一種基于有向圖的配變輪換序列自動(dòng)生成及評(píng)價(jià)方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于有向圖的配變輪換序列自動(dòng)生成及評(píng)價(jià)方法，所述方法包括（1）根據(jù)配變?nèi)萘扛脑煨枨蠼⒂邢驁D及其關(guān)聯(lián)矩陣；（2）基于有向圖求解輪換序列；（3）利用有向圖和減容路徑取舍分析配變購(gòu)置需求和余留數(shù)量；（4）結(jié)合環(huán)路和非環(huán)路分析路徑起始位置及優(yōu)先順序；（5）結(jié)合配變輪換原則基于成本評(píng)估輪換序列。本發(fā)明按容量排序后建立的有向圖及其鄰接矩陣，分析配變?nèi)萘孔兏鼤r(shí)更直觀；按有向圖的連通性分析配變輪換序列可操作性強(qiáng)；本發(fā)明利用配變輪換序列能較好確定輪換優(yōu)先次序和起始配變位置；從成本評(píng)估不同配變輪換序列，本發(fā)明利于控制配變改造成本。本發(fā)明方法為配電網(wǎng)配變改造可提供技術(shù)支持。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于有向圖的配變輪換序列自動(dòng)生成及評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種基于有向圖的配變輪換序列自動(dòng)生成及評(píng)價(jià)方法，屬于配電網(wǎng)改 造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 很多配變臺(tái)區(qū)的用電逐年增長(zhǎng)，配變更換、增容的需求日益顯著。配變正常使用壽 命周期約為20-30年，部分配變沒(méi)到壽命周期因增容需要被更換，更換下來(lái)的配變需再次利 用，形成配變輪換，以發(fā)揮配變的最大經(jīng)濟(jì)效益。全國(guó)多家縣市公司近幾年總結(jié)出"階梯 式"、"推磨式"等方法，按"大換中、中換小"策略對(duì)需改造的配變進(jìn)行輪換，取得了降本增效 的效果。
[0003] 小范圍的配變輪換，利用經(jīng)驗(yàn)知識(shí)在"大換中、中換小"的策略下可采用簡(jiǎn)單直觀 的方法給出配變輪換順序，然而當(dāng)電網(wǎng)縣市公司有較多的配變需要改造時(shí)，存在以下需求： (1)需要更為有效直觀的方法分析輪換順序；（2)需要根據(jù)輪換順序預(yù)估配變購(gòu)置數(shù)量以提 前購(gòu)置;（3)能對(duì)不同策略下的輪換順序進(jìn)行評(píng)估，從而擇優(yōu)選擇。
[0004] 隨著社會(huì)用電需求的變化，結(jié)合配變臺(tái)區(qū)用電情況定期調(diào)整配變?nèi)萘炕蛘吒屡?變，能提高配變運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。區(qū)域配變改造中需生成不同配變輪換策略下的輪 換序列，綜合評(píng)價(jià)拆裝次數(shù)、配變購(gòu)置、配變閑置等形成的成本，選擇合適的輪換序列。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于，針對(duì)區(qū)域配變?nèi)萘扛脑熘信渥冚啌Q的實(shí)施，提出一種基于有 向圖的配變輪換序列自動(dòng)生成及評(píng)價(jià)方法。
[0006] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題的方案為:一種基于有向圖的配變輪換序列自動(dòng)生成 及評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟：
[0007] (1)根據(jù)配變?nèi)萘扛脑煨枨蠼⒂邢驁D及其關(guān)聯(lián)矩陣；
[0008] (2)基于有向圖求解輪換序列；
[0009] (3)利用有向圖和減容路徑取舍分析配變購(gòu)置需求和余留數(shù)量；
[0010] (4)結(jié)合環(huán)路和非環(huán)路分析路徑起始位置及優(yōu)先順序；
[0011] (5)結(jié)合配變輪換原則基于成本評(píng)估輪換序列。
[0012] 所述步驟(1)，根據(jù)配變?nèi)萘扛脑煨枨蠼⒂邢驁D及其關(guān)聯(lián)矩陣。本發(fā)明在配變?nèi)?量改造需求確定后，以配變?nèi)萘繛楣?jié)點(diǎn)，根據(jù)配變?nèi)萘孔兓⒂邢驁D及其關(guān)聯(lián)矩陣，具體 為：
[0013] 1)建立有向圖G
[0014] 建立有向圖及其關(guān)聯(lián)矩陣中，節(jié)點(diǎn)編號(hào)順序與容量大小相對(duì)應(yīng)，引入虛節(jié)點(diǎn)vo,有 向圖兩節(jié)點(diǎn)間存在多邊現(xiàn)象。
[0015] 按配變?nèi)萘康拇笮№樞?^，c2，…，Cn(Ci<Cj，i < j)對(duì)配變編號(hào)得到有向圖的節(jié)點(diǎn) vi，V2,…，Vn，表示有η種容量的配變參與輪換，并設(shè)置一個(gè)虛節(jié)點(diǎn)VQ，從而形成有向圖G的頂 點(diǎn)集V= {v〇，Vl，V2，'"，Vn}〇
[0016] 有向圖G中，有向邊eij = ( Vi, Vj)表示某一位置的配變，需由現(xiàn)有容量Ci更換成容量 (^。(>：1，￥」）中，如果￥：1辛￥()，則容量為(^的被更換下來(lái)的配變可繼續(xù)使用 ;如果￥1 = ￥()，則表示 某處的配變報(bào)廢后，需要一個(gè)容量為W的配變，或者某處可以并列一個(gè)容量為W的配變;如 果％ = V0，表示拆下一個(gè)容量為U的配變可重新利用。
[0017] 由于存在多臺(tái)相同容量的配變向某一相同容量增容或減容，因此有向圖G中兩個(gè) 節(jié)點(diǎn)間存在多條邊現(xiàn)象。
[0018] 2)分析有向圖中增容邊、減容邊
[0019] -臺(tái)配變需要更換容量時(shí)，在有向圖中存在一條由Vi指向Vj的邊 eij，如果i<j，則 該條邊為增容邊;如果i > j，則該條邊為減容邊。
[0020] 3)建立鄰接矩陣A
[0021] 根據(jù)配變?cè)鋈莺蜏p容的需求，建立有向圖G的鄰接矩陣Α=(&^η+1)χ(η+1)，其中
[0023] k為頂點(diǎn)Vl鄰接到頂點(diǎn)邊的條數(shù)，表示存在k臺(tái)配變需要從容量Cl更換到容量 Cj。
[0024] 所述步驟(2 )，基于有向圖求解輪換序列。
[0025] 輪換序列主要是在"以大換中，以中換小"和"以小換中，以中換大"的思想下，采用 "推磨式"和"階梯式"等方法分析輪換序列。本發(fā)明基于有向圖，在分析單向連通路徑的基 礎(chǔ)上，分析環(huán)路和最長(zhǎng)路徑，給出"推磨式"和"階梯式"等方法下的輪換序列X，此時(shí)X為有向 圖中多條路徑的集合，具體為：
[0026] 1)增容/減容單向路徑集求解
[0027] -臺(tái)配變需要更換容量時(shí)，在有向圖中存在一條由Vi指向Vj的邊 eij，如果i<j，則 該條邊為增容邊;如果i > j，則該條邊為減容邊；
[0028] 采用有向圖中兩節(jié)點(diǎn)連通性的求解算法，即布爾矩陣運(yùn)算求解有向圖可達(dá)矩陣算 法，分析兩節(jié)點(diǎn)間的連通性。因建立的有向圖為多邊連通圖，首先將多邊連通圖鄰接矩陣改 為布爾矩陣，不斷求解存在的最長(zhǎng)的增容/減容單向路徑，獲得增容路徑集PE和減容路徑集 PD。連通的兩點(diǎn)之間存在多條邊，為避免同一條邊重復(fù)計(jì)算，求解一條路徑后，路徑相關(guān)邊 的aij減1，具體過(guò)程如下（以增容單向路徑為例）：
[0029] Stepl:取出鄰接矩陣上三角形得到A1;
[0030] Step2:將A1改為布爾矩陣，進(jìn)行布爾矩陣運(yùn)算，確定點(diǎn)之間的連通性；
[0031] Step3:取最長(zhǎng)路徑1，加入增容單向路徑集PE= {pei，pe2，…}中，其中pei為依次加 進(jìn)來(lái)的最長(zhǎng)路徑；
[0032] Step4:從A1中去除1中的邊，即A1中相關(guān)邊對(duì)應(yīng)的&1誠(chéng)1，得到新的鄰接矩陣A 1，如 果新的鄰接矩陣A1不為0，則轉(zhuǎn)入步驟2，否則結(jié)束。
[0033]減容單向路徑集^)={?(11，？(12，"_}利用鄰接矩陣下三角形通過(guò)類(lèi)似步驟獲得。 [0034] 2)環(huán)路求解及嵌套
[0035]利用增容/減容單向路徑求解環(huán)路，尋找PE和ro中起點(diǎn)和終點(diǎn)相同的路徑，形成環(huán) 路集PR，同時(shí)將PR中涉及路徑從PE和PD中去除。分析環(huán)路集PR中各路徑，是否存在相同節(jié) 點(diǎn)，如有，則可進(jìn)行嵌套，形成更大環(huán)路。
[0036] 3)最長(zhǎng)路徑求解
[0037]以長(zhǎng)度優(yōu)先，尋找PE和PD中首或尾相同的可以連接的路徑，拼合成更長(zhǎng)的路徑，并 檢查中拼合路徑中是否有首或尾相同點(diǎn)，如有，進(jìn)一步拼合，得到最長(zhǎng)路徑集PL，并將PL中 涉及路徑從pe和ro中去除。
[0038] 4)減容路徑取舍
[0039] 因減容配變改造更多的是涉及配變運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，可結(jié)合拆裝、購(gòu)置等成本進(jìn)一 步分析，將路徑中不影響配變輪換次序的減容邊進(jìn)行取舍，以減少拆裝、購(gòu)置等成本。
[0040] 在算法求解的路徑集中，分析出單向減容路徑以及路徑首端或末端為減容邊，即 形如路徑{···，va，vb，v。，···} (a，b，ce {1，2，···，n}，且8>13，13>(3)，可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)減容配 變更換進(jìn)行取舍，結(jié)合拆裝、購(gòu)置等成本進(jìn)一步分析，將PE、PD、PR和PL中不影響配變輪換次 序的減容邊進(jìn)行取舍，并根據(jù)舍去減容邊調(diào)整PE、PD、PR和PL中的路徑。
[0041] 5) "推磨式"方法的輪換序列
[0042] "推磨式"方法中既涉及配變?cè)鋈?，也涉及配變減容，可以執(zhí)行1)-4)，即由PE、PD、 PR和PL可得到"推磨式"方法的輪換序列X。
[0043] 6) "階梯式"方法的輪換序列
[0044] "階梯式"方法中僅涉及增容或減容，可以執(zhí)行1)得到"階梯式"方法的輪換序列X， 對(duì)于增容而言，由原始PE得到輪換序列X。
[0045] 所述步驟(3)，利用有向圖和減容路徑取舍分析配變購(gòu)置需求和余留數(shù)量。
[0046] 在不考慮改造過(guò)程中拆裝次數(shù)和延時(shí)，采用輪換策略對(duì)配變進(jìn)行改造時(shí)，各類(lèi)型 配變最少需新增的數(shù)量由進(jìn)線數(shù)減去出線數(shù)獲得。對(duì)應(yīng)到鄰接矩陣A中，各節(jié)點(diǎn)進(jìn)線減去出 線的計(jì)算公式為：
[0048] 如果ξ:為正數(shù)表示輪換前需要購(gòu)置的數(shù)量，如果|:為負(fù)數(shù)表示輪換后余留的配變 數(shù)量。然后，結(jié)合減容路徑的取舍調(diào)整配變購(gòu)置需求和余留的配變數(shù)量，如果路徑中去掉一 條減容邊，則減容邊相應(yīng)需要購(gòu)置配變的數(shù)量減1，而相應(yīng)余留配變的數(shù)量也相應(yīng)調(diào)整1。
[0049] 所述步驟(4)，結(jié)合環(huán)路和非環(huán)路分析路徑起始位置及優(yōu)先順序。
[0050] 非環(huán)路徑配變輪換起始位置是路徑的尾配變。環(huán)路徑，是路徑上任意配變可以作 為起始位置，可結(jié)合購(gòu)置配變和備用配變所在位置進(jìn)行選取。同時(shí)，由于環(huán)路不消耗配變， 屬于優(yōu)先輪換的路徑。
[0051 ]所述步驟(5)，結(jié)合配變輪換原則基于成本評(píng)估輪換序列。
[0052] 從配變運(yùn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性，以及配變購(gòu)置成本、安裝成本、閑置成本等方面分析 配變輪換原則，本發(fā)明建議從以下四個(gè)方面進(jìn)行考慮：（a)滿(mǎn)足增容配變需求；（b)拆裝次數(shù) 少；（c)消耗配變少；（d)輪換后余留配變少。
[0053] 結(jié)合配變輪換原則，采用成本的方式評(píng)估配變輪換序列，主要包括配變?cè)鋈菸磳?shí) 施形成的停電成本Ci、配變拆裝形成的工程成本C 2、配變拆裝形成的停電成本C3、配變購(gòu)置 成本C4、配變閑置成本C5等。
[0054]統(tǒng)計(jì)輪換序列中未覆蓋的增容邊，得到節(jié)點(diǎn)集合UXT= {uxtk}，uxtk為未覆蓋的增 容邊的入節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的配變。利用？〇(^函數(shù)分析各臺(tái)配變的停電損失，得到配變?cè)鋈菸磳?shí) 施形成的停電成本Cl。
[0056] 統(tǒng)計(jì)輪換序列X中配變拆裝次數(shù)DAT，結(jié)合實(shí)際情況給出每次配變拆裝平均成本 DAP，從而得到配變拆裝形成的工程成本C2。
[0057] C2 = DATXDAP
[0058] 配變拆裝會(huì)造成停電，利用函數(shù)P0C2結(jié)合實(shí)際配變拆裝時(shí)間、額定容量和平均負(fù) 載率等計(jì)算配變拆裝形成的停電成本C 3。
[0060] 其中，XT為輪換序列X中涉及改造的配變集合，xt為集合中的配變。
[0061] 從輪換序列X中分析需購(gòu)置配變的型號(hào)和數(shù)量，從而估計(jì)出配變購(gòu)置成本C4。
[0063] 其中NewTi為所需購(gòu)置的配變型號(hào)，NTNi為相應(yīng)配變的數(shù)量，PTi為相應(yīng)配變的估 價(jià)。
[0064] 分析輪換序列X實(shí)施后余留配變的型號(hào)和數(shù)量，從而估計(jì)出配變閑置成本C5。
[0066] 其中IdleTi為輪換后閑置的配變型號(hào)，ITNi為相應(yīng)配變的數(shù)量，PTi為相應(yīng)配變的 估價(jià)。
[0067]配變輪換序列實(shí)施后，形成的成本PTR估計(jì)為：
[0068] PTR = Ci+C2+C3+C4+C5
[0069] 可利用PTR分析不同輪換策略下輪換序列的成本，從而選擇合適的輪換序列。
[0070] 本發(fā)明的有益效果，本發(fā)明利用有向圖中連通路徑給出"推磨式"、"階梯式"等輪 換序列生成方法，利用有向圖分析配變購(gòu)置需求、輪換路徑起始位置及優(yōu)先順序，提出一種 基于配變輪換原則的輪換序列評(píng)價(jià)方法，估計(jì)輪換序列的成本，為配電網(wǎng)配變改造提供技 術(shù)支持。本發(fā)明提出的配變輪換序列自動(dòng)生成及評(píng)價(jià)方法，具有如下的優(yōu)點(diǎn)：（1)按容量排 序后建立的有向圖及其鄰接矩陣，分析配變?nèi)萘孔兏鼤r(shí)更直觀；（2)按有向圖的連通性分析 配變輪換序列可操作性強(qiáng)，能針對(duì)"推磨式"、"階梯式"不同輪換策略自動(dòng)生成輪換序列； (3)利用配變輪換序列能較好確定輪換優(yōu)先次序和起始配變位置；（4)從成本評(píng)估不同配變 輪換序列，利于控制配變改造成本。
【附圖說(shuō)明】
[0071] 圖1為本發(fā)明基于有向圖的配變輪換序列自動(dòng)生成及評(píng)價(jià)方法的分析圖；
[0072] 圖2為本發(fā)明根據(jù)配變?nèi)萘扛脑煨枨蠼⒌挠邢驁D示例1;
[0073] 圖3為本發(fā)明根據(jù)配變?nèi)萘扛脑煨枨蠼⒌挠邢驁D示例2;
[0074]圖4為本發(fā)明示例1的鄰接矩陣。
【具體實(shí)施方式】
[0075] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施示例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0076] 步驟1:根據(jù)配變?nèi)萘扛脑煨枨蠼⒂邢驁D及其關(guān)聯(lián)矩陣
[0077] 1)建立有向圖G:按配變?nèi)萘康拇笮№樞駽1，c2，…，c n(Ci<Cj，i < j)對(duì)配變編號(hào)得 到有向圖的節(jié)點(diǎn)VI，V2,…，Vn，表示有n種容量的配變參與輪換，并設(shè)置一個(gè)虛節(jié)點(diǎn)VQ，從而 形成有向圖G的頂點(diǎn)集V= {vq，vi，V2，···，vn}。有向圖G中，有向邊eij= (Vi，Vj)表示某一位置 的配變，需由現(xiàn)有容量Ci更換成容量CjJv^Vj)中，如果Vi辛VQ，貝lj容量為Ci的被更換下來(lái)的 配變可繼續(xù)使用;如果 V1=VQ，則表示某處的配變報(bào)廢后，需要一個(gè)容量為W的配變，或者某 處可以并列一個(gè)容量為W的配變;如果 vj=VQ，表示拆下一個(gè)容量為W的配變可重新利用。
[0078] 由于存在多臺(tái)相同容量的配變向某一相同容量增容或減容，因此有向圖G中兩個(gè) 節(jié)點(diǎn)間存在多條邊現(xiàn)象。
[0079] 2)分析有向圖中增容邊、減容邊:在有向圖中存在一條由Vi指向Vj的邊 eij，如果i < j，則該條邊為增容邊;如果i > j，則該條邊為減容邊。
[0080] 3)建立鄰接矩陣A:根據(jù)配變?cè)鋈莺蜏p容的需求，建立有向圖G的鄰接矩陣A = (aij)(n+i)x(n+i)，其中
[0082] k為頂點(diǎn)Vl鄰接到頂點(diǎn)邊的條數(shù)，表示存在k臺(tái)配變需要從容量Cl更換到容量 Cj。
[0083] 圖2和圖3為根據(jù)某區(qū)域配變?nèi)萘扛脑旖⒌挠邢驁D，分別有8種和7種配變?nèi)萘繀?與輪換，圖4為圖2對(duì)應(yīng)的鄰接矩陣。
[0084]步驟2:基于有向圖求解輪換序列
[0085]輪換序列主要是在"以大換中，以中換小"和"以小換中，以中換大"的思想下，采用 "推磨式"和"階梯式"等方法分析輪換序列。本發(fā)明基于有向圖，在分析單向連通路徑的基 礎(chǔ)上，分析環(huán)路和最長(zhǎng)路徑，給出"推磨式"和"階梯式"等方法下的輪換序列X，此時(shí)X為有向 圖中多條路徑的集合，具體為：
[0086] 1)增容/減容單方向路徑集求解:采用有向圖中兩節(jié)點(diǎn)連通性的求解算法，即布爾 矩陣運(yùn)算求解有向圖可達(dá)矩陣算法，分析兩節(jié)點(diǎn)間的連通性。因建立的有向圖為多邊連通 圖，首先將多邊連通圖鄰接矩陣改為布爾矩陣，求解最長(zhǎng)的增容/減容單向路徑。連通的兩 點(diǎn)之間存在多條邊，為避免同一條邊重復(fù)計(jì)算，求解一條路徑后，路徑相關(guān)邊的減1，具體 過(guò)程如下（以增容單向路徑為例）：
[0087] Stepl:取出鄰接矩陣上三角形得到A1;
[0088] Step2:將A1改為布爾矩陣，進(jìn)行布爾矩陣運(yùn)算，確定點(diǎn)之間的連通性；
[0089] Step3:取最長(zhǎng)路徑1，加入增容單向路徑集PE= {pei，pe2，…}中，其中pei為依次加 進(jìn)來(lái)的最長(zhǎng)路徑；
[0090] Step4:從A1中去除1中的邊，即A1中相關(guān)邊對(duì)應(yīng)的 &1誠(chéng)1，得到新的鄰接矩陣A1，如 果新的鄰接矩陣A1不為0，則轉(zhuǎn)入步驟2，否則結(jié)束。
[0091] 減容單向路徑集^)={?(11，？(12，"_}利用鄰接矩陣下三角形通過(guò)類(lèi)似步驟獲得。
[0092] 2)環(huán)路求解及嵌套
[0093]利用增容/減容單方路徑求解環(huán)路，尋找PE和ro中起點(diǎn)和終點(diǎn)相同的路徑，形成環(huán) 路集PR，同時(shí)將PR中涉及路徑從PE和PD中去除。分析環(huán)路集PR中各路徑，是否存在相同節(jié) 點(diǎn)，如有，則可進(jìn)行嵌套，形成更大的環(huán)路。
[0094] 3)最長(zhǎng)路徑求解
[0095]以長(zhǎng)度優(yōu)先，尋找PE和PD中首或尾相同的可以連接的路徑，拼合成更長(zhǎng)的路徑，并 檢查中拼合路徑中是否有首或尾相同點(diǎn)，如有，進(jìn)一步拼合，得到最長(zhǎng)路徑集PL，并將PL中 涉及路徑從pe和ro中去除。
[0096] 4)減容路徑的取舍
[0097] 因減容配變改造更多的是涉及配變運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，可結(jié)合拆裝、購(gòu)置等成本進(jìn)一 步分析，將路徑中不影響配變輪換次序的減容邊進(jìn)行取舍，以減少拆裝、購(gòu)置等成本。在算 法求解的路徑集中，分析出單向減容路徑以及路徑首端或末端為減容邊，即形如路徑{···， v a，vb，v。，···} (a，b，ce {1，2,…，n}，且8>13，13>(3)，可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)減容配變更換進(jìn)行取 舍，并根據(jù)舍去減容邊調(diào)整PE、PD、PR和PL中的路徑。。
[0098] 5) "推磨式"方法的輪換序列
[0099] "推磨式"方法中既涉及配變?cè)鋈荩采婕芭渥儨p容，可以執(zhí)行1)_4)，即由PE、PD、 PR和PL可得到"推磨式"方法的輪換序列X。對(duì)圖2和圖4的有向圖及其鄰接矩陣執(zhí)行1)-4) 后，相關(guān)路徑集和輪換序列X見(jiàn)表1，其中減容路徑取舍中舍去了 {V8，V5}。
[0100]表Γ推磨式"方法路徑集分析
[0102] 6) "階梯式"方法的輪換序列
[0103] "階梯式"方法中僅涉及增容或減容，可以執(zhí)行1)得到"階梯式"方法的輪換序列X， 對(duì)于增容而言，由原始PE得到輪換序列X。對(duì)圖3的有向圖及其鄰接矩陣執(zhí)行1)后，相關(guān)路徑 集和輪換序列X見(jiàn)表2。
[0104]表2 "階梯式"方法路徑集分析
[0106] 步驟3:利用有向圖和減容路徑取舍分析配變購(gòu)置需求和余留數(shù)量
[0107] 在不考慮改造過(guò)程中拆裝次數(shù)和延時(shí)，采用輪換策略對(duì)配變進(jìn)行改造時(shí)，各類(lèi)型 配變最少需新增的數(shù)量由進(jìn)線數(shù)減去出線數(shù)獲得。對(duì)應(yīng)到鄰接矩陣A中，各節(jié)點(diǎn)進(jìn)線減去出 線的計(jì)算公式為：
[0109]如果ξ,為正數(shù)表示輪換前需要購(gòu)置的數(shù)量，如果|,為負(fù)數(shù)表示輪換后余留的配變 數(shù)量。然后，結(jié)合減容路徑的取舍調(diào)整配變購(gòu)置需求，如果路徑中去掉一條減容邊，則減容 邊相應(yīng)需要購(gòu)置配變的數(shù)量減1，而相應(yīng)余留配變的數(shù)量也相應(yīng)調(diào)整1。圖2配變輪換示例 中，"推磨式"方法配變購(gòu)置數(shù)量分析結(jié)果如表3所示。
[0110]表3"推磨式"方法配變購(gòu)置數(shù)量分析
[0112] 步驟4:結(jié)合環(huán)路和非環(huán)路分析路徑起始位置及優(yōu)先順序
[0113] 非環(huán)路徑配變輪換起始位置是路徑的尾配變。環(huán)路徑，是路徑上任意配變可以作 為起始位置，可結(jié)合購(gòu)置配變和備用配變所在位置進(jìn)行選取。同時(shí)，由于環(huán)路不消耗配變， 屬于優(yōu)先輪換的路徑。
[0114] 步驟5:結(jié)合配變輪換原則基于成本評(píng)估輪換序列
[0115] 從配變運(yùn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性，以及配變購(gòu)置成本、安裝成本、閑置成本等方面分析 配變輪換原則，認(rèn)為可以從以下四個(gè)方面進(jìn)行考慮：（a)滿(mǎn)足增容配變需求；（b)拆裝次數(shù) 少；（c)消耗配變少；（d)輪換后余留配變少。
[0116] 結(jié)合配變輪換原則，采用成本的方式評(píng)估配變輪換序列，主要包括配變?cè)鋈菸磳?shí) 施形成的停電成本Ci、配變拆裝形成的工程成本C 2、配變拆裝形成的停電成本C3、配變購(gòu)置 成本C4、配變閑置成本C5等。
[0117]統(tǒng)計(jì)輪換序列中未覆蓋的增容邊，得到節(jié)點(diǎn)集合UXT={uxtk}，uxtk為未覆蓋的增 容邊的入節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的配變。利用？〇(^函數(shù)分析各臺(tái)配變的停電損失，得到配變?cè)鋈菸磳?shí) 施形成的停電成本Cl。可從平均負(fù)載率、額定容量、損毀停電時(shí)長(zhǎng)等計(jì)算配變停電損失。
[0119] POCi(uxtk) =uxtk額定容量Xuxtk平均負(fù)載率X
[0120] uxtk損毀停電時(shí)長(zhǎng)X電價(jià)ΧαΧβ
[0121] 其中，α為功率因子，通常取0.95-1.0之間，β為停電影響因子，取值不小于1.0。
[0122] 統(tǒng)計(jì)輪換序列X中配變拆裝次數(shù)DAT，結(jié)合實(shí)際情況給出每次配變拆裝平均成本 DAP，從而得到配變拆裝形成的工程成本C2。
[0123] C2 = DATXDAP
[0124] 配變拆裝會(huì)造成停電，利用函數(shù)P0C2結(jié)合實(shí)際配變拆裝時(shí)間、額定容量和平均負(fù) 載率等計(jì)算配變拆裝形成的停電成本C 3。
[0126] P0C2(xti) =xti拆裝停電時(shí)間X xti額定容量X xti平均負(fù)載率X電價(jià)X α
[0127] 其中，XT為輪換序列X中涉及改造的配變集合，xt為集合中的配變，α為功率因子， 通常取0.95-1.0之間。
[0128] 從輪換序列X中分析需購(gòu)置配變的型號(hào)和數(shù)量，從而估計(jì)出配變購(gòu)置成本C4。
[0130] 其中NewTi為所需購(gòu)置的配變型號(hào)，NTNi為相應(yīng)配變的數(shù)量，PTi為相應(yīng)配變的估 價(jià)。
[0131] 分析輪換序列X實(shí)施后余留配變的型號(hào)和數(shù)量，從而估計(jì)出配變閑置成本C5。
[0133] 其中IdleTi為輪換后閑置的配變型號(hào)，ITNi為相應(yīng)配變的數(shù)量，PTi為相應(yīng)配變的 估價(jià)。
[0134] 配變輪換序列實(shí)施后，形成的成本PTR估計(jì)為：
[0135] PTR = Ci+C2+C3+C4+C5
[0136] 可利用PTR分析不同輪換策略下輪換序列的成本，從而選擇合適的輪換序列。圖2 和圖3中，增容配變的需求相同的，在滿(mǎn)足增容配變更換的情況下，"推磨式"和"階梯式"給 出不同的輪換序列，見(jiàn)前面的分析，此時(shí)兩種方式下，配變拆裝次數(shù)、配變購(gòu)置數(shù)量以及配 變閑置都存在差異，可以利用PTR估計(jì)兩種方式的成本，從而選擇成本相對(duì)低的配變輪換方 式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于有向圖的配變輪換序列自動(dòng)生成及評(píng)價(jià)方法，其特征在于:包括W下步驟： (1) 根據(jù)配變?nèi)萘扛脑煨枨蠼⒂邢驁D及其關(guān)聯(lián)矩陣； (2) 基于有向圖求解輪換序列； (3) 利用有向圖和減容路徑取舍分析配變購(gòu)置需求和余留數(shù)量； (4) 結(jié)合環(huán)路和非環(huán)路分析路徑起始位置及優(yōu)先順序； (5) 結(jié)合配變輪換原則基于成本評(píng)估輪換序列。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于有向圖的配變輪換序列自動(dòng)生成及評(píng)價(jià)方法，其特征 在于，所述建立有向圖及其關(guān)聯(lián)矩陣中，節(jié)點(diǎn)編號(hào)順序與容量大小相對(duì)應(yīng)，引入虛節(jié)點(diǎn)V0， 有向圖兩節(jié)點(diǎn)間存在多邊現(xiàn)象，具體為： 按配變?nèi)萘康拇笮№樞駽1，C2,…，Cn(Ci<Cj，i<j)對(duì)配變編號(hào)得到有向圖的節(jié)點(diǎn)VI， V2,…，Vn，表示有η種容量的配變參與輪換，并設(shè)置一個(gè)虛節(jié)點(diǎn)V0,從而形成有向圖G的頂點(diǎn) ^V={v〇,Vl,V2,-",Vn}； 有向圖G中，有向邊eij = (Vi，Vj)表示某一位置的配變，需由現(xiàn)有容量Ci更換成容量Cj。 (Vi, Vj)中，如果Vi聲V0,則容量為Ci的被更換下來(lái)的配變可繼續(xù)使用;如果Vi = VO,則表示某 處的配變報(bào)廢后，需要一個(gè)容量為Cj的配變，或者某處可W并列一個(gè)容量為Cj的配變;如果 Vj = V0，表示拆下一個(gè)容量為Cj的配變可重新利用； 根據(jù)配變?cè)鋈莺蜏p容的需求，建立有向圖G的鄰接矩陣A=(aij)(n+l)X(n+l)，其中k為頂點(diǎn)Vi鄰接到頂點(diǎn)Vj邊的條數(shù)，表示存在k臺(tái)配變需要從容量Ci更換到容量Cj。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于有向圖的配變輪換序列自動(dòng)生成及評(píng)價(jià)方法，其特征 在于，所述求解輪換序列中，在分析有向圖中增容/減容單向路徑集的基礎(chǔ)上，將單向路徑 相連分析其中的環(huán)路和最長(zhǎng)路徑，具體為： 一臺(tái)配變需要更換容量時(shí)，在有向圖中存在一條由VI指向V撕邊eu，如果i<j，則該條 邊為增容邊;如果i > j，則該條邊為減容邊； 采用有向圖中兩節(jié)點(diǎn)連通性的求解算法，即布爾矩陣運(yùn)算求解有向圖可達(dá)矩陣算法， 分析兩節(jié)點(diǎn)間的連通性;將多邊連通圖鄰接矩陣改為布爾矩陣，不斷求解存在的最長(zhǎng)增容/ 減容單向路徑，獲得增容路徑集PE和減容路徑集PD;連通的兩點(diǎn)之間存在多條邊，為避免同 一條邊重復(fù)計(jì)算，求解一條路徑后，路徑相關(guān)邊的au減1; 利用增容/減容單方路徑求解環(huán)路，尋找PE和PD中起點(diǎn)和終點(diǎn)相同的路徑，形成環(huán)路集 PR，同時(shí)將PR中設(shè)及的路徑從PE和PD中去除；分析PR中各路徑，是否存在相同節(jié)點(diǎn)，如有，貝U 可進(jìn)行嵌套，并調(diào)整PR; W長(zhǎng)度優(yōu)先，尋找PE和PD中首或尾相同的可W連接的路徑，拼合成更長(zhǎng)的路徑，并檢查 中拼合路徑中是否有首或尾相同點(diǎn)，如有，進(jìn)一步拼合，得到最長(zhǎng)路徑集化，并將化設(shè)及的 路徑從PE和PD中去除； 結(jié)合拆裝、購(gòu)置成本進(jìn)一步分析，將PE、PD、PR和化中不影響配變輪換次序的減容邊進(jìn) 行取舍，并根據(jù)舍去的減容邊調(diào)整PE、PD、PR和化中的路徑； 配變輪換中"推磨貴'方法配變輪換序列由PE、PD、PR和化得到;配變輪換中"階梯式"方 法利用原始PE得到配變輪換序列。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于有向圖的配變輪換序列自動(dòng)生成及評(píng)價(jià)方法，其特征 在于，所述配變購(gòu)置需求和余留數(shù)量中，各類(lèi)型配變最少需新增的數(shù)量由進(jìn)線數(shù)減去出線 數(shù)獲得;對(duì)應(yīng)到鄰接矩陣A中，各節(jié)點(diǎn)進(jìn)線減去出線的計(jì)算公式為：如果ξι為正數(shù)表示輪換前需要購(gòu)置的數(shù)量，如果ξι為負(fù)數(shù)表示輪換后余留的配變數(shù)量， 并結(jié)合減容路徑的取舍調(diào)整配變購(gòu)置需求和余留的配變數(shù)量。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于有向圖的配變輪換序列自動(dòng)生成及評(píng)價(jià)方法，其特征 在于，所述路徑起始位置及優(yōu)先順序分析中，非環(huán)路徑配變輪換起始位置是路徑的尾配變； 環(huán)路上任意配變可W作為起始位置，可結(jié)合購(gòu)置配變和備用配變所在位置進(jìn)行選取，并將 環(huán)路作為優(yōu)先輪換的路徑。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于有向圖的配變輪換序列自動(dòng)生成及評(píng)價(jià)方法，其特征 在于，所述配變輪換原則包括滿(mǎn)足增容配變需求、拆裝次數(shù)少、消耗配變少和輪換后余留配 變少。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于有向圖的配變輪換序列自動(dòng)生成及評(píng)價(jià)方法，其特征 在于，所述采用成本的方式評(píng)估配變輪換序列，包括配變?cè)鋈菸磳?shí)施形成的停電成本、配變 拆裝形成的工程成本、配變拆裝形成的停電成本、配變購(gòu)置成本和配變閑置成本。
【文檔編號(hào)】G06Q50/06GK106097142SQ201610420518
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日 公開(kāi)號(hào)201610420518.X, CN 106097142 A, CN 106097142A, CN 201610420518, CN-A-106097142, CN106097142 A, CN106097142A, CN201610420518, CN201610420518.X
【發(fā)明人】胡蕾, 辛建波, 范瑞祥, 夏永洪, 紀(jì)清照, 曹蓓
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