郭怡嘉 鄭志波 康德 李金科 王詩舒 陳志偉 四川電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院

引言

拓撲結(jié)構(gòu)不僅是潮流分析、狀態(tài)估計等高級應(yīng)用的基礎(chǔ),它也是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析其他應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)。通過一定的算法計算出網(wǎng)絡(luò)的實時結(jié)構(gòu)，從而進行更高級的運算以了解電力網(wǎng)絡(luò)的運行狀態(tài)和安全穩(wěn)定性。并且對拓撲圖分析的效果直接影響著工作人員進行故障估計、診斷和其他應(yīng)用程序的使用效果。

1 深、廣度搜索法

早期的網(wǎng)絡(luò)拓撲分析是利用堆棧技術(shù)進行搜索。一般是將拓撲結(jié)構(gòu)表述為鏈表關(guān)系，用圖論中的搜索技術(shù)，如深度優(yōu)先搜索法和廣度優(yōu)先搜索法分析節(jié)點的連通性。這種方法一般需要建立反映拓撲結(jié)構(gòu)的鏈表，通過處理鏈表實現(xiàn)拓撲分析，然后以搜索回溯的框架, 利用堆棧記錄劃分。由于其基本算法采用“堆?！痹怼冗M后出的搜索邏輯，程序不可避免采用遞歸的實現(xiàn)形式，因此編程和維護較復(fù)雜，效率較低。況且當應(yīng)用于實時網(wǎng)絡(luò)分析時, 在運算時間上不能滿足要求。

2 啟發(fā)式搜索算法

由于在電網(wǎng)的實際運行過程中，狀態(tài)頻繁發(fā)生變化的開關(guān)占少數(shù)，因此將追蹤技術(shù)引入拓撲分析中，僅在開關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變時進行局部拓撲分析，可以減少拓撲分析的計算量。在完成網(wǎng)絡(luò)的初始拓撲分析并構(gòu)筑了電網(wǎng)的結(jié)點樹之后，當電網(wǎng)發(fā)生開關(guān)變位事件時，根據(jù)開關(guān)變位只造成局部電網(wǎng)拓撲發(fā)生變化的特點，采用啟發(fā)式搜索算法進行電網(wǎng)結(jié)點樹拓撲的跟蹤。針對不同的變位事件，分開關(guān)“開”和“合”兩種情況進行分析。實現(xiàn)拓撲跟蹤OO模型的啟發(fā)式拓撲分析方法，利用OO技術(shù)可擴展拓撲算法的適用范圍。

3 基于關(guān)聯(lián)矩陣的集合劃分算法

[文獻3]是以SVG圖形模型為基礎(chǔ)，再結(jié)合CIM 和XML的特點，采用改進的集合劃分方法基于關(guān)聯(lián)矩陣的網(wǎng)絡(luò)拓撲分析方法，將拓撲分析與代數(shù)分析有機結(jié)合，這樣可進一步提高計算效率。在改進方法中，先將連接點都新建成各個獨立的拓撲點，其中連接點中包含了與拓撲點的關(guān)聯(lián)信息，這樣在歸并拓撲點時就避免了遍歷比較；在拓撲點歸并過程中只銷去拓撲點中的信息，而拓撲點對象依然存在，最后在進行一次總的導(dǎo)入。

4 基于OSPF協(xié)議的算法

目前獲取網(wǎng)絡(luò)拓撲普遍采用的方法是基于SNMP協(xié)議或ICMP協(xié)議的主動探測技術(shù)，但此類技術(shù)容易增加網(wǎng)絡(luò)負擔，影響其正常運行。提出了一種基于OSPF協(xié)議數(shù)據(jù)庫描述報文和鏈路狀態(tài)更新報文的拓撲分析算法。因為OSPF協(xié)議報文中含有網(wǎng)絡(luò)拓撲信息，為有效處理報文數(shù)據(jù)，所以采用這種算法。該算法的主要思想是：將OSPF協(xié)議報文按區(qū)域劃分，采用模擬路由器的工作方式構(gòu)造鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，分別計算各個區(qū)域的拓撲，再利用邊界路由器連接分散的拓撲得到完整的網(wǎng)絡(luò)拓撲。

5 無線抄表系統(tǒng)拓撲圖

5.1 拓撲圖：

5.2 ZigBee無線通信技術(shù)主要特點：

5.3 產(chǎn)品：

5.3.1 RS485/ZigBee采集器：

完成ZigBee無線信號和RS485信號的互相轉(zhuǎn)換以及帶有RS485功能儀表的數(shù)據(jù)采集。實現(xiàn)帶有RS485功能儀表的無線集抄。RS485通訊規(guī)約完全符合DL/T 645－1997《多功能電能表通訊規(guī)約》的要求。主站通過無線通訊可對采集器進行編程設(shè)置，可編程設(shè)置項目包括：RS485通信波特率、電表號自動發(fā)現(xiàn)、同步時間、無線通訊頻率等。

5.3.2.網(wǎng)關(guān)及集中器

網(wǎng)關(guān)的組成包括兩個部分：ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器和接口轉(zhuǎn)換。ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的功能是：通過這個協(xié)調(diào)器可以管理其下的一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)。接口轉(zhuǎn)換的功能是：通過配置特定的接口類型，可以把ZigBee網(wǎng)絡(luò)的信息轉(zhuǎn)換到外界的通用接口，如RS232/485、GPRS、Ethernet、USB，方便計算機通過這些通用接口對ZigBee網(wǎng)絡(luò)進行管理。集中器是在網(wǎng)關(guān)功能的基礎(chǔ)上更具有采集任務(wù)、數(shù)據(jù)存儲、告警事件等功能。

5.3 大用戶配變系統(tǒng)

5.3.1 拓撲圖

5.3.2 介紹：

目前占有電力部門營業(yè)額的80%是工業(yè)用電,要降低線損和不必要的人為損失就要對其進行有效的管理,降低線損率也是電力部門年度考核的一個主要的指標,大用戶配變系統(tǒng)的功能及尺寸就是控制用電情況,實時監(jiān)測線路運行情況,實時上報數(shù)據(jù),防竊電,事件實時報警的等功能，以達到適應(yīng)現(xiàn)代化、規(guī)范化的管理發(fā)展需求。

6 結(jié)語

以上幾種利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)加上特定的算法來實現(xiàn)拓撲分析的改進方法，目的是為了加快拓撲的速度和效率，得到準確的拓撲結(jié)構(gòu)。以及通過拓撲圖來了解其運行流程，更加客觀分析運行中存在的問題，便于快速解決。