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配电网络的网络建模是配电管理系统(DMS)的基础，但国内适合配电网络结构特点的网络建模方法还不多。
当前配电网络建模存在的问题
目前国内外一些著名的DMS产品中，采用与输电网相同的网络数据库结构和建模方法。这样不可避免地带来下列问题：首先，由于配电网包含多个电压等级，其中配电馈线为辐射状结构，为了它的建模必须定义在大量物理上并不存在的“虚接点”，以描述馈线各元件之间的电气连接，因此必然使配电网络数据库更为庞大，加重用户建立和维护网络数据库的工作量。其次，在某些DMS应用(如网络重构，故障检测，隔离与恢复，馈线负荷预测)中要求考虑馈线的特定结构和电气接线，然而按输电网建模方法建立的网络数据库不能直接提供这些数据。第三，为了将来与地理信息系统(GIS)和设备管理系统(FM)集成，应该提供在一般意义上设计的适合辐射状配电网络结构特点的统一网络数据库。第四，随着我国社会经济发展，电力建设规模不断扩大，接入设备、用户越来越复杂，对配电网络可靠性要求越来越高，环网、复杂网络连接结构愈来愈多，网络层次结构、拓扑分析不仅与电压等级而且也与用户性质、设备类型有关。这些情况说明，对配电网应该采用与输电网有所不同的网络建模方法及结线分析策略，以适应DMS开发的需要。
配电网络特点
配电网主要是由与变电站低压侧相连的断路器、馈线段(架空线、地下电缆)、柱上开关、以及负荷变压器、复杂的用户群组成。其线路分布广、系统变化快、设备种类多、整体布局乱。
配电网中线路的走向以及配电设施和用户的分布具有明显的地理特征，生产管理中的实际操作如线路改造、故障检查和用户业扩都依赖于长度、距离、范围和相对位置。他们在地理上各有特点，呈现典型的点、线和面的地理分布特征。
配电网处理的对象在地理上所呈现的点、线、面的分布不是孤立存在的，它们在地理和逻辑上存在着逻辑上的密切关系。点点间存在杆塔距离问题；点线间存在变压器、开关刀闸的挂靠问题；点面间存在用户专变的隶属问题，等等。
配电网络建模思路
配电网的点、线、面存在着层次化管理(如变电站属于最高层，向下是架空线、杆塔，杆塔向下管理杆上开关、变压器等)、地域相对输电网比较集中、拓扑结构复杂(电流的方向性流动使配电网的拓扑结构是不完整的节点一弧段一面型拓扑，它不具有面型拓扑结构，只具有节电和弧段；其节点有方向性、不对等性，弧段则具有方向性。因此，我们设计以下配电网络模型：
1、在数据库结构中，引人母线、分段、线路、用户类等分别用以描述变电站母线、配电馈线，馈线段和电源(输电网部分)。这种数据库结构实际上扩展了电压等级的范围，使其进一步包含馈线和馈线段。此外，在馈线与元件之间定义了一个层次关系，以描述辐射状馈线模型。利用这种建模方法，既可避免引入大量“虚电站”，又可提供特定馈线结构。
2、综合考虑配电网的特点，建立模型时应该建立一个对网络拓扑起到关键作用的模型。网络中的关键节点是对网络拓扑有重要影响的节点。将不影响拓扑的点设计为复杂边上的点，影响拓扑的点设计为复杂边的端点等方式将最适合配电网络的模型建立。
3、对于配电网的供电源头，可加入电源类描述配电系统的供电电源(输电部分)。可以认为配电系统的供电电源直接以变电站或者变电站出线开关为源头就比较合适。这是因为：1)无需添加新的供电源头；2)满足配电系统拓扑分析的要求。
配电网络模型定义
通过以上研究，我们根据所述的配电网主要包括变电站(电源)、开闭所、线路(架空线、电缆)、杆塔、变压器、开关刀闸等及连接在变压器上的各类电力用户单位，将配电网络分为线段，设备，结构，用户和服务四大对象。我们采用面向对象的方法，定义SimpleJunction(简单节点)，Compl~-xEdge(复杂边)，Object(对象)，Structure(结构)，描述配电网中的设备佣户、线路、附件等，定义RelationshipClass指明线路与设备、线路与用户、线路与线路之间的多对多连接、交叉关系。以下是各部分的详细定义。
1、线段：指配电网络中的电力线路(包括变电站母线、架空线和电缆等线状物体)，线段可以分成简单边、复杂边或对象等几种。人们可以随意对线路分段。我们定义一个拓扑级的抽象类，它决定哪些设备(点)可以被附加在复杂边(线段)上，所有的子类继承这些属性。线段模型见图4-10所示。
2、设备：设备包括可视作点状对象的电力设备和电网保护控制设备对象。点对象包括变压器、线路上的过流保护、开关设备；电网保护控制设备对象主要指各种变电站内保护、控制机构，如重合器、继电保护、母线隔离开关等设备对象和操控对象。设备可以是集中设备的组合，如断路器和熔断器经常配合使用。设备模型见图4～11所示
3、结构：用于定义配电网络所有构件所包含的公共特征、属性的抽象类，它也是所有构件对象的顶级类。他的子类包括配电网中的非空间性特性和相关对象。它的子类可以是变电站，线路附件或包含安装、检查等操作行为对象。可以在支撑件和检查对象之间建立关系以记录维护信息。结构数据模型可分为地上、地表结构和地下结构。
4、用户和服务：用于定义连接到配电网中以获取电能的居民户、商业用户、工厂等电能消耗单位。连接在配电网中的服务点和用户电表这样的对象都可以用简单节点来表示。
这些数据模型把复杂的网络对象化，大大减少了数据库的数据存储，减轻了建立和维护数据库的工作量，优化了网络拓扑，使数据便于扩充和进行拓扑分析，为建设适合配电网的地理信息系统和配电网信息系统打下了基础。
参考文献：
[1]肖乐斌，钟耳顺，刘纪远等，面向对象整体GIS数据模型的设计与实现，2002
[2]翟晓芳，詹长根，肖志峰，面向对象的配电GIS系统空间数据模型与组织，《北京测绘》，2004年第2期，2004.4
[3]王海滨，基于地区配电网络的网络建模和拓扑分析，华北电力大学硕士论文，2003
[4]http://www.esri.com
作者单位：马 季 陕西省地方电力集团有限公司
马 颖 朱新刚 陕西省泾阳县电力局
当前配电网络建模存在的问题
目前国内外一些著名的DMS产品中，采用与输电网相同的网络数据库结构和建模方法。这样不可避免地带来下列问题：首先，由于配电网包含多个电压等级，其中配电馈线为辐射状结构，为了它的建模必须定义在大量物理上并不存在的“虚接点”，以描述馈线各元件之间的电气连接，因此必然使配电网络数据库更为庞大，加重用户建立和维护网络数据库的工作量。其次，在某些DMS应用(如网络重构，故障检测，隔离与恢复，馈线负荷预测)中要求考虑馈线的特定结构和电气接线，然而按输电网建模方法建立的网络数据库不能直接提供这些数据。第三，为了将来与地理信息系统(GIS)和设备管理系统(FM)集成，应该提供在一般意义上设计的适合辐射状配电网络结构特点的统一网络数据库。第四，随着我国社会经济发展，电力建设规模不断扩大，接入设备、用户越来越复杂，对配电网络可靠性要求越来越高，环网、复杂网络连接结构愈来愈多，网络层次结构、拓扑分析不仅与电压等级而且也与用户性质、设备类型有关。这些情况说明，对配电网应该采用与输电网有所不同的网络建模方法及结线分析策略，以适应DMS开发的需要。
配电网络特点
配电网主要是由与变电站低压侧相连的断路器、馈线段(架空线、地下电缆)、柱上开关、以及负荷变压器、复杂的用户群组成。其线路分布广、系统变化快、设备种类多、整体布局乱。
配电网中线路的走向以及配电设施和用户的分布具有明显的地理特征，生产管理中的实际操作如线路改造、故障检查和用户业扩都依赖于长度、距离、范围和相对位置。他们在地理上各有特点，呈现典型的点、线和面的地理分布特征。
配电网处理的对象在地理上所呈现的点、线、面的分布不是孤立存在的，它们在地理和逻辑上存在着逻辑上的密切关系。点点间存在杆塔距离问题；点线间存在变压器、开关刀闸的挂靠问题；点面间存在用户专变的隶属问题，等等。
配电网络建模思路
配电网的点、线、面存在着层次化管理(如变电站属于最高层，向下是架空线、杆塔，杆塔向下管理杆上开关、变压器等)、地域相对输电网比较集中、拓扑结构复杂(电流的方向性流动使配电网的拓扑结构是不完整的节点一弧段一面型拓扑，它不具有面型拓扑结构，只具有节电和弧段；其节点有方向性、不对等性，弧段则具有方向性。因此，我们设计以下配电网络模型：
1、在数据库结构中，引人母线、分段、线路、用户类等分别用以描述变电站母线、配电馈线，馈线段和电源(输电网部分)。这种数据库结构实际上扩展了电压等级的范围，使其进一步包含馈线和馈线段。此外，在馈线与元件之间定义了一个层次关系，以描述辐射状馈线模型。利用这种建模方法，既可避免引入大量“虚电站”，又可提供特定馈线结构。
2、综合考虑配电网的特点，建立模型时应该建立一个对网络拓扑起到关键作用的模型。网络中的关键节点是对网络拓扑有重要影响的节点。将不影响拓扑的点设计为复杂边上的点，影响拓扑的点设计为复杂边的端点等方式将最适合配电网络的模型建立。
3、对于配电网的供电源头，可加入电源类描述配电系统的供电电源(输电部分)。可以认为配电系统的供电电源直接以变电站或者变电站出线开关为源头就比较合适。这是因为：1)无需添加新的供电源头；2)满足配电系统拓扑分析的要求。
配电网络模型定义
通过以上研究，我们根据所述的配电网主要包括变电站(电源)、开闭所、线路(架空线、电缆)、杆塔、变压器、开关刀闸等及连接在变压器上的各类电力用户单位，将配电网络分为线段，设备，结构，用户和服务四大对象。我们采用面向对象的方法，定义SimpleJunction(简单节点)，Compl~-xEdge(复杂边)，Object(对象)，Structure(结构)，描述配电网中的设备佣户、线路、附件等，定义RelationshipClass指明线路与设备、线路与用户、线路与线路之间的多对多连接、交叉关系。以下是各部分的详细定义。
1、线段：指配电网络中的电力线路(包括变电站母线、架空线和电缆等线状物体)，线段可以分成简单边、复杂边或对象等几种。人们可以随意对线路分段。我们定义一个拓扑级的抽象类，它决定哪些设备(点)可以被附加在复杂边(线段)上，所有的子类继承这些属性。线段模型见图4-10所示。
2、设备：设备包括可视作点状对象的电力设备和电网保护控制设备对象。点对象包括变压器、线路上的过流保护、开关设备；电网保护控制设备对象主要指各种变电站内保护、控制机构，如重合器、继电保护、母线隔离开关等设备对象和操控对象。设备可以是集中设备的组合，如断路器和熔断器经常配合使用。设备模型见图4～11所示
3、结构：用于定义配电网络所有构件所包含的公共特征、属性的抽象类，它也是所有构件对象的顶级类。他的子类包括配电网中的非空间性特性和相关对象。它的子类可以是变电站，线路附件或包含安装、检查等操作行为对象。可以在支撑件和检查对象之间建立关系以记录维护信息。结构数据模型可分为地上、地表结构和地下结构。
4、用户和服务：用于定义连接到配电网中以获取电能的居民户、商业用户、工厂等电能消耗单位。连接在配电网中的服务点和用户电表这样的对象都可以用简单节点来表示。
这些数据模型把复杂的网络对象化，大大减少了数据库的数据存储，减轻了建立和维护数据库的工作量，优化了网络拓扑，使数据便于扩充和进行拓扑分析，为建设适合配电网的地理信息系统和配电网信息系统打下了基础。
参考文献：
[1]肖乐斌，钟耳顺，刘纪远等，面向对象整体GIS数据模型的设计与实现，2002
[2]翟晓芳，詹长根，肖志峰，面向对象的配电GIS系统空间数据模型与组织，《北京测绘》，2004年第2期，2004.4
[3]王海滨，基于地区配电网络的网络建模和拓扑分析，华北电力大学硕士论文，2003
[4]http://www.esri.com
作者单位：马 季 陕西省地方电力集团有限公司
马 颖 朱新刚 陕西省泾阳县电力局