐标离散化或其他任意的初始解上进行计算,可获得全局优化解.布局后再进行优化走线,最后自动生成的电网调度单线图,布局清晰,效果良好.     

基于层次结构及模型驱动的配电网图形自动生成

随着配电网自动化及其相关系统建设水平的日益提高,系统之间的信息交换更加频繁。但鉴于当前不同系统对相同电力设备图元尚缺乏统一的定义标准,导致不同系统间图形缺乏交互能力,难以达到美观、一致性、实用化的需求。立足于配电网应用,通过拓扑模型抽取、对象识别、图元布局及智能布线等过程,实现了一种基于层次结构及模型驱动的配电网一次接线图的自动生成方法,为配电网自动化调度应用提供免维护的图形自动生成手段。通过工程现场的具体应用,验证了研究成果的有效性和实用性。     

调度大屏输电网潮流图自动生成（三）作业流程及系统开发

首先提出了电网主设备生命周期中规划、基建、运行/改造、退役4个状态下的输电网潮流图的4种形态即历史态、现行态、近期态和未来态.设定基于近期态或基于本生产年度的电网信息所自动生成的输电网潮流图为调度大屏使用,可提供一定时期内稳定的布局和走线图形,使调度人员保持了对大屏图形的熟悉程度,有利于调度人员的调度业务.为使潮流图自动生成系统成为智能调度管理自动化中必备的作业系统,提出了自动化程度高的集成方案及作业流程.针对潮流图的每种状态,定义了4种类型的图纸即地理接线图、布局图、布线图、实时图,后3类图纸按照供区或地区划分.讨论了系统功能及接口关键技术.与所述系列论文的前2篇一起提供了调度大屏输电网潮流图自动生成完整的解决方案.系统在浙江省调度中心已得到了实际应用,为实现智能调度自动化提供了条件.     

无重叠交叉的配电网单线图自动生成算法

以设备的拓扑连接关系为基础,将配电馈线的地理接线图自动转换成单线图时,存在的最大问题就是线和图标的重叠交叉的消除。基于面向图形对象的单线图绘制工具,提出了一种通过寻找最佳绘制方向来尽可能避免重叠交叉的新方法。当需要向某个方向绘制一个图标时,先检测按此方向绘制是否会与已经存在的对象发生重叠交叉。如果有重叠交叉,则依次尝试向其他2个垂直方向绘制。如果3个方向都无法绘制,则通过局部图幅扩展算法对图幅进行扩展,得到至少1个图标的位置后按照原方向进行绘制。结合实例详细描述了所提出方法的算法步骤。     

基于简化网络模型的复杂中压配电网分析可靠性评估算法

提出一种基于简化网络模型的复杂中压配电网可靠性评估算法。为使网络简化,首先根据复杂配网特点将网络分块,块具有整体性,且块内元件故障后果一致,然后将块等效为简单的支路,形成简化网络模型。在简化网络模型基础上可灵活、高效地用最小割集法搜索故障、进行网络重构和潮流计算。应用该算法对RBTS-BUS6系统进行可靠性评估,算例表明该算法灵活、高效、实用、信息丰富。     

逆变型分布式电源接入配电网单相断线故障零序电压分析

随着绝缘导线的大量应用,配电网发生断线故障概率增加.针对逆变类分布式电源(Inverter Interfaced Distributed Generation,ⅡDG)对传统断线故障特性产生影响这一问题,分析并仿真验证了IIDG接入配电网发生断线故障时的故障特征.首先,建立了含ⅡDG配电网故障模型,推导得出单相断线不接...     

基于分区和变电站内外模型的区域电网单线图自动生成

区域电网系统单线图将变电站接线图与站间线路连接在同一个平面展现。以110kV地区电网为例,首先利用其220kV变电站为电网枢纽,辐射状连接110kV变电站的特征对全网进行分区。提出了使区块内变电站数量较均匀,区块间的联络线尽可能少的分区方法。对变电站内、外模型图形进行设计。区块内布局布线问题转化为2个无耦合的顺序阶段求...