一種用于配電網區(qū)段劃分的并行搜索方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的一種方法，具體涉及一種用于配電網區(qū)段劃分的并行搜索方法。本發(fā)明所提供的方法針對輻射狀配電網開發(fā)，從多條饋線段出發(fā)進行搜索，多個探頭沿著饋線段和開關搜索節(jié)點。如果兩個線程的探頭發(fā)生“碰撞”，即先有一個探頭對節(jié)點進行了加鎖，而后一個探頭觸碰該節(jié)點時，不能操作該節(jié)點，而要沿著此探頭的遞歸路徑回撤至遞歸路徑上最近一個開關外側的節(jié)點，即回撤路徑上該開關的第二個節(jié)點，這樣的處理模式可以保證線程安全，且保證區(qū)段的完整性，多線程不會將任何一個完整的區(qū)段割裂。本發(fā)明解決了配電網區(qū)段的實時劃分以及難以在十秒這個時間尺度完成的問題。
【專利說明】—種用于配電網區(qū)段劃分的并行搜索方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的一種方法，具體涉及一種用于配電網區(qū)段劃分的并行搜索方法。
【背景技術】
[0002]配電網的基礎元件類型包括母線、饋線段、斷路器、負荷開關、刀閘、配電變壓器等等，種類繁多，過于瑣碎，難以直接用于配電網的電氣計算。必須將配電網劃分區(qū)段，以區(qū)段為單位方可進行可靠性、在線風險等計算，即配電網區(qū)段劃分是一項基礎技術。
[0003]對于具有千條饋線級別的大規(guī)模配電網(如我國一線城市和部分省會城市的配電網)，進行配電網區(qū)段的實時劃分極具挑戰(zhàn)性，往往難以在十秒這個時間尺度完成。
【發(fā)明內容】
[0004]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于配電網區(qū)段劃分的并行搜索方法，該方法解決了配電網區(qū)段的實時劃分以及難以在十秒這個時間尺度完成的問題，通過把饋線分區(qū)過程并行化，在保證線程安全的情況下使饋線分區(qū)算法獲得線性加速，以實現(xiàn)針對大規(guī)模配電網若干秒級別的饋線分區(qū)。
[0005]本發(fā)明的目的是采用下述技術方案實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明提供一種用于配電網區(qū)段劃分`的并行搜索方法，其改進之處在于，所述方法從多條饋線段出發(fā)進行搜索，多個探頭沿著饋線段和開關搜索節(jié)點；所述方法包括下述步驟:
[0007](I)設定并行分區(qū)的線程數(shù)為N，設定全局編號變量為m，將所有節(jié)點的所屬區(qū)段號初始化為-1 ;
[0008](2)任意選定N條饋線段U V..in，并相應開啟N個線程；
[0009](3)每個線程從對應饋線段的任一節(jié)點P出發(fā)并發(fā)執(zhí)行深度遞歸搜索；
[0010](4)對于任一線程，判斷線程的回撤信號是否為true ；
[0011](5)遍歷當前探頭所處節(jié)點P所連接的未經遍歷過的饋線段和開關，得到其對側節(jié)點，若均已遍歷完則返回上一層遞歸；
[0012](6)對于線程的節(jié)點k，如果探頭未處于加鎖的節(jié)點且處于區(qū)段號為-1的節(jié)點，即未發(fā)生并行“碰撞”，則進入下一步；否則，設定線程的回撤信號為true，并返回上一層遞歸；
[0013](7)對探頭所處的節(jié)點k加鎖；
[0014](8)給全局編號變量m加鎖，判斷節(jié)點η與上一個節(jié)點是否由開關相連；如果是，則遞增m，并設定探頭所處節(jié)點的區(qū)段號為m ;否則直接設定探頭所處節(jié)點的區(qū)段號為m ；
[0015](9)給全局編號變量m解鎖，給探頭所處的節(jié)點解鎖；
[0016](10)以節(jié)點k為輸入進入下一層遞歸。
[0017]進一步地，所述步驟(1)中，線程數(shù)為N ^ I ;全局編號變量m的初始值為O ;所述步驟(2)中，設定N個線程的回撤信號均為true。
[0018]進一步地，所述步驟(3)中，深度遞歸搜索的過程為沿著饋線段與開關查找節(jié)點的過程。
[0019]進一步地，所述步驟(4)中，若線程的回撤信號為true，則判斷回撤路徑上是否經歷一個開關，若是則設定線程的回撤信號為false，并進入步驟(5);否則，返回上一層遞歸；
[0020]若線程的回撤信號為false，則直接進入步驟(5)。
[0021]進一步地，所述步驟(5)中，如果對側節(jié)點的區(qū)段號等于-1，則以對側節(jié)點為輸入執(zhí)行遞歸，遍歷結束后即退出本次遞歸。
[0022]進一步地于，所述步驟(6)中，如果探頭處于加鎖的節(jié)點，即兩個線程的探頭發(fā)生“碰撞”，則該探頭沿著遞歸路徑執(zhí)行回撤:回撤至遞歸路徑上最近一個開關外側的節(jié)點，即回撤路徑上最近一個開關的第二個節(jié)點。
[0023]與現(xiàn)有技術比，本發(fā)明達到的有益效果是:
[0024]1、本發(fā)明通過把饋線分區(qū)過程并行化，在保證線程安全的情況下使饋線分區(qū)算法獲得線性加速，以實現(xiàn)針對大規(guī)模配電網若干秒級別的饋線分區(qū)。
[0025]2、本發(fā)明提供的方法經過實踐驗證，能夠準確劃分區(qū)段，且搜索效率較高，完全滿足運行階段對實時性的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明提供的用于配電網區(qū)段劃分的并行搜索方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0028]一、下面對本發(fā)明出現(xiàn)的技術名詞進行解釋:
[0029]端子:饋線段、開關、配變的物理端點。
[0030]節(jié)點:兩個或多個連接在一起的端子構成一個節(jié)點。
[0031]饋線段:為一段配電線路，在該段線路上電流大小和方向均不改變，而其兩端為電流大小或方向改變的地方。
[0032]饋線:一段配電線路，始于變電站內變壓器二次側，至線路末端為止。
[0033]配變:負荷變壓器，可指代負荷。
[0034]區(qū)段:開關或饋線末端所包圍的元件的最小集合。
[0035]深度:為節(jié)點、計算母線的屬性，以大于等于O的整數(shù)表征元件與電源的電氣距離遠近。電源節(jié)點及其對應計算母線的深度為0，深度越小則表示元件到電源的電氣距離越近。
[0036]探頭:進行深度遞歸搜索時，當前所試探的元件即探頭所在。
[0037]加鎖:一個元件或變量加鎖意味著只有對其進行加鎖的線程可以對其進行操作(如設定屬性等)，其它線程不能對其進行操作。
[0038]解鎖:解除對元件或變量的鎖定。
[0039]二、進行配電網區(qū)段劃分所需的數(shù)據(jù)為符合國家電網公司SG-CM標準的數(shù)據(jù):[0040]( I)配電網所有節(jié)點的ID信息；
[0041](2)配電網所有饋線段的ID及端子信息；
[0042](3)配電網所有斷路器和負荷開關的ID及端子信息；
[0043](4)配電網節(jié)點與端子的對應關系。
[0044]本發(fā)明提供的用于配電網區(qū)段劃分的并行搜索方法，從多條饋線段出發(fā)進行搜索，多個探頭沿著饋線段和開關搜索節(jié)點，如果兩個線程的探頭發(fā)生“碰撞”，即先有一個探頭對節(jié)點進行了加鎖，而后一個探頭觸碰該節(jié)點時，不能操作該節(jié)點，而要沿著此探頭的遞歸路徑回撤至遞歸路徑上最近一個開關外側的節(jié)點(即回撤路徑上該開關的第二個節(jié)點)。這樣的處理模式可以保證線程安全，且保證區(qū)段的完整性——多線程不會將任何一個完整的區(qū)段割裂。
[0045]并行搜索方法的流程圖如圖1所示，包括下述步驟:
[0046](I)設定并行分區(qū)的線程數(shù)為N (N≥1)，設定全局編號變量為m (初始m=0)，將所有節(jié)點的所屬區(qū)段號初始化為-1;
[0047](2)任意選定N條饋線段V..in，并相應開啟N個線程；設定N個線程的回撤信號均為true。
[0048](3)每個線程從對應饋線段的任一節(jié)點P出發(fā)并發(fā)執(zhí)行深度遞歸搜索；搜索的過程為沿著饋線段與開關查找節(jié)點的過程。
[0049](4)對于任一線程，判斷線程的回撤信號是否為true ;若線程的回撤信號為true，則判斷回撤路徑上是否經歷一個開關，若是則設定線程的回撤信號為false，并進入步驟
(5);否則，返回上一層遞歸；
[0050]若線程的回撤信號為false，則直接進入步驟(5)。
[0051](5)遍歷當前探頭所處節(jié)點P所連接的未經遍歷過的饋線段和開關，得到其對側節(jié)點，若均已遍歷完則返回上一層遞歸；如果對側節(jié)點的區(qū)段號等于-1，則以對側節(jié)點為輸入執(zhí)行遞歸，遍歷結束后即退出本次遞歸。
[0052](6)對于線程的節(jié)點k，如果探頭未處于加鎖的節(jié)點且處于區(qū)段號為-1的節(jié)點(即未發(fā)生并行“碰撞”)，則進入下一步；否則，設定線程的回撤信號為true，并返回上一層遞歸；如果探頭處于加鎖的節(jié)點(即兩個線程的探頭發(fā)生“碰撞”)，則該探頭沿著遞歸路徑執(zhí)行回撤:回撤至遞歸路徑上最近一個開關外側的節(jié)點(即回撤路徑上該開關的第二個節(jié)點)。
[0053]( 7 )對探頭所處的節(jié)點k加鎖；
[0054](8)給全局編號變量m加鎖，判斷節(jié)點η與上一個節(jié)點是否由開關相連；如果是，則遞增m，并設定探頭所處節(jié)點的區(qū)段號為m ;否則直接設定探頭所處節(jié)點的區(qū)段號為m ；
[0055](9)給全局編號變量m解鎖，給探頭所處的節(jié)點解鎖；
[0056](10)以節(jié)點k為輸入進入下一層遞歸。
[0057]本發(fā)明所提供的方法針對輻射狀配電網開發(fā)，本發(fā)明解決了配電網區(qū)段的實時劃分以及難以在十秒這個時間尺度完成的問題，通過把饋線分區(qū)過程并行化，在保證線程安全的情況下使饋線分區(qū)算法獲得線性加速，以實現(xiàn)針對大規(guī)模配電網若干秒級別的饋線分區(qū)。
[0058]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種用于配電網區(qū)段劃分的并行搜索方法，其特征在于，所述方法從多條饋線段出發(fā)進行搜索，多個探頭沿著饋線段和開關搜索節(jié)點；所述方法包括下述步驟: (1)設定并行分區(qū)的線程數(shù)為N，設定全局編號變量為m，將所有節(jié)點的所屬區(qū)段號初始化為-1 ; (2)任意選定N條饋線段UV..in，并相應開啟N個線程； (3)每個線程從對應饋線段的任一節(jié)點P出發(fā)并發(fā)執(zhí)行深度遞歸搜索； (4)對于任一線程，判斷線程的回撤信號是否為true； (5)遍歷當前探頭所處節(jié)點P所連接的未經遍歷過的饋線段和開關，得到其對側節(jié)點，若均已遍歷完則返回上一層遞歸； (6)對于線程的節(jié)點k，如果探頭未處于加鎖的節(jié)點且處于區(qū)段號為-1的節(jié)點，即未發(fā)生并行“碰撞”，則進入下一步；否則，設定線程的回撤信號為true，并返回上一層遞歸； (7)對探頭所處的節(jié)點k加鎖； (8)給全局編號變量m加鎖，判斷節(jié)點η與上一個節(jié)點是否由開關相連；如果是，則遞增m，并設定探頭所處節(jié)點的區(qū)段號為m ;否則直接設定探頭所處節(jié)點的區(qū)段號為m ； (9)給全局編號變量m解鎖，給探頭所處的節(jié)點解鎖； (10)以節(jié)點k為輸入進入下一層遞歸。
2.如權利要求1所述的并行搜索方法，其特征在于，所述步驟(I)中，線程數(shù)為NSI ；全局編號變量m的初始值為O ;所述步驟(2)中，設定N個線程的回撤信號均為true。
3.如權利要求1所述的并行搜索方法，其特征在于，所述步驟(3)中，深度遞歸搜索的過程為沿著饋線段與開關查找節(jié)點的過程。
4.如權利要求1所述的并行搜索方法，其特征在于，所述步驟(4)中，若線程的回撤信號為true，則判斷回撤路徑上是否經歷一個開關，若是則設定線程的回撤信號為false，并進入步驟(5);否則，返回上一層遞歸； 若線程的回撤信號為false，則直接進入步驟(5)。
5.如權利要求1所述的并行搜索方法，其特征在于，所述步驟(5)中，如果對側節(jié)點的區(qū)段號等于-1，則以對側節(jié)點為輸入執(zhí)行遞歸，遍歷結束后即退出本次遞歸。
6.如權利要求1所述的并行搜索方法，其特征在于，所述步驟(6)中，如果探頭處于加鎖的節(jié)點，即兩個線程的探頭發(fā)生“碰撞”，則該探頭沿著遞歸路徑執(zhí)行回撤:回撤至遞歸路徑上最近一個開關外側的節(jié)點，即回撤路徑上最近一個開關的第二個節(jié)點。
【文檔編號】H02J4/00GK103618342SQ201310613339
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權日:2013年11月27日
【發(fā)明者】馬康, 劉軍, 劉海濤, 呂廣憲 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院, 國網遼寧省電力有限公司