專利名稱：基于鄰接矩陣準(zhǔn)平方的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒ǎ貏e是一種基于矩陣法的電力系 統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒ā?br> 背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鍪请娏ψ詣?dòng)化系統(tǒng)中非常重要的模塊，它的作用是把電力 系統(tǒng)的物理模型轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)分析所需的數(shù)學(xué)模型。為了對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行分析，必須通過網(wǎng) 絡(luò)拓?fù)浞治鲂纬煞从衬妇€與支路關(guān)系的電路模型。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治霭妇€分析和電氣島分析兩部分，母線分析是把通過閉合開關(guān)連 在一起的節(jié)點(diǎn)集合成母線，電氣島分析是把通過支路連在一起的母線集合成電氣島。這兩 部分雖然分析對(duì)象不同，但方法是相同的，都屬于圖論中連通圖分析的方法。目前作為電力 系統(tǒng)連通圖分析方法的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒ǎ饕兴阉鞣ê途仃嚪▋煞N。搜索法是通過搜 索節(jié)點(diǎn)與相鄰節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系的方法來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龅?，搜索法原理?jiǎn)單、容易理解，但 編程繁瑣；矩陣法是把節(jié)點(diǎn)間連接關(guān)系表示為鄰接矩陣，然后對(duì)其進(jìn)行矩陣運(yùn)算來進(jìn)行拓 撲分析的方法，矩陣法編程比較簡(jiǎn)單，但內(nèi)存需求量和計(jì)算量都很大。在現(xiàn)行矩陣法中，采 用鄰接矩陣自乘求全連通矩陣時(shí)矩陣相乘次數(shù)為n-2次，采用平方法求全連通矩陣時(shí)矩陣 相乘次數(shù)為Iog2(Ii-I)，計(jì)算量都很大。申請(qǐng)人在申請(qǐng)?zhí)枮?01010235958. 0專利申請(qǐng)中披 露了一種僅通過兩次矩陣乘法運(yùn)算就能求出全連通矩陣的矩陣法網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞椒ǎ治鏊俣?有了很大提高，但仍然有進(jìn)一步提高的余地。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述矩陣法的不足，本發(fā)明的目的就是要提出一種既具有矩陣法編程相對(duì) 簡(jiǎn)單的特點(diǎn)又能節(jié)省計(jì)算機(jī)內(nèi)存和運(yùn)算時(shí)間的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒?。為?shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種基于鄰接矩陣準(zhǔn)平方的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞?析方法，具體的步驟是步驟1 編制所分析電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)開關(guān)關(guān)聯(lián)表、節(jié)點(diǎn)支路關(guān)聯(lián)表、節(jié)點(diǎn)信息表、母線 fn息表ο步驟2 設(shè)置當(dāng)前要進(jìn)行母線分析的電壓等級(jí)標(biāo)志KV = 1，開始母線分析。步驟3 根據(jù)各節(jié)點(diǎn)所連閉合開關(guān)數(shù)按從大到小的順序進(jìn)行節(jié)點(diǎn)優(yōu)化編號(hào)。步驟4 形成反映節(jié)點(diǎn)通過閉合開關(guān)連接關(guān)系的鄰接矩陣。步驟5 調(diào)用鄰接矩陣準(zhǔn)平方法模塊，生成連通矩陣。步驟6 行掃描法分析連通矩陣，得到當(dāng)前電壓等級(jí)內(nèi)的所有母線。步驟7 設(shè)置當(dāng)前電壓等級(jí)KV = KV+1。步驟8 判斷KV是否大于總的電壓等級(jí)數(shù)KVS，如果KV大于KVS則進(jìn)入到步驟9 開始電氣島分析；如果KV不大于KVS，則返回到步驟3，繼續(xù)進(jìn)行新的電壓等級(jí)的母線分析。步驟9 根據(jù)支路兩端節(jié)點(diǎn)形成母線支路關(guān)聯(lián)表。
步驟10 根據(jù)各母線所連支路數(shù)按從大到小的順序進(jìn)行母線優(yōu)化編號(hào)。步驟11 形成反映母線通過支路連接關(guān)系的鄰接矩陣。步驟12 調(diào)用鄰接矩陣準(zhǔn)平方法模塊，生成連通矩陣。步驟13 行掃描法分析連通矩陣，得到所有電氣島。本發(fā)明連通矩陣形成模塊的步驟是步驟1 設(shè)置當(dāng)前行號(hào)i = 1。
步驟2 設(shè)置當(dāng)前列號(hào)j = 1。步驟3 判斷矩陣元素是否為0，如果不為0，則轉(zhuǎn)至步驟9。步驟4:設(shè)置k=l。步驟5 判斷aik和ajk是否都為1，如果二者不是都為1，則轉(zhuǎn)至步驟7。步驟6 令 aij = 1，Bji = 1，轉(zhuǎn)至步驟 9。步驟7:令 k = k+l。步驟8 判斷k是否大于頂點(diǎn)數(shù)n，如果k不大于n，則返回到步驟5。步驟9:令 j = j+l。步驟10 判斷j是否大于n，如果j不大于n，則返回到步驟3。步驟11:令 i = i+l。步驟12 判斷i是否大于n，如果i大于n，結(jié)束；否則返回到步驟2。本發(fā)明采用逆序行掃描法分析連通矩陣，步驟是步驟1 記錄節(jié)點(diǎn)組號(hào)的Group []數(shù)組清零，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)號(hào)i = n，連通子圖組號(hào)m = O0步驟2 判斷Group [i]是否為0，如果為0，則進(jìn)入到步驟3開始分析當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i所 在組的節(jié)點(diǎn)分組情況；如果不為0，則進(jìn)入到步驟8，繼續(xù)分析下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的分組情況。步驟3 組號(hào)m = m+1，列號(hào)j = 1。步驟4 設(shè) Group [i] = m。步驟5 判斷連通矩陣元素是否為1，如果為1，則令Group [j] = m。步驟6:令 j = j+l。步驟7 判斷j是否小于i，如果j小于i，則返回到步驟5。步驟8:令 i = i_l。步驟9 判斷i是否小于1，如果i小于1，結(jié)束；否則，返回到步驟2。對(duì)于母線分析，Group[i]的值表示節(jié)點(diǎn)i的母線號(hào)；對(duì)于電氣島分析，GroUp[i]的 值表示母線i的電氣島號(hào)。本發(fā)明所述的鄰接矩陣準(zhǔn)平方法以矩陣平方為基礎(chǔ)，矩陣相乘過程中每計(jì)算出一 個(gè)元素的新值，馬上用這個(gè)新值更新該矩陣元素及其對(duì)稱元素原理如下鄰接矩陣自乘的矩陣法公式如下T(k+1) = T(k) · A(1)式中A為鄰接矩陣；T為連通矩陣；上標(biāo)(k)表示該矩陣為k級(jí)連通矩陣。重復(fù)式(1)直到鄰接矩陣的n-1次方，可得到全連通矩陣。通過對(duì)連通矩陣平方 的方法可以快速得到全連通矩陣，由此得到平方法公式如下T(2k) = T(k) · T(k)(2)
式(2)中的1級(jí)連通矩陣T⑴=A。采用式(2)求連通矩陣時(shí)，連通矩陣元素的計(jì)算如下
權(quán)利要求
一種基于鄰接矩陣準(zhǔn)平方的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒?，具體的步驟是步驟1編制所分析電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)開關(guān)關(guān)聯(lián)表、節(jié)點(diǎn)支路關(guān)聯(lián)表、節(jié)點(diǎn)信息表、母線信息表；步驟2設(shè)置當(dāng)前要進(jìn)行母線分析的電壓等級(jí)標(biāo)志KV＝1，開始母線分析；步驟3根據(jù)各節(jié)點(diǎn)所連閉合開關(guān)數(shù)按從大到小的順序進(jìn)行節(jié)點(diǎn)優(yōu)化編號(hào)；步驟4形成反映節(jié)點(diǎn)通過閉合開關(guān)連接關(guān)系的鄰接矩陣；步驟5調(diào)用鄰接矩陣準(zhǔn)平方法模塊，生成連通矩陣；步驟6行掃描法分析連通矩陣，得到當(dāng)前電壓等級(jí)內(nèi)的所有母線；步驟7設(shè)置當(dāng)前電壓等級(jí)KV＝KV+1；步驟8判斷KV是否大于總的電壓等級(jí)數(shù)KVS，如果KV大于KVS則進(jìn)入到步驟9開始電氣島分析；如果KV不大于KVS，則返回到步驟3，繼續(xù)進(jìn)行新的電壓等級(jí)的母線分析；步驟9根據(jù)支路兩端節(jié)點(diǎn)形成母線支路關(guān)聯(lián)表；步驟10根據(jù)各母線所連支路數(shù)按從大到小的順序進(jìn)行母線優(yōu)化編號(hào)；步驟11形成反映母線通過支路連接關(guān)系的鄰接矩陣；步驟12調(diào)用鄰接矩陣準(zhǔn)平方法模塊，生成連通矩陣；步驟13行掃描法分析連通矩陣，得到所有電氣島；其特征在于其中所述的生成連通矩陣模塊的步驟是步驟1設(shè)置當(dāng)前行號(hào)i＝1；步驟2設(shè)置當(dāng)前列號(hào)j＝1；步驟3判斷矩陣元素aij是否為0，如果aij不為0，則轉(zhuǎn)至步驟9；步驟4設(shè)置k＝1；步驟5判斷aik和ajk是否都為1，如果二者不是都為1，則轉(zhuǎn)至步驟7；步驟6令aij＝1，aji＝1，轉(zhuǎn)至步驟9；步驟7令k＝k+1；步驟8判斷k是否大于頂點(diǎn)數(shù)n，如果k不大于n，則返回到步驟5；步驟9令j＝j(luò)+1；步驟10判斷j是否大于n，如果j不大于n，則返回到步驟3；步驟11令i＝i+1；步驟12判斷i是否大于n，如果i大于n，結(jié)束；否則返回到步驟2；所述的采用逆序行掃描法分析連通矩陣，步驟是步驟1記錄節(jié)點(diǎn)組號(hào)的Group[]數(shù)組清零，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)號(hào)i＝n，連通子圖組號(hào)m＝0；步驟2判斷Group[i]是否為0，如果為0，則進(jìn)入到步驟3開始分析當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i所在組的節(jié)點(diǎn)分組情況；如果不為0，則進(jìn)入到步驟8，繼續(xù)分析下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的分組情況；步驟3組號(hào)m＝m+1，列號(hào)j＝1；步驟4設(shè)Group[i]＝m；步驟5判斷連通矩陣元素tij是否為1，如果為1，則令Group[j]＝m；步驟6令j＝j(luò)+1；步驟7判斷j是否小于i，如果j小于i，則返回到步驟5；步驟8令i＝i 1；步驟9判斷i是否小于1，如果i小于1，結(jié)束；否則，返回到步驟2。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種基于鄰接矩陣準(zhǔn)平方的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒?，它是一種既具有矩陣法編程相對(duì)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)又能節(jié)省計(jì)算機(jī)內(nèi)存和運(yùn)算時(shí)間的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒?。其中生成連通矩陣模塊的步驟與采用逆序行掃描法分析連通矩陣為本發(fā)明的主要特點(diǎn)；本發(fā)明只需要一次矩陣乘法運(yùn)算就能得到足以分析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞倪B通矩陣，提高了矩陣分析的速度，計(jì)算量小于現(xiàn)有矩陣法，頂點(diǎn)越多，效率越明顯。采用按節(jié)點(diǎn)所連閉合開關(guān)數(shù)由大到小的順序進(jìn)行節(jié)點(diǎn)優(yōu)化編號(hào)，按母線所連的支路數(shù)由大到小的順序?qū)δ妇€進(jìn)行優(yōu)化編號(hào)，減少了矩陣乘法運(yùn)算量。本發(fā)明直接用鄰接矩陣保存連通矩陣的值，不需要專門中間矩陣，可以節(jié)省一半的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間，也減少了矩陣賦值運(yùn)算。
文檔編號(hào)H02J3/00GK101976840SQ20101050956
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者于娜, 吳志良, 姚玉斌, 王丹 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)