摘要：配网重构就是寻求配网中所有开关的最优开断组合，在满足系统辐射运行、设备容量以及节点电压约束的前提下，实现网络的网损最小、负荷均衡等目的。随着智能配网建设的推进，不同层级的配网自动化系统陆续投入运行，而配网重构功能是其中的重要高级应用之一。当配网规模比较大时，配网中的开关数量相应也比较大，如何实现其快速优化，甚至在线优化而备受关注。鉴于此，本文主要分析基于基本树的网络拓扑放射性快速判断方法及配网重构。
关键词：网络拓扑；放射性快速判断；配网重构
1、概述
网络拓扑发现和显示是现代网络管理的首要工作，借助网络拓扑结果可以了解当前的网络运行状态、判断网络拥塞、定位网络瓶颈、发现网络故障并分析发生的原因和位置，从而实现对整个网络的运行状态进行及时有效的监测和控制。可视化是一种通过交互式可视化界面来辅助用户对大规模复杂数据集进行分析推理的科学与技术，将数据中各种抽象的信息转化为图形信息，并通过各种图形交互技术，使人们加深对信息的理解和认识。网络拓扑结构可视化将网络节点的连接关系以点和线等构成的图形图像进行呈现，能够清晰直观地反映网络运行状况，辅助人们对网络节点、链路等各方面进行评估、预测和分析，有效地认识和了解网络内部信息、规律和变化。
2、基于基本树的网络拓扑放射性快速判断方法及配网重构
2.1、主网节点稳定性评估
在本文提出的基于网络拓扑结构的故障定位方法中，利用节点间的强关联性来快速定位故障节点的基础是评估线路节点的稳定性。若目标节点距离发电厂越远，且中间间隔的节点越多，则目标节点受其上游节点的影响越大。由于电力系统多采用环状结构，因此若节点的中心度越大，则发生电力事故时该节点恢复供电越容易。基于这两方面，目标节点n的稳定性评估公式如下：
（1）
式中，l（s，n）为目标节点n到源节点s的最短路径上的边数，dg（n）为电网中节点n的中心度，N为电网中节点总数。
2.2、最短路径选择
本文的最短路径选择算法采用网络路由选择和交通控制中普遍采用的Dijkstra算法，该算法考虑了网络的拓扑结构和各链路的长度（链路时延或费用），目的是寻求两个网络节点间的最短路径（最小时延或最小费用）。算法的基本思想为，从源节点出发，每次确定一个与源节点最近的节点，并将源节点与当前最近节点间的路径作为新的最短路径；基于最短路径找到下一个距离源节点最近的节点，并添加新的最短路径；直到找到源节点到所有节点的最短路径。若单源网络G=（V，E），V指示网络中所有节点，E指示连接两个节点间的边，源节点为s，U指示已找到最短路径的节点集合，U’指示V中待确定最短路径的剩余节点，则算法的执行过程如下：
（1）初始化阶段，令U={s}，则U’中节点n到U中节点的最短距离为：
（2）
（2）在U’中确定距离最短的节点m。从U’中删除节点m，令U={s，m}，更新U’中每个节点p到U中节点的最短距离，即
（3）
2.3、配电网数据处理
方法需根据配电自动化中的异常数据来判断故障是发生在配电网内部还是主网输电线路上。按树形结构观察配电网时，借鉴从配电网的连通性来评估其脆弱性的策略，提出的上游节点i发生故障的评估公式如下：
（4）
（5）
（6）
式中，ed（i）表示节点i受与其孩子节点故障影响值，
loc（i）表示节点i受其子孙节点（孩子节点除外）故障影响值，Ni表示异常电路上节点i的孩子节点集合，Ni’表示途经节点i的每条异常线路上距离节点i最近的子孙节点集合（孩子节点除外），leni，j为节点i与节点j的路径长度，pathi，j为节点i与节点j间隔的节点数，n为Ni’中节点总数。式（5）可见，节点离其孩子节点距离越远，受孩子节点故障影响越小，且出现故障的孩子节点越少，节点受影响的程度越小。同理，式（6）中子孙节点距离越远，受子孙节点影响越小，且出现故障的子孙节点越少，节点受影响的程度越小。若配电网多条上游线路上出现故障值较大的节点，则可认为配电网的故障由主网线路引起。
3、对策实施
增加一台横向隔离装置，采用双通道并联的传输方式需按照以下几步实施：（1）重新分配终端值班前置机。配调系统中各个配电终端的值班机器为系统随机分配，比例并不平均。统计发现，目前配调系统Ⅲ区中76%的配电终端值班机器为前置服务器三，只有24%的配电终端值班机器为前置服务器四，需要手动重新分配。因此需要对配调系统中各个配电终端的值班机器按照所属厂站进行平均分配，使两台前置服务器值班的终端数减半，从而使两台横向隔离装置各承担一半的数据量。（2）配置横向隔离装置。配置终端串口，使用串口配置线将终端的COM端口与横向隔离装置的Console端口进行连接；对系统口令与密钥进行配置，为横向隔离装置提供基本的安全保障；导出系统的配置规则并按照配调系统的实际需求进行用户规则配置，配置数据包的源端地址、目的端地址、源端口号、目的端口号，并按照国网二次安全防护的相关规定进行IP地址与MAC地址的绑定；根据配置规则进行权限认证；开启数据综合过滤功能，根据已配置的用户规则检查数据包以决定容许安全通过的数据，保护内部安全网络不受外部攻击，为内部安全网络提供基本的安全保障。
总之，网络重构是配网运行及优化的重要功能之一，随着智能电网建设的进展，其重要性越发显现。基于随机优化技术（如粒子群方法等）的网络重构算法中，为保证重构解满足拓扑的放射性约束，往往采用图的遍历方法进行确定，当网络规模比较大时，遍历的计算量很大且繁琐。根据配网的结构特点，首先根据配网重构解所需满足放射性约束的必要条件，对配网进行化简，而得到相应的等效简化网络；然后提出基于基本树的拓扑放射性快速判断方法；进而把该快速拓扑判断方法应用于基于粒子群优化方法的配网重构中，以加快其计算速度。因此，本文的研究也就显得十分的有意义。
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论文作者:陈异
论文发表刊物:《电力设备》2018年第11期
论文发表时间:2018/8/2
标签：节点论文; 拓扑论文; 网络论文; 最短论文; 路径论文; 终端论文; 重构论文; 《电力设备》2018年第11期论文;