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配电网拓扑的形式化表达及其应用

作　者: 黄玉辉
导　师: 刘东
学　校: 上海交通大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 配电网 形式化建模 拓扑变化 状态估计 网络重构 并行计算
分类号: TM711
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着智能电网领域的不断扩展，电力系统公共信息模型（CommonInformation Model，CIM）作为电力系统的标准逐渐被认可；基于CIM的电气网络拓扑结构分析简化对于提升电力计算分析效率具有显著的效果和意义。区别于输电网拓扑分析过程，配电网拓扑分析需要基于变化的拓扑结构，并且由于网络结构复杂、设备种类繁多，需要用系统的逻辑语言和数学公式对配电网拓扑分析的应用过程进行严格说明和推理。为保证配电网拓扑分析应用逻辑的严密性，本文运用具有严格数学定义的形式化方法对不可观测区域确定，分支线收缩以及电气岛划分三项典型应用的核心逻辑进行规格，并采用定理证明或模型检测的方式进行形式化验证。以经过形式化表达和校验的拓扑分析应用逻辑为基础编写的配电网高级应用程序，从理论上满足配电网系统分析的完备性和准确性需求，具体工作如下：1)基于不可观测岛的核心判断逻辑，提出适用于存在较多缺失信息配电网的状态估计实用算法；2)基于分支线收缩核心算法逻辑，提出应用于配电网转供能力计算的网络拓扑变换模型，实现转供能力快速计算；3)基于最小供电区域划分逻辑，完成包含转供能力在内的配电网多目标重构优化并行系统设计。通过实验室仿真以及实际区域电网数据测试，论证了拓扑分析的形式化方法对配电网应用程序逻辑转换与推理检验抽象方法的正确性。基于拓扑分析的可观测区域确定、初始解空间优化、电气拓扑岛拆分策略，对配电网状态估计算法适应性、智能算法优化效率、并行处理加速比的提升有显著作用。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-11
第一章 绪论  11-25
  1.1 背景和意义  11-13
  1.2 研究现状  13-22
    1.2.1 配电网状态估计  13-15
    1.2.2 配电网重构优化  15-18
    1.2.3 并行计算  18-20
    1.2.4 形式化  20-22
  1.3 本文的工作  22-25
第二章 拓扑分析应用的形式化表达与校验  25-45
  2.1 基于 CIM 的拓扑分析  25-27
  2.2 拓扑分析的形式化表达与验证  27-33
    2.2.1 基础电气拓扑的形式化表达  29-30
    2.2.2 拓扑分析的形式化校验流程  30-33
  2.3 拓扑分析应用场景形式化案例  33-43
    2.3.1 可观测性分析  33-40
    2.3.2 拓扑收缩  40-42
    2.3.3 电气岛划分  42-43
  2.4 本章小结  43-45
第三章 基于可观测性分析的配电网状态估计  45-61
  3.1 配电网多数据源数据处理  45-50
  3.2 基于拓扑收缩技术的配网可观测实现  50-55
    3.2.1 配网状态估计可观测性分析  50-51
    3.2.2 基于不可观测点查找的配网拓扑收缩  51-55
  3.3 算例分析  55-60
  3.4 本章小结  60-61
第四章 基于拓扑收缩的电网转供能力计算  61-75
  4.1 基于拓扑收缩的转供网架模型  61-63
  4.2 配电网转供能力计算策略  63-68
  4.3 算例分析  68-74
    4.3.1 配电网转移能力计算  68-70
    4.3.2 区域电网迎峰度夏转供能力计算  70-74
  4.4 本章小结  74-75
第五章 基于解空间优化的配电网网络重构  75-86
  5.1 分支线收缩与开关分组模型  75-78
  5.2 基于收缩模型的解空间生成策略  78-82
    5.2.1 配电网重构约束  78-79
    5.2.2 可行解空间分析  79-82
  5.3 算例分析  82-85
  5.4 本章小结  85-86
第六章 基于电气岛划分的配电网并行计算  86-102
  6.1 配电网拓扑划分策略  86-88
  6.2 配电网优化的并行实现  88-92
    6.2.1 基于层次分析法的配电网优化模型  88-91
    6.2.2 配电网并行重构优化策略  91-92
  6.3 算例分析  92-101
  6.4 本章小结  101-102
第七章 全文总结  102-104
  7.1 主要结论  102-103
  7.2 研究展望  103-104
参考文献  104-113
不可观测点的模型检测过程（附录 I）  113-117
分支线收缩的模型检测过程（附录 II）  117-121
拓扑岛拆分的模型检测过程（附录 III）  121-124
致谢  124-125
攻读博士学位期间已发表或录用的论文  125-127
攻读博士学位期间已申请的发明专利  127-128
攻读博士学位期间参与的科技项目  128

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 理论与分析 > 网络分析、电力系统分析
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