地理信息系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼皯?yīng)用論文
【摘要】本文分析了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鲆约敖⒃诘乩硇畔⑾到y(tǒng)基礎(chǔ)上的配電網(wǎng)絡(luò)分析模型，利用網(wǎng)絡(luò)分析模型可以開發(fā)配電網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龉δ堋?/p>
【關(guān)鍵詞】地理信息系統(tǒng)；配電網(wǎng)絡(luò)；拓?fù)浞治?/p>
1引言
在配電管理系統(tǒng)（DMS）中最重要的組成部分是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治�，�?duì)配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析采用的方法有兩種：①利用人工智能；②進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，常用的分析方法有矩陣法、樹搜索法、面向?qū)ο蠓ā㈦x散處理法等。這些方法都可以進(jìn)行母線分析和島分析，但只是對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單描述，構(gòu)建排斥模型時(shí)僅僅是站在了電力系統(tǒng)的角度，采用如上方法工作量很大，計(jì)算不夠靈活。本文介紹了基于地理信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ�，此模型以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，同時(shí)提出了許多新的DMS拓?fù)浞椒ā?/p>
2GIS網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩x
GIS網(wǎng)絡(luò)包括地理網(wǎng)絡(luò)和幾何網(wǎng)絡(luò)，其中地理網(wǎng)絡(luò)包括物理設(shè)備和相關(guān)的連接點(diǎn)，它包括層，層包括設(shè)備。設(shè)備具有地理屬性，同時(shí)也具有非地理屬性。每個(gè)層中的設(shè)備都具有唯一的一個(gè)標(biāo)識(shí)號(hào)，又稱為ID號(hào)，知道了設(shè)備的層和ID號(hào)，便可以確定此設(shè)備。幾何網(wǎng)絡(luò)是從地理網(wǎng)絡(luò)中分離出來的，是地理網(wǎng)絡(luò)中某些元素的抽象表現(xiàn)，是地理網(wǎng)絡(luò)的邏輯體現(xiàn)。幾何網(wǎng)絡(luò)包括點(diǎn)和邊，點(diǎn)和邊都包括簡(jiǎn)單和復(fù)雜兩種，對(duì)應(yīng)的是地理網(wǎng)絡(luò)中的點(diǎn)設(shè)備類和邊設(shè)備類。整個(gè)GIS網(wǎng)絡(luò)成為了一個(gè)設(shè)備數(shù)據(jù)集。復(fù)雜邊具有物理不可分、邏輯可分的屬性，如果某饋線包括多個(gè)電桿和開關(guān)，對(duì)該饋線進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可以設(shè)計(jì)為復(fù)雜邊。簡(jiǎn)單邊與復(fù)雜邊不同，無論是在物理上還是在邏輯上都不可分，如果某線路的兩端與其他設(shè)備連接，如果在線路的中間與設(shè)備連接，這條線路就被斷開了，這條線路在設(shè)計(jì)時(shí)就可以設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)單邊。簡(jiǎn)單點(diǎn)是指電桿、分段開關(guān)等這些獨(dú)立的設(shè)備，復(fù)雜點(diǎn)指的是設(shè)備是由多個(gè)點(diǎn)組成的，例如油井系統(tǒng)，該系統(tǒng)由很多個(gè)閥門和接頭組成。進(jìn)行如上的分類后，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系中的點(diǎn)可以設(shè)計(jì)為復(fù)雜邊上的點(diǎn)，但是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系中的點(diǎn)要想設(shè)計(jì)成復(fù)雜邊上的點(diǎn)，將會(huì)受到上述分類的制約，建立與配電電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的拓?fù)浞治瞿Ｐ途头浅Ｓ斜匾?/p>
3GIS圖和配網(wǎng)圖的關(guān)系
配網(wǎng)圖包括母線和支路，母線對(duì)應(yīng)的'是GIS簡(jiǎn)單點(diǎn)，支路對(duì)應(yīng)的是簡(jiǎn)單邊。如果網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大可以設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)單邊。如果配電網(wǎng)絡(luò)很復(fù)雜，如果采用簡(jiǎn)單邊設(shè)計(jì)，會(huì)造成數(shù)量巨大的簡(jiǎn)單邊，GIS進(jìn)行數(shù)據(jù)處理就會(huì)比較麻煩。在進(jìn)行GIS圖設(shè)計(jì)時(shí)要堅(jiān)持便于GIS分析的原則，拓?fù)湓O(shè)計(jì)設(shè)計(jì)為復(fù)雜邊，在進(jìn)行較高級(jí)的配電網(wǎng)絡(luò)分析計(jì)算時(shí)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋾?huì)通過接口進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而獲得母線計(jì)算模型，可以在背景圖上進(jìn)行顯示。在進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)模型是固定的，反復(fù)使用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滢D(zhuǎn)換關(guān)系就可以使拓?fù)湫蚀蟠筇岣�。建立模型時(shí)重點(diǎn)考慮對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚哂袥Q定性影響的節(jié)點(diǎn)即可。
4基于GIS建立配網(wǎng)模型
建立配電網(wǎng)絡(luò)模型時(shí)，采用的是IEC61970/61968標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)技術(shù)是面向?qū)ο蟮�，配電網(wǎng)的設(shè)備之間建立了數(shù)據(jù)聯(lián)系，采用子類模式來表現(xiàn)設(shè)備間的關(guān)系。在建模果還要考慮配電網(wǎng)絡(luò)的一些專有特性，例如饋線不應(yīng)與分支線的后面相邊，聯(lián)系開關(guān)只能與饋線相連，移動(dòng)電桿同時(shí)要將與之相連的線路進(jìn)行移動(dòng)。
5系統(tǒng)功能介紹
5.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的分析方法
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的遍歷方法包括盲目搜索法（又稱優(yōu)先搜索法）和啟發(fā)式搜索法，盲目搜索法分為深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索，深度優(yōu)先搜索指的是查看圖中的某一點(diǎn)在深度上的關(guān)聯(lián)點(diǎn)或線，廣度優(yōu)先搜索指的是查看圖中某一點(diǎn)以輻射前進(jìn)的方式的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，兩者的主要區(qū)別在于對(duì)頂點(diǎn)的訪問順序存在著不同。啟發(fā)式搜索又稱為BF，指的是沿著某節(jié)點(diǎn)進(jìn)行搜索，此節(jié)點(diǎn)具有啟發(fā)性。在對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拓?fù)浞治鰰r(shí)，要根據(jù)搜索需要的不同來選擇搜索方法，有時(shí)會(huì)將幾種搜索方法進(jìn)行混合。配電網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D是無向的，求取連通分量時(shí)一次性調(diào)用搜索過程就可以了。
5.2功能介紹
5.2.1線路的巡視進(jìn)行線路巡視時(shí)，按一成不變的方向來查看巡查到的設(shè)備，進(jìn)行拓?fù)浞治鰰r(shí)采用的是啟發(fā)式搜索，線路巡視人員會(huì)給定一條的搜索條件，根據(jù)此條件來建立啟發(fā)函數(shù)，計(jì)算時(shí)采用深度優(yōu)先算法，以此來精確的進(jìn)行巡視。5.2.2查詢供電站的供電半徑查詢供電站的供電半徑時(shí)，帶著變電站出線開關(guān)的拓?fù)淙蝿?wù)來進(jìn)行全面搜索，進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)將深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索結(jié)合起來。5.2.3對(duì)電源點(diǎn)的追蹤追蹤電源點(diǎn)時(shí)帶著特定的任務(wù)和目標(biāo)進(jìn)行搜索，采用的是啟發(fā)式的搜索方法。尋找供電源頭時(shí)依據(jù)的是配電設(shè)備的屬性信息和特征，以權(quán)重的大小來建立啟發(fā)函數(shù)，可以最快的找到供電源頭。5.2.4模擬調(diào)度模擬調(diào)度又稱為局部網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，可以對(duì)配電開關(guān)的開合情況和規(guī)律進(jìn)行模擬，通過模擬來找到與開關(guān)開合相關(guān)的設(shè)備，同時(shí)也可以進(jìn)行可靠的停電分析。配電管理系統(tǒng)采用廣度優(yōu)先搜索或者是深度優(yōu)先搜索，抑或是兩者與啟式搜索方法相結(jié)合的搜索方式，可以在地理圖上對(duì)停電狀況進(jìn)行模擬，判斷是有計(jì)劃性的停電還是由于故障引起的停電，用戶借此可以確定停電的范圍，并對(duì)發(fā)生停電的用戶數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
6應(yīng)用實(shí)例
某省電力公司下屬供電局的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用了基于GIS的配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒�，得到了用戶的高度評(píng)價(jià)。自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用基于GIS的配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒ê�，運(yùn)行更加實(shí)用便捷，可以使配電工作更加的智能化，調(diào)度任務(wù)更加自動(dòng)化。該系統(tǒng)在開發(fā)“單線圖顯示”功能時(shí)采用的是廣度優(yōu)先搜索和深度優(yōu)先搜索相結(jié)合的策略，其設(shè)計(jì)流程如下：?jiǎn)?dòng)單線圖功能后，用戶對(duì)要處理的饋線進(jìn)行選擇，此時(shí)系統(tǒng)顯示與饋線相關(guān)的設(shè)備，如果選擇了饋線，網(wǎng)絡(luò)層就設(shè)置為不可見，初始化與饋線相關(guān)聯(lián)的設(shè)備集合A，用戶指定的第一條饋線加入集合A；如果用戶未選擇饋線，用戶要對(duì)要處理的饋線進(jìn)行指定，單線圖顯示任務(wù)結(jié)束。饋線加入集合A后，根據(jù)饋線的接口屬性和訪問饋線的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)和最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)，將兩個(gè)節(jié)點(diǎn)加入集合A，訪問饋線上的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，被訪問的所有節(jié)點(diǎn)都加入集合A，對(duì)集合B進(jìn)行初始化，集合B指的是要訪問的下一個(gè)設(shè)備集合，在配電線路上具有分支的節(jié)點(diǎn)都加入集合B，對(duì)集合B中的第一個(gè)設(shè)備進(jìn)行訪問后，再對(duì)集合C進(jìn)行初始化，此時(shí)看一下此設(shè)備是否是邊，如果是邊，要根據(jù)接口屬性訪問線路中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)都加入集合A，帶有分支的節(jié)點(diǎn)加入集合C，訪問線路中的首末節(jié)點(diǎn)；如果此設(shè)備不是邊，要根據(jù)接口屬性來訪問與它相鄰的其他邊，之后從集合A中過濾掉相鄰設(shè)備，此時(shí)將未被訪問的相鄰設(shè)備加入集合C，判斷集合B中的設(shè)備是否訪問完畢以及集合C是否為空，如果集合B訪問完畢、集合C已空，如果指定的饋線已處理完畢，地圖上會(huì)顯示集合中的全部設(shè)備，單線圖任務(wù)完成。
7小結(jié)
本文在闡述基于地理信息系統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒〞r(shí)，在傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒ǖ幕A(chǔ)上，提出了建模要基于連接規(guī)劃的觀點(diǎn)，這種建模方法具有清晰的結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展更方便，在GIS平臺(tái)上繼續(xù)開發(fā)地理信息系統(tǒng)變得具有可能性。開發(fā)地理信息系統(tǒng)的難點(diǎn)是數(shù)據(jù)的共享，本文提出的拓?fù)浞治龇椒ㄔ跀?shù)據(jù)庫的底層就可以建立相互的關(guān)聯(lián)關(guān)系，這樣的話配電網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)都可以共享，為地理信息系統(tǒng)的一體化開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1]蘇義榮.配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒ǖ难芯縖J].浙江電力，2014，5：9~13.
[2]李鵬，劉斌，等.矩陣方法在電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膽?yīng)用[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2015，4：4~5.
[3]朱文東，劉廣一，等.電力網(wǎng)絡(luò)局部拓?fù)涞目焖偎惴╗J].電網(wǎng)技術(shù)，2013，20（3）：30~33.
[4]張學(xué)松，汪峰，等.配電網(wǎng)絡(luò)建模與網(wǎng)絡(luò)結(jié)線分析[J].電網(wǎng)技術(shù)，2015，23（5）：52~55.
【地理信息系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼皯?yīng)用論文】相關(guān)文章：
1.無線通信在配電通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用論文
2.淺談網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法在網(wǎng)管中的應(yīng)用
4.網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用論文
5.配電網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)論文
6.土地測(cè)繪對(duì)地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用論文