基于配變回溯的配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)校驗(yàn)方法

創(chuàng)新者：韋 斌 朱浩駿 李京平 曾繁華

基于配變回溯的配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)校驗(yàn)方法

創(chuàng)新者：韋 斌 朱浩駿 李京平 曾繁華

本文簡(jiǎn)要介紹了配電網(wǎng)等值電阻法的基本原理及拓?fù)鋽?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，研究提出了基于配變回溯的配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)校驗(yàn)方法，并結(jié)合具體案例進(jìn)行了校驗(yàn)。該校驗(yàn)方法可有效識(shí)別出錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，從而提高配電網(wǎng)計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度，為配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)校驗(yàn)技術(shù)的信息化應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

由于我國(guó)中壓配電網(wǎng)存在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自動(dòng)化程度不高，運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)不足等問(wèn)題，一些計(jì)算準(zhǔn)確度較高的算法（例如潮流計(jì)算法）因數(shù)據(jù)難以收集而無(wú)法在配電網(wǎng)線損理論計(jì)算中應(yīng)用。目前，我國(guó)配電網(wǎng)線損計(jì)算主要采用等值電阻法。

采用等值電阻法計(jì)算配電網(wǎng)線損時(shí)，需要收集的數(shù)據(jù)可劃分為設(shè)備數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、電量數(shù)據(jù)、拓?fù)鋽?shù)據(jù)4種類型。其中，拓?fù)鋽?shù)據(jù)由配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)化而來(lái)，主要由基層工作人員完成。由于配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，基層人員技術(shù)水平參差不齊，拓?fù)鋽?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性難以校驗(yàn)，故配電網(wǎng)線損計(jì)算結(jié)果難免存在誤差。

雖然國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者對(duì)配電網(wǎng)線損計(jì)算方法進(jìn)行了大量的研究和分析，但針對(duì)配電網(wǎng)線損計(jì)算數(shù)據(jù)校驗(yàn)方面的研究鮮見(jiàn)報(bào)道，尤其是配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)的校驗(yàn)方法更為匱乏。

本文將針對(duì)配電網(wǎng)等值電阻法中拓?fù)鋽?shù)據(jù)的校驗(yàn)方法展開(kāi)研究。

等值電阻法基本原理

等值電阻法又可分為基于配變?nèi)萘康戎惦娮璺ê突谂渥冸娏康戎惦娮璺?，下面僅介紹基于配變?nèi)萘康牡戎惦娮璺ɑ驹怼?/p>

在配電網(wǎng)線損計(jì)算中，等值電阻法的基本思想是：整個(gè)配電網(wǎng)的損耗等于總均方根電流Ieff流過(guò)等值電阻Rdz所產(chǎn)生的損耗，又等于配電網(wǎng)內(nèi)全部配線可變損耗和全部配變的負(fù)載損耗的總和。

配電網(wǎng)等值電阻Rdz由配線等值電阻RLdz和配變等值電阻RTdz組成，如式1所示。

配線等值電阻計(jì)算公式為：

式2中，ri為整個(gè)配電網(wǎng)n個(gè)配線節(jié)段（負(fù)荷電流分支點(diǎn)之間的配線段）中第i個(gè)節(jié)段的電阻；Sj為第i個(gè)配線節(jié)段下掛的mi臺(tái)配變中第j臺(tái)配變的額定容量；Si為整個(gè)配電網(wǎng)m臺(tái)配變中第i臺(tái)配變的額定容量。

配變等值電阻計(jì)算公式為：

式3中，U為整個(gè)配電網(wǎng)的平均電壓；Si為整個(gè)配電網(wǎng)m臺(tái)配變中第i臺(tái)配變的額定容量；pki為整個(gè)配電網(wǎng)m臺(tái)配變中第i臺(tái)配變的額定負(fù)載損耗。

整個(gè)配電網(wǎng)的損耗電量為：

式4中，p0i為整個(gè)配電網(wǎng)m臺(tái)配變中第i臺(tái)的空載損耗，T為計(jì)算時(shí)段。

配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法

配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換主要通過(guò)采取配線節(jié)段劃分、配線節(jié)段編號(hào)、編制段內(nèi)序號(hào)、配變編號(hào)、形成數(shù)據(jù)鏈等方式，將復(fù)雜的配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為一系列具有關(guān)聯(lián)性的拓?fù)鋽?shù)據(jù)，以便采用EXCEL或其它常見(jiàn)的文件類型進(jìn)行存儲(chǔ)。具體方法如下。

（1）節(jié)段編號(hào)。根據(jù)配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，將整個(gè)配電網(wǎng)內(nèi)全部配線劃分成多個(gè)配線段。其中，由單一材質(zhì)導(dǎo)線構(gòu)成或者多種材質(zhì)導(dǎo)線串聯(lián)而成的配線段作為一個(gè)節(jié)段；由兩種及以上導(dǎo)線并聯(lián)而成的配線段按多個(gè)節(jié)段處理，每個(gè)并聯(lián)支路作為一個(gè)節(jié)段。

（2）編制段內(nèi)序號(hào)。對(duì)所有節(jié)段進(jìn)行編號(hào)，并對(duì)每個(gè)節(jié)段中不同材質(zhì)導(dǎo)線編制不同段內(nèi)序號(hào)。節(jié)段內(nèi)僅有單一材質(zhì)導(dǎo)線的節(jié)段內(nèi)序號(hào)為1，含多種材質(zhì)導(dǎo)線串聯(lián)的節(jié)段內(nèi)序號(hào)依次為1、2、3……

（3）配變編號(hào)。對(duì)配電網(wǎng)中所有配變進(jìn)行編號(hào)，并統(tǒng)計(jì)出每個(gè)節(jié)段所帶配變的編號(hào)。其中，節(jié)段所帶配變是指以中壓配變開(kāi)關(guān)為首端，流經(jīng)該節(jié)段的負(fù)荷可分配給的所有配變。

（4）形成數(shù)據(jù)鏈。將配電網(wǎng)名稱、節(jié)段編號(hào)、段內(nèi)序號(hào)、節(jié)段所帶配變編號(hào)作為一條數(shù)據(jù)鏈，根據(jù)節(jié)段編號(hào)及段內(nèi)序號(hào)不同可形成多條數(shù)據(jù)鏈，這些數(shù)據(jù)鏈的集合即為該配電網(wǎng)完整的拓?fù)鋽?shù)據(jù)。

以配電網(wǎng)A為例，該配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)上述方法轉(zhuǎn)換而成的配電網(wǎng)A的拓?fù)鋽?shù)據(jù)如表1所示。由表1可知，配電網(wǎng)A中共有7個(gè)節(jié)段和6個(gè)配變。

事實(shí)上，大部分配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要比配電網(wǎng)A復(fù)雜很多，一個(gè)配電網(wǎng)具有幾十個(gè)甚至上百個(gè)配線節(jié)段和配變均屬正常范疇。由于地市級(jí)電網(wǎng)企業(yè)配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的工作量及難度較大，且基層人員技術(shù)水平參差不齊，故在實(shí)際工作中配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)（節(jié)段編號(hào)、節(jié)段所帶配變編號(hào)等）難免存在錯(cuò)誤的情況，從而影響計(jì)算結(jié)果。

配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)校驗(yàn)方法

相比而言，配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)一直是理論線損數(shù)據(jù)校驗(yàn)的難點(diǎn)。由于拓?fù)鋽?shù)據(jù)不如拓?fù)鋱D形那樣直觀，節(jié)段和配變的關(guān)聯(lián)性需要通過(guò)一整組數(shù)據(jù)鏈體現(xiàn)，各數(shù)據(jù)鏈之間的差異性不大，故一般人員難以校驗(yàn)出錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。

本文研究提出了一種配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)校驗(yàn)方法，該方法主要采用配變回溯的方式對(duì)配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)的完整性和正確性進(jìn)行校驗(yàn)，具體方法如下。

（1）校驗(yàn)配線節(jié)段的唯一性。比較配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)每一條數(shù)據(jù)鏈中的配電網(wǎng)名稱、節(jié)段編號(hào)、段內(nèi)序號(hào)，如存在三者均相同的數(shù)據(jù)鏈，則表明數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤，輸出結(jié)果結(jié)束校驗(yàn)；否則進(jìn)行下一步驟。

（2）校驗(yàn)配變的一致性。分別從配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)和設(shè)備數(shù)據(jù)中，統(tǒng)計(jì)出該配電網(wǎng)共涉及的配變數(shù)量及具體編號(hào)，并對(duì)比兩者的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。如存在差異則表明拓?fù)鋽?shù)據(jù)存在錯(cuò)誤，輸出結(jié)果結(jié)束校驗(yàn)；否則進(jìn)行下一步驟。

（3）校驗(yàn)節(jié)段所帶配變的唯一性。從配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)中，統(tǒng)計(jì)出節(jié)段編號(hào)相同但段內(nèi)序號(hào)不同的數(shù)據(jù)鏈，比較節(jié)段編號(hào)相同的數(shù)據(jù)鏈中節(jié)段所帶配變編號(hào)和數(shù)量是否一致。如存在差異則表明數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤，輸出結(jié)果結(jié)束校驗(yàn)；否則進(jìn)行下一步驟。

（4）逐個(gè)對(duì)配變進(jìn)行回溯校驗(yàn)。具體步驟為：

a.對(duì)所有配變按編號(hào)由小到大排序，由編號(hào)最小的配變起始，進(jìn)行配變回溯校驗(yàn)，即進(jìn)行步驟b和c；

b.統(tǒng)計(jì)出拓?fù)鋽?shù)據(jù)中所有含該編號(hào)配變的節(jié)段編號(hào)及數(shù)量；

c.將步驟b統(tǒng)計(jì)出的節(jié)段按其所帶配變數(shù)量由小到大排序，比較前一節(jié)段所帶配變是否被后一節(jié)段完全包含，如不滿足包含關(guān)系則表明數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤，則輸出結(jié)果結(jié)束校驗(yàn)；否則該編號(hào)配變回溯校驗(yàn)結(jié)束；

d.根據(jù)步驟a的排序，選擇出下一配變返回步驟b進(jìn)行該編號(hào)配變的回溯校驗(yàn)，直至所有配變均完成回溯校驗(yàn)。

校驗(yàn)方法理論依據(jù)

由于配電網(wǎng)所有負(fù)荷均來(lái)源于配電網(wǎng)首端，各配變與首端之間均有完整的回路連接，在拓?fù)鋽?shù)據(jù)中以多個(gè)節(jié)段串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)。負(fù)荷從首端沿著各節(jié)段流向末端，流經(jīng)前一節(jié)段的負(fù)荷將部分或全部流向后一節(jié)段，進(jìn)而分配給后一節(jié)段所帶的配變。因此，前一節(jié)段所帶配變編號(hào)與后一節(jié)段具有包含與被包含的關(guān)系。此外，拓?fù)鋽?shù)據(jù)中每一條數(shù)據(jù)鏈反映出的拓?fù)潢P(guān)系是唯一的，故通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)節(jié)段、配變編號(hào)、節(jié)段所帶配變等數(shù)據(jù)進(jìn)行唯一性校驗(yàn)，可以排查出錯(cuò)誤數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

需要指出的是，一些含錯(cuò)誤的拓?fù)鋽?shù)據(jù)可以被還原為另一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相似的配電網(wǎng)，若非人工進(jìn)行圖形比較則難以判斷。

因此，基于配變回溯的配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)校驗(yàn)方法可對(duì)配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)的邏輯完整性進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)方法簡(jiǎn)單實(shí)用，糾錯(cuò)率高，是一種比較理想的校驗(yàn)方法，有效提高了配電網(wǎng)理論計(jì)算準(zhǔn)確度。

案例分析

以配電網(wǎng)A為例，給出含多種錯(cuò)誤類型的拓?fù)鋽?shù)據(jù)（見(jiàn)表2），并采用基于配變回溯的配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)校驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)。此外，設(shè)備數(shù)據(jù)中配變編號(hào)分別為11、12、13、14、21和22。 為便于分析，當(dāng)數(shù)據(jù)校驗(yàn)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，立即更正錯(cuò)誤數(shù)據(jù)并進(jìn)行下一步校驗(yàn)。校驗(yàn)過(guò)程如下。

（1）校驗(yàn)配電網(wǎng)節(jié)段的唯一性。檢驗(yàn)結(jié)果：數(shù)據(jù)鏈3和4、數(shù)據(jù)鏈7和8存在重復(fù)情況。

（2）校驗(yàn)配變的一致性。檢驗(yàn)結(jié)果：拓?fù)鋽?shù)據(jù)多了1個(gè)配變15，少了1個(gè)配變21。

（3）校驗(yàn)節(jié)段所帶配變的唯一性。檢驗(yàn)結(jié)果：數(shù)據(jù)鏈3和4中，所帶配變編號(hào)不完全相同。

（4）逐個(gè)對(duì)配變進(jìn)行回溯校驗(yàn)。

a.從配變11開(kāi)始進(jìn)行校驗(yàn)，直至配變22。

b、統(tǒng)計(jì)所有含該編號(hào)配變的節(jié)段編號(hào)及數(shù)量。以配變14為例，含有配變14的節(jié)段編號(hào)為：11、12、14、21。

c.配變包含關(guān)系比較。以配變14為例，按所帶配變數(shù)量由小到大排序的節(jié)段順序?yàn)椋汗?jié)段14、21、12、11。其中，節(jié)段14所帶配變14；節(jié)段21所帶配變14、22；節(jié)段12所帶配變12、13、14；節(jié)段11所帶配變11、12、13、14。校驗(yàn)結(jié)果：節(jié)段22所帶配變不能被節(jié)段12所包含。

d.返回步驟b進(jìn)行下一個(gè)配變校驗(yàn)，直至配變22完成校驗(yàn)。

結(jié)束語(yǔ)

配電網(wǎng)等值電阻法中拓?fù)鋽?shù)據(jù)由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)換而成，受各種客觀因素的影響，其難免存在諸多錯(cuò)誤。由于國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)理論線損數(shù)據(jù)校驗(yàn)技術(shù)重視程度不夠，針對(duì)配電網(wǎng)理論線損數(shù)據(jù)的校驗(yàn)方法研究也鮮有報(bào)道。

基于配變回溯的配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)校驗(yàn)方法對(duì)配電網(wǎng)等值電阻法所必需的拓?fù)鋽?shù)據(jù)進(jìn)行邏輯完整性校驗(yàn)，有效識(shí)別出錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，從而提高計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度。

該方法可為配電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)自動(dòng)校驗(yàn)技術(shù)提供理論基礎(chǔ)，有利于促進(jìn)線損理論計(jì)算信息化技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用。

韋 斌1、2朱浩駿1李京平3曾繁華

1.廣東電網(wǎng)發(fā)展研究院有限責(zé)任公司；2.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心；3.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.09.025