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配电网络建模与网络结线分析

作者:陈竟成,张学松,汪峰,于尔铿,王玉生,周尊国2009.08.20阅读 8189

        1引言
        与能量管理系统(EMS)类似,网络建模和结线分析(也称拓扑分析)是配电管理系统(DMS)的基础。但迄今尚无专门研究与探讨适合配电网络结构特点的网络建模方法和在此基础上实现的网络结线分析。目前一些国际著名的DMS产品中,也仍采用与输电网相同的网络数据库结构和建模方法。这样不可避免地带来下列问题。
        首先,由于配电网及配电馈线为辐射状结构,为了它的建模必须定义在大量物理上并不存在的“虚电站”和“虚母线”,以描述馈线各元件之间的电气连接,因此必然使配电网络数据库更为庞大,加重用户建立和维护网络数据库的工作量。
        其次www.cechina.cn,在某些DMS应用(如网络重构,故障检测,隔离与恢复,馈线负荷预测)中要求考虑馈线的特定结构和

电气接线,然而按上述建模方法建立的网络数据库不能直接提供这些数据。
        第三控制工程网版权所有,为了将来与地理信息系统(GIS)和设备管理系统(FM)集成,应该提供在一般意义上设计的适合辐射状配电网络结构特点的统一网络数据库。这些情况说明,对配电网应该采用与输电网有所不同的网络建模方法及结线分析策略,以适应DMS开发的需要。
        本文在分析和研究配电网结构特点的基础上,提出了一种适合于配电网的网络建模方法;在数据库结构中,通过定义一些新的物理模型来描述配电馈线、馈线段、电源(输电网部分),以避免引入大量“虚电站”和“虚母线”,使用户能直观方便地建立网络数据库。在此基础上,实现了配电网络结线分析,根据配电网结构特点,对变电站和馈线开关变位作分别处理,以提高网络结线分析速度和效率。本文提出的方法已在一个实际DMS工程中得到应用。
        2配电网络建模
        在EMS网络数据库中,电力系统数据或模型是按层次结构组织的。即公司(CO)包括若干分区(DV),分区又包括若干电站(ST)和线路(LN);电站包括若干电压等级(KV)和变压器(XFMR),电压等级又包括若干元件,如开关(CB),负荷(LD),机组(UN),电容/电抗器(CP)等。元件之间的电气连接由元件的端点或它们之间的公共节点来定义。这样便形成所谓的基于结点的网络模型。
        但当上述网络建模方法应用于配电系统时,就有可能存在下列问题。
        首先,一条配电馈线可能包括多个分段开关和联络开关,以及数十个甚至数百个馈线段和用户负荷。因此CONTROL ENGINEERING China版权所有,为了描述这种馈线结构,对馈线段和用户负荷之间的每一个结点都必须引入一个“虚电站”。这种“虚电站”与EMS中的电站不同,物理上它并没有电站的含义,而只对应一个结点,因此使网络数据库十分庞大。
        其次www.cechina.cn,配电系统的运行管理与输电系统有很大不同,例如在输电网中,网损优化主要通过调节无功电源实现,而在配电网中则主要通过合/开馈线上的分段开关和联络开关以改变网络结构来实现。因此在有些DMS应用中,要求提供特定辐射状馈线的结构和电气接线CONTROL ENGINEERING China版权所有,而这些数据又不能由上述建模方法建立的网络数据库提供。
        第三控制工程网版权所有,为了将来与GIS/FM集成,网络数据库必须适应配电网络的结构特点,以有可能直接从FM数据库生成网络数据库,并将网络分析结果送入GIS数据库。
        这些情况说明,必须对DMS网络数据库结构进行专门设计。
        基于以上考虑CONTROL ENGINEERING China版权所有,本文提出了一种新的适合配电系统的网络数据库结构。如图1所示。在这种数据库结构中,引入了
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