一种基于多叉树的馈线拓扑表示方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多叉树的馈线拓扑表示方法，包括：根据馈线拓扑中的电源、负荷、母线及线路均划分为节点，节点之间的开关作为连接节点的边，节点及边共同构成多叉树；对每个节点进行描述，包括：节点类型、层数、节点编号、父节点编号、子节点个数、子节点编号；采用二维数组表示节点与开关之间的对应关系，并存储开关的相应信息。本发明专利技术不仅能全面描述非故障失电区拓扑结构，而且具有面向供电恢复算法设计、物理意义清楚、控制元素独立、存储空间小、访问效率高等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多叉树的馈线拓扑表示方法
本专利技术涉及智能分布式馈线自动化领域，具体涉及一种基于多叉树的馈线拓扑表示方法。
技术介绍
智能分布式馈线自动化的故障恢复问题，是指配电网发生故障停电后，配电终端通过对等通信，不依赖配电主站实现故障定位和故障隔离，并自主实现非故障失电区的供电恢复。在多个联络开关配合恢复供电时，需要协调划分非故障失电区，合理分配每个联络开关的转供区域。智能分布式馈线自动化的故障恢复的难点是配电终端动态建立非故障失电区的拓扑结构。智能分布式馈线自动化的故障恢复由配电终端作为执行主体，其计算能力及存储能力有限；另一方面，快速性是智能分布式馈线自动化故障自愈的主要指标。智能分布式馈线自动化系统所需的拓扑信息的表示方法将大大影响智能算法生成速度和算法设计难度，所以研究智能分布式馈线自动化系统拓扑信息的表示方法具有重要意义。
技术实现思路
为解决现有技术存在的不足，本专利技术公开了一种基于多叉树的馈线拓扑表示方法，以开关为边，以母线、线路、负荷、电源为节点的多叉树表示馈线拓扑结构。该方法具有面向供电恢复算法设计、物理意义清楚、控制元素独立、存储空间小、访问效率高等特点，为下一步智能分布式馈线自动化的供电恢复方案搜索算法设计打下了基础。为实现上述目的，本专利技术的具体方案如下：一种基于多叉树的馈线拓扑表示方法，包括以下步骤：将馈线区域中的电源、负荷、母线及线路均划分为节点，相邻节点之间的开关作为连接节点的边；对每个节点进行描述，包括：节点类型、层数、节点编号、父节点编号、子节点个数、子节点编号；采用二维数组表示节点与开关之间的对应关系，并存储开关的相应信息。进一步的，所述节点类型包括电源节点、负荷节点、母线节点、线路节点，分别根据对应的电源、负荷、母线、线路生成。进一步的，多叉树的根节点为电源节点、母线节点或线路节点中的一种，当生成多叉树的范围为整条馈线时，选取根节点为电源节点；当故障后生成非故障失电区多叉树时选取的根节点为用于故障隔离的且未流过故障电流的开关所连接的下游线路节点或母线节点，根节点层数为零，层数代表着从根节点开始，节点的深度，每产生一层子节点则层数加一，连接在同一父节点上的子节点视为同一层。进一步的，节点编号用来区分不同节点，多叉树的节点编号的编码方法为：从一开始，从根节点逐层连续累加编码，每个节点都将存储其父节点编号以及子节点编号用来查询其位置对应关系，通过每个节点记录的父节点以及子节点的编号，逐层构建出整个多叉树。其中，从根节点逐层连续累加编码，是指节点编号的顺序：从根节点开始编号，向下一层一层逐步编号，即上一层编号完成之后再给下一层编号。如图2中所示：根节点编号为1，给其下一层节点编号为2；编号为2的子节点下一层编号为3，编号为3的子节点给下一层子节点编号为4、5、6。进一步的，多叉树以开关为边，连接各个节点，开关状态的分合决定了的边的联通关系，某开关分即表示多叉树拆分为两个树。进一步的，二维数组维度为N*N，N等于节点个数，行序号与列序号均对应节点编号，第i行j列元素对应节点i与j之间的开关，如果i与j之间没有连接关系，则直接记录为空。进一步的，第i行j列表示元素与第j行i列元素均表示节点i和j之间的开关，因此，二维数组是一个对称矩阵，修改某指定元素时，要同时修改其对称元素，即保持xij＝xji。进一步的，二维数组中的每个元素存储的信息包括开关状态，开关配置信息，开关配置信息包括开关所在配电终端IP以及在该配电终端内的开关编号信息。进一步的，通过二维数组，将拓扑多叉树中的开关与实际馈线上的开关一一对应，用于供电恢复方案的开关控制命令。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种基于多叉树的馈线拓扑方法，不仅能全面描述非故障失电区拓扑结构，而且具有面向供电恢复算法设计、物理意义清楚、控制元素独立、存储空间小、访问效率高等特点，为下一步智能分布式馈线自动化的供电恢复方案搜索算法设计打下了基础。附图说明图1实施例子馈线拓扑示意图；图2馈线F1拓扑多叉树。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术进行详细说明：针对需要多个联络开关协调配合的配电网故障后供电恢复问题，为了协调多个联络开关转供非故障失电区，首先需要确定非故障失电区的拓扑信息。本专利技术提出了一种基于多叉树的馈线拓扑表示方法，以开关为边，以母线、线路、负荷、电源为节点的多叉树表示馈线拓扑结构，用于智能分布式馈线自动化系统的供电恢复方案生成。假设某手拉手环网馈线拓扑示意如图1所示，馈线由三个电源独立供电，包括8个智能配电终端。其中，DTU3、DTU4所覆盖区域为单母线分段双配电终端，DTU5区域中开关3，DTU7的开关4为联络开关，正常情况下为断开状态。图1中存在3条馈线，下面以馈线F1正常状态为例，讨论其F1整条馈线拓扑树的表示方法。馈线的起点为电源S1，边界为负荷和联络开关(含联络开关)。其中，这里的“边界”是指馈线的界限，一条馈线的范围是以负荷和联络开关为边界的区域，即如图1所示馈线F1范围的边界是：以电源S1为起点，以DTU2区域负荷开关2，DTU3区域负荷开关2、3，DTU4区域负荷开关2、3，DTU5区域负荷开关2，DTU7区域负荷开关2、3所连负荷和DTU5区域内联络开关3，DTU7区域内联络开关4为边界。负荷在多叉树中是以节点表示的，如图2所示，但在图1所示馈线中，负荷开关所连接的即为负荷。馈线F1拓扑含：(1)三个电源节点：①(2)四个线路节点：②⑤⑥(3)五个母线节点：③⑦⑩(4)八个负荷节点：④⑧⑨馈线F1拓扑多叉树如图2所示：节点①作为根节点，其子节点之间通过FTU1中的开关1对应的边相连接。节点②中将记录父节点①，子节点③。以此类推。通过节点之间记录的子节点与父节点编号，可以遍历整个拓扑多叉树。需要说明的是：一个节点如果与下一层的节点相连，则该节点为父节点，下一层的节点为该父节点的子节点，子节点的数量可以为多个。例如父节点的节点层数为n，则这个父节点的所有子节点层数均为n+1。多叉树的各类节点属性示例如下，我们将采用每一类节点举例一个节点的方法进行说明：(1)电源节点①，节点属性如表1所示：表1属性名称属性值说明节点编号1节点类型电源节点层数0父节点编号子结点个数1子节点编号2(2)线路节点②，节点属性如表2所示：表2属性名称属性值说明节点编号2节点类型线路节点层数1父节点编号1子结点个数1子节点编号3(3)母线节点③，节点属性如表3所示：表3属性名称属性值说明节点编号3节点类型线路节点层数2父节点编号2子结点个数2子节点编号4、5(4)负荷节点④，节点属性如表4所示：表4开关分合状态是多叉树重要的辅助信息，采用一个二维数组来存储开关分合状态，即多叉树边的状态，具体的为：采用二维数组表示节点与开关之间的对应关系，并存储开关的相应信息。二维数组维度为N*N，N等于节点个数，行序号与列序号均对应节点编号，例如第i行j列元素对应节点i与j之间的开关，如果i与j之间没有连接关系，则直接记录为空。由于第i行j列表示元素与第j行i列元素均可以表示节点i和j之间的开关，因此，此二维数组是一个对称矩阵，修改某指定元素时，要求同时修改其对称元素，即保持xij＝xji。二维数组中的每个元素存储的信息包括开关状态，开关配置信息等。开关配置信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多叉树的馈线拓扑表示方法，其特征是，包括以下步骤：将馈线区域中的电源、负荷、母线及线路均划分为节点，相邻节点之间的开关作为连接节点的边；对每个节点进行描述，包括：节点类型、层数、节点编号、父节点编号、子节点个数、子节点编号；采用二维数组表示节点与开关之间的对应关系，并存储开关的相应信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于多叉树的馈线拓扑表示方法，其特征是，包括以下步骤：将馈线区域中的电源、负荷、母线及线路均划分为节点，相邻节点之间的开关作为连接节点的边；对每个节点进行描述，包括：节点类型、层数、节点编号、父节点编号、子节点个数、子节点编号；采用二维数组表示节点与开关之间的对应关系，并存储开关的相应信息。2.如权利要求1所述的一种基于多叉树的馈线拓扑表示方法，其特征是，所述节点类型包括电源节点、负荷节点、母线节点、线路节点，分别根据对应的电源、负荷、母线、线路生成。3.如权利要求1所述的一种基于多叉树的馈线拓扑表示方法，其特征是，多叉树的根节点为电源节点、母线节点或线路节点中的一种，当生成多叉树的范围为整条馈线时，选取的根节点为电源节点；当故障后生成非故障失电区多叉树时选取的根节点为用于故障隔离的且未流过故障电流的开关所连接的下游线路节点或母线节点，根节点层数为零，层数代表着从根节点开始，节点的深度，每产生一层子节点则层数加一，连接在同一父节点上的子节点视为同一层。4.如权利要求1所述的一种基于多叉树的馈线拓扑表示方法，其特征是，节点编号用来区分不同节点，多叉树的节点编号的编码方法为：从一开始，从根节点逐层连续累加编号，每个节点都将存储其父节点编号以及子节点编号用来查询其...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱国防，王浩之，侯梅毅，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37