配电网分析及应用

配电网络的拓扑分析是根据配电电气元件的连接关系，把整个配电网络看成线与点结合的拓扑图，然后根据电源结点、开关结点等进行整个网络的拓扑连线分析，它是配电网络进行状态估计、潮流计算、故障定位、隔离及供电恢复、网络重构等其它分析的基础。

配电网络的结构庞大且复杂，网络结构由于故障或负荷转移操作中开关的开合，经常发生变化。作为配电网络分析的基础，网络拓扑计算需要进一步提高，因此迫切需要一个好的网络拓扑算法。好的网络拓扑算法应该有效且直观，它不仅能满足配电网自动化中的不同高级功能的要求，还应能实现配电网络连通性的快速跟踪和识别，适应事件变化。同时还应节省存储空间和其他高级计算功能的时间。目前国内外在这方面现有的研究有关联表矩阵表示法、网基矩阵表示法、结点消去法、树搜索表示法、离散处理法等。

(1)关联表矩阵表示法，联表矩阵，设备编号来分析设备的连接关系，得到网络的拓扑。其中建立了两个表矩阵，N行13列的结点描述矩阵和M行16列的支路描述矩阵。这两个矩阵即包含了每一个结点和每一条支路所相关联的结点或支路号，以及各自的属性。由于配电网络结构复杂，基于关联表的搜索分析方法会很复杂费时，难以实现网络拓扑的快速跟踪。

(2)网基矩阵表示法:该方法是基于图论的表示方法。其基本思想是:配电网络是一个变结构的网络，网络由结点和弧构成。称变结构网络的各种允许结构形态为网形，称所有网形中出现的弧的并集对应的基础图为变结构网络的网基。网基用网基结构矩阵来描述，对于一个N结点的网络，网基结构矩阵为N行N列的方阵，该矩阵表示了结点间的连接关系。网形则采用弧结构矩阵来描述。将网基矩阵经基形变换得到描述网形的弧结构矩阵。该方法从配电网络的变结构特点出发，能有效的表示配电网络拓扑，但是它是基于矩阵的表示方法，而配电网络的矩阵稀疏程度很高，占用了较大的存储空间。

(3)结点消去法:该方法即通过消去中间节点，降低邻接矩阵的阶数，减少计算量和计算冗余度，提高计算速度。这种算法的基本思想是忽略掉中间结点，只分析对拓扑结构具有重要影响作用的结点之间的连通状态。结点消去法适用于任何接线方式，尤其对复杂的接线分析非常有效。大大减少了计算冗余度和计算量，提高了计算速度。但会影响到状态估计、潮流计算、故障定位、隔离及供电恢复、网络重构等其它分析。

(4)树搜索法:在树搜索中，将母线看作图的顶点，将支路看作是图的边。通常对配电网来说，开关变位造成网络结构发生重大变化的情况是很少发生的。在大多数情况下，开关变位的影响是局部的，基于此当开关状态发生变化时，只搜索断开开关所在的厂站电压等级的拓扑分析方法，可提高网络拓扑分析效率。

(5)离散处理法:电力系统既含连续动态，也含离散动态。开关状态变化引起电力系统网络结构变化，是一种典型的离散事件动态过程。把整个电网拓扑分析问题分解为若干基本分析单元，采用基本分析单元的有色Petri网模型，当开关状态发生变化时，只需重新计算受变化的开关状态影响的母线，可提高拓扑分析的效率。通过对上述算法的比较、分析，可以看出各有特点，然而孤立地使用其中任意一种都无法达到直观、有效、快速等配电网拓扑的综合要求。因此要充分借鉴前人的研究成果，根据实际情况来实现配电网络的拓扑分析。

配电网按电压等级来分类

可分为高压配电网(35-110KV)，中压配电网(6-10KV，苏州有20KV)，低压配电网(220/380V);

在负载率较大的特大型城市，220KV电网也有配电功能。

按供电区的功能来分类

可分为城市配电网，农村配电网和工厂配电网等。

在城市电网系统中,主网是指110KV及其以上电压等级的电网，主要起连接区域高压(220KV及以上)电网的作用

配电网是指35KV及其以下电压等级的电网，作用是给城市里各个配电站和各类用电负荷供给电源

配电网一般采用闭环设计、开环运行,其结构呈辐射状。配电线的线径比输电线的小,导致配电网的R /X 较大。由于配电线路的R /X 较大, 使得在输电网中常用的这些算法在配电网的潮流计算中其收敛性难以保证。