基于GIS的配电网管理系统拓扑建模与分析研究

摘要

电网根据电能流向顺序可以分为发电、输电和配电三部分。其中配电直接面向用户，是电网中要求最高、结构最复杂的部分。近年来，随着我国经济的不断发展，人们对电力的需求迅速增加。如何保证供电的可靠性和高效性，实现配电网管理的高度自动化是现阶段我国电力企业追求的目标。 作为配电网管理系统（DMS）的重要组成部分——配电网地理信息系统（GIS）已经不单单是发挥其作为地理背景图的作用。它强大的数据存储和输出功能，可以为配电网管理系统提供很好的拓扑分析基础。因此，如何把GIS的功能最大化的运用到配电网管理中便成为当今研究的热点，也是今后一段时间的研究方向。基于GIS的配电网拓扑分析就是充分利用了GIS的数据处理功能，通过与配电网中SCADA系统和负荷测控系统的数据共享，对配电网的设备和运行状态进行在线监控和判断。作为现在配电网管理系统中的一个基础模块，基于GIS的配电网拓扑分析为配电网管理系统高级功能的实现提供必要的数据和运算结果，然而，拓扑分析的前提是拓扑模型。一个简单、高效的拓扑模型不但可以提高配电网管理系统运行的速度，还能保证分析结果的准确性。它是安全供电的有力保障。 首先，本文阐述了拓扑分析现状，并且对当前的模型和算法进行了比较。结合实际，通过分析GIS的组成和功能，根据配电网管理系统中数据的组织形式，提出了基于GIS的配电网设备节点模型。在此基础上，综合考虑配电网中复杂设备的结构特点和电气特性，改进了复杂设备的建模方法，并且以环网柜和可控分解箱为例说明了该方法的应用。其次，根据拓扑模型得到一种配电网拓扑分析的算法，通过配电网管理系统高级功能的开发，验证了该算法的正确性和高效性。以故障定位和线损分析为例，说明该算法的实际应用。最后，根据实际系统运行的效果和用户的反馈，介绍了该算法应用与配电网系统的应用前景，并表述了对配电网管理系统今后发展的展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题来源及技术领域

1.2课题研究的目的和意义

1.3国内外研究现状分析

1.3.1配电自动化

1.3.2配电网拓扑模型

1.4本文的主要研究内容

1.5本文结构

第2章配电网管理系统概述

2.1地理信息系统

2.1.1地理信息系统的发展

2.1.2地理信息系统的构成

2.1.3地理信息系统的功能

2.1.4 GIS在配电网中的应用

2.2配电网管理系统

2.2.1配电网管理系统的概念

2.2.2配电网管理系统的特点

2.2.3配电网管理系统的功能

2.3系统开发平台简介

第3章基于GIS的配电网拓扑模型

3.1配电网结构特点

3.1.1配电网供电方式

3.1.2配电网管理单元的划分

3.2配电网数据组织

3.2.1静态数据

3.2.2动态数据

3.3配电网设备建模

3.3.1配电网主要设备建模

3.3.2配电网复杂设备建模

3.4基于GIS的配电网拓扑模型

第4章 拓扑分析在DMS中的应用

4.1基于GIS的拓扑分析原理

4.2追溯电源点

4.2供电设备遍历

4.3拓扑分析在配电网停电区域分析中的应用

4.3.1配电变压器供电半径的定义

4.3.2基于GIS的配电网停电区域绘制

4.3.3基于GIS的配电网拓扑着色分析

4.4拓扑分析在配电网模拟调度中的应用

4.5配电网实时线损的计算

4.5.1实时线损分析的意义

4.5.2实时数据的获取

4.5.3实时线损算法

4.6基于过热弧算法的故障定位

4.6.1配电网络的负荷分布矩阵

4.6.2矩阵负荷的获取

4.6.3故障定位算法

第5章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

附录