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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2007/12/27 18:54:04
基于GIS的配电网拓扑分析方法
2.四川大学电气信息学院，四川成都610065）
关键词：GIS；配电网；拓扑分析
networkbasedonGIS
2.SichuanUniversity,Chengdu610065,China)
Keywords:GIS;distributionnetwork;topologyanalysis
0引言
地理信息系统（GIS—geographicalinformationsystem）是一门新兴的交叉学科，它主要致力于地理空间信息的描述、存贮、分析和输出的理论和方法研究。作为一种技术系统，它是以地理空间数据库为基础，采用空间模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统［1］。
随着地理信息系统技术的近一步成熟和推广，GIS正大量地运用于我国的配电网中。由于GIS在配电网的应用，改变了传统人为的、随意的配电网分析管理模式，给配电网的运行和管理带来了科学性和高效性，提高了配电网运行的可靠性，为配电网自动化的实现打下了坚实的基础。
在当前GIS的配电网的建设中，迫切需要一种将以GIS方式描述的空间数据的拓扑分析转化为电力系统能够处理的拓扑分析的方法——基于GIS的配电网拓扑分析方法。这种方法能充分地利用GIS的空间数据和属性数据进行直观在线分析，运行人员能直观地判断设备地具体位置和设备的属性，从而克服了传统的运行人员只能根据拓扑示意图进行电网模拟分析、无法定位设备、无法直观地判断用户电源等弊端，同时也避免了目前市面上GIS支撑平台的拓扑分析不能运用于电网拓扑分析的尴尬局面［2］。
本文从GIS的数据特点以及配电网的结构特点出发，在研究配电网主要设备及其电气特性的基础上，提出了一种实用的GIS配电网拓扑模型，并在此基础上介绍了基于GIS的配电网拓扑分析算法，它能够准确地反映配电网的拓扑关系和运行情况，便于配电运行人员的管理和决策，通过实际系统的运行，证明了该方法的实用性和推广价值。
配电网主要包括配电变电站、开关站、配电线路、开关及配变等设备。图1给出了一个典型的配电网结构［3］。
为了进一步说明各设备的具体属性，可以把设备的模型统一定义成如下结构［3］：
设备名
{
SMID;
类别；
设备编号；
运行编号;
其它
}
SMID:是GIS系统字段，是唯一标识空间数据及其属性数据ID号；类别：指的是同类设备中的细分（比如：电源又包括变电站母线电源和开关站电源）；设备编号：指的是根据电力系统的一定规则对设备的统一编号，这个字段在解决不同系统之间的关联很有用处，本文不作进一步的论述；其它：指的是根据用户对系统的要求可以补充定义。
文献［2］提到当前大部分配电管理系统中的所需要的电网拓扑数据都是以GIS空间数据为数据来源，但电力系统的拓扑描述与通常的GIS对拓扑关系的描述方式不一致。因此，要解决GIS配电网分析问题，首先得解决好上述提出的GIS与电力系统描述的不一致问题。本文提出了一个基于GIS的配电网模型，成功地克服了这个问题。
当把配电电源Si、配电开关Bj、以及用户Um都当作配网拓扑图的顶点，而Ll当作拓扑图中的边，同时配电网一般不允许闭环运行，因此配电网实际上是一个变结构的开环耗散网络［4］。从这一点来说，这正是GIS网络拓扑数据与配电网的共性。在GIS系统中，网络拓扑图就是经过GPS采集回来的空间数据通过GIS的支撑平台处理后形成的以开关、电源、用户为节点（这里的节点还包括电力系统中的T节点，但并不完全同于电力系统中的节点），馈线为边的简单数据集,即：基于GIS的网络拓扑。因此基于GIS的配电网可以定义为：
D=Ni,Lk｜i=1,2,…,n;k=1,2,…,m(2)
Ni指的是GIS拓扑网中所有的节点;Lk指连接所有节点的馈线。
同样为了进一步描述GIS配电网中各元素（除了T节点和人为增加的连接节点以外，其它元素都是指具体的设备）的具体属性，可以统一定义成如下结构：
元素属性
{
SMID;
元素类;
SMID:是GIS系统字段，是唯一标识空间数据及其属性数据ID号；元素类:是电源、开关、用户、馈线、结点（指的是T节点和人为增加的连接节点）五类；元素类别：具体的元素所代表的同类设备的细分，比如开关包含分段开关、联络开关、出线开关等；元素名称：是按调度规则命名的设备名称，比如花园变电站#1母线，而结点类不属于具体的设备，所以节点的元素名称统称为结点；元素状态：是元素所代表的设备是否运行，这对配网运行线路的着色、分析都很有用；其它：是用户额外需要增加功能还需要添加的相应属性。
如果按照文献［3］来建立模型，GIS配网模型就需要建立节点和线模型，甚至更多。本文根据耗散网络的特点，配电网结构的变化、结构的重构、以及相关的一些计算都是因为拓扑中节点（Node）的变化而引起的，因此本文中在建立模型和拓扑分析的时候都以节点为主，而馈线在拓扑分析中可以不考虑。这样做不但充分利用了GIS支撑平台[1][2]下一页
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