电力系统网络拓扑结构分析_(3)
华中科技大学博士学位论文
1 绪论
1.1 问题的提出
根据系统学原理，结构和功能是任何一个系统都存在的两种属性，系统的结构和功能相互联系、相互影响。结构决定功能，规定、制约着功能的性质和水平，限制着功能的范围和大小；功能是结构的外在表现，结构的改变往往伴随着功能的改变[1]。例如在力学中，用同样三根木条，当用钉子把它们分别钉为字母“N”、“H”和“A”的形状时，其稳定性有很大差别。同样地，电网的拓扑结构将对电力系统的稳定性产生直接影响[2-4]，合理的电网结构能为其本身的可靠性提供物质基础，减少电网发生重大事故的可能性，或者能快速灵活地从事故状态恢复到正常状态。因此，分析和研究电力系统网络拓扑结构，对于理解、掌握电力系统静态和动态行为[5]、保障电力系统安全稳定运行具有重要的意义。
电力系统是由发电机、变电站、输电线及负荷等电力元件按一定形式联结成的总体，其电气运行性能受到两个约束，即元件特性的约束和联结关系的约束(拓扑约束)。当不考虑网络中元件的特性，即各支路的物理参数，网络可以抽象成一些支路及由它们联结成的节点组成的几何图形。综合考虑电力系统的元件特性约束和联结关系约束，电网实际上包含了两类拓扑结构：几何拓扑和物理拓扑。几何拓扑反映了电网设备的几何连接状态，物理拓扑则体现了电网元件物理上的电气耦合关系。电力系统网络拓扑结构分析一般分为以下两个方面的内容：
①电力系统几何网络拓扑结构的建立。根据开关状态把各种设备连接的电网表示成能用于电力系统分析计算的节点—支路几何连接关系模型，并且识别相互连通孤立的子系统，是电力系统物理分析、计算和研究的基础。
②研究和利用电网拓扑结构，挖掘拓扑结构和物理功能之间的内在联系，从而方便和简化电力系统分析和控制。网络拓扑结构是电力系统分析和控制的宝贵资源，电力系统中的很多问题与网络拓扑结构有着紧密的联系，如链式狭长电网结构与暂态稳定问题密切相关[6]；网络拓扑的结构特点可以为许多问题的处理和实际应用提供便利，如无功电压的分层分区控制[7-8]；利用网络拓扑结构特点也可以有效提高电力系统
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问题分析的效率，如电力系统分析计算中的拓扑分解及网络分割[9-13]。另外，伴随着电网结构的发展，许多新的电力系统分析问题及难点也不断涌现出来，如高低压电磁环网中的安全稳定问题[14]、复杂环网整定计算中的保护配合问题[15-18]。
一个合理的电网结构是保证电力系统安全稳定运行的基本条件，而一个具有确定结构、拓扑变化较少的网络，其稳定性问题也要简单得多。然而实际电力系统却是一个动态变化的网络，由于负荷变化、设备维护、故障跳闸、主动优化等原因，电网拓扑结构常常发生变化，主要表现为系统元件及开关的运行方式变化，如线路、变压器、发电机等元件的投入或退出以及母联投切、开关倒闸等。即使是网络拓扑结构的局部变化，也可能导致输电线路过负荷、电压越限，过负荷设备在系统保护作用下可能退出运行，进而发展成为大范围电网结构变化，甚至出现大面积连锁反应性停电[19-22]，直接导致整个电力系统网络的瓦解和崩溃。为了保障电力系统安全稳定运行，消除运行方式及拓扑结构变化给电力系统运行带来的安全隐患，分析和研究各种运行方式及电网结构变化对系统运行的影响显得尤为重要。分析和研究各种运行方式及电网结构变化对电力系统的影响实际上也可以归为电力系统网络拓扑结构分析问题，相对于确定结构下的电力系统网络拓扑分析，研究变化拓扑结构下的电力系统问题要复杂得多。电力系统运行方式组合是具有典型代表性的这类问题。
电力系统的网络结构信息来源于电力系统元件之间的几何联结关系和电气物理耦合关系。不同的系统运行方式及网络拓扑结构表现为不同支路开断或闭合的组合，在数学表达上是一个庞大的组合问题。在电力系统基本的拓扑结构基础上，考虑可能的运行方式变化及其组合，根据特定的研究目标对各种运行方式进行排序，求取其中的极端运行方式或最优运行方式，本文将其称为电力系统运行方式组合研究。极端运行方式是指对电力系统运行及安全稳定影响最严重的运行方式。例如在电力系统静态安全分析、暂态稳定、电压稳定、保护整定等领域，需要从大量可能的预想事故中快速选取出对系统安全、稳定控制装置运行等影响最大的事故。这里所谓的事故是指一个或多个电力线路、变压器、发电机断开等，或者上述元件运行方式变化的组合，这些事故可能因系统发生故障、保护动作造成，也可能就是正常运行过程中出现的系统检修或调整方式，因此将其称为预想运行方式组合更为合理。另外一方面，通过运行方式组合，也可以寻求一种主动的运行方式控制策略，从而得到最优的系统运行方式以提高电网拓扑结构的安全性、经济性和鲁棒性，为电网规划、无功优化和经济调度
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等提供指导和参考。
继电保护装置是电力系统安全保障体系的重要组成部分。为了更好地保证电力系统网络具有一定的拓扑鲁棒性及安全性，继电保护装置及各种其他稳定控制设备的运行定值和保护范围也应该尽可能适应现代电力系统各种常见的运行方式及局部拓扑结构的变化。同时，继电保护的定值及相互配合也应该能够适应现代电网更为复杂的环网拓扑结构。随着电力工业的快速发展，大容量变压器、发电机组在电力系统中得到了广泛应用，大区域电网之间互联甚至全国联网逐步实现，电网规模不断扩大，电网结构日趋复杂，形成了交错嵌套、纷繁复杂的环网分布。同时，随着电力市场的进展，电力系统的发输配电各环节由统一管理、统一调度逐步转向双边合同交易和发电厂商的竞价上网，使得系统运行方式出现了诸多不确定因素。巨大的规模、复杂的结构、运行方式频繁且不确定的变化，对现有继电保护整定计算中的网络拓扑结构分析及运行组合方法提出了新的挑战。然而，目前普遍使用的大多数整定计算系统没有从根本上解决这些影响计算效率和定值准确性的关键问题。研究整定计算中的网络拓扑结构分析及运行方式组合方法，不仅对提高继电保护整定计算结果的准确性和整定计算的效率具有重要意义，对电力系统其他分析计算领域的研究也有着重要的参考价值。
鉴于以上情况，本文选择电力系统网络拓扑结构分析及运行方式组合为主要研究内容，侧重其在电力系统继电保护整定计算中的应用，对运行方式及电网拓扑变化下的保护定值计算及相关拓扑分析问题进行深入研究，并提出了相应的解决方法，以满足工程实际的需要、提高保护整定计算的效率及准确性。
1.2 电力系统拓扑结构分析问题及研究现状
图论是拓扑学的一个分支，它通过由点和线组成的图形，构成模拟物理系统的模型，并根据图的性质进行分析，提供研究各种系统的巧妙方法[5]。将电力系统抽象成一些支路和由它们联结成的节点组成的几何图形，利用图论知识对其进行拓扑结构分析可以很好地解决电力系统中的许多复杂问题，能够使人们对问题的理解更为透彻、并且方便计算机程序的实现，因此图论也成为了电力系统拓扑结构分析中最为重要的方法。应用图论分析电网络源于节点分析与回路分析。1847年，基尔霍夫应用图论的方法来分析电网络，奠定了现代电网络理论的基础，即电工原理中的基尔霍夫电流定
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律和基尔霍夫电压定律，这是第一次将图论应用于工程技术领域[5]。随后，基于图论的电力系统拓扑结构分析在电力系统得到了广泛应用。下面将电力系统拓扑结构分析分为四类问题分别进行介绍，最后重点对保护整定计算中的断点问题进行了介绍。
1.2.1路径搜索问题
图论表达了事物与事物之间的联系，其中的边描述了事物与事物之间的直接联接关系。对于一个给定的图，为了在整个网络范围内，对事物之间的关系进行深入的研究，往往需要对图进行搜索，不直接连接的点之间的联系表现为图中的路径。包括接线分析[23-24]、连通性判断[25-27]、系统拓扑的建立和跟踪[28-30]、功率追踪[31-34]等在内的很多电力系统拓扑分析问题都可以归结为图论中的路径搜索。例如，功率追踪是根据电力系统当前运行状态(由潮流计算求得)判断潮流的分布和流向，通常功率追踪的结果是要计算某发电机节点向某负荷节点传送的功率量。电力系统的潮流分布可以用加权有向图表示，为了研究任一个发电机节点对任一个负荷节点的功率贡献，需要确定两者之间所有的有向路径。深度优先搜索和广度优先搜索是比较常用和有效的路径判断、搜索方法。另外，通过节点关联矩阵逻辑自乘[24, 27, 35]的分析方法也可以实现路径搜索，其直观性较好，但是运算时间随节点数的平方增长，当网络规模较大时，其时间难以承受。
1.2.2回路分析问题
在图论中，始节点和末节点相同的路径称为回路。现代复杂电力系统的不断互联使得电网拓扑结构具有了交错嵌套、纷繁复杂的回路分布。为此，很多电力系统分析问题都需要进行回路分析。例如：在有些电力系统功率追踪算法中，要求不能出现环流，即需要判断电力潮流流向图中是否存在回路[31-34]；同一回路中的保护之间形成循环配合关系，复杂环网的存在增加了继电保护整定计算的困难，为此需要在整定计算中求取断点[13, 18]；不同电压等级线路通过两端变压器构成的电磁回路是电力系统安全稳定运行的重大安全隐患[36]；快速进行回路分析、辨识其中的关键输电断面，对于避免线路开断后造成的重载潮流转移，抑制大面积连锁事故的发展、蔓延具有重要的意义[120]；根据量测量表示成的回路矩阵，利用回路的线性组合分析可以检测其中的不良数据[37-38]。另外，回路分析在电力市场动态分区电价研究中也得到了应用[39]。
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1.2.3最短路径问题
应用图论相关算法，可以快速地求解网络图中任意两点之间的最短路径。路径寻优问题在电力系统中得到了广泛的应用[40-48]。这一问题可以和配电网的投资、运行费用等规划问题紧密联系起来，因而在配电网规划中得到了很好的应用[45-46]。将规划区域内的电源点和负荷点当作图的顶点，可能架设线路走廊处的交叉处称为交叉点，顶点和交叉点统称为节点，各个节点可能架设线路的走廊称为路径，以顶点为端点的路径当作图的边。各条路径和边上线路的建设费用和运行费用之和作为各条路径和边的权。所有顶点连接起来并且总权重最小的结果即对应总费用最小的配电网架规划方案。随着通信技术发展和GPS在电力系统中的应用，根据节点电压相量同步测量监视系统最弱传输路径，成为电压稳定分析和实时控制的一种可能手段[47]。电压稳定性以及潮流无解可以归结为某一条或几条薄弱输电通道超过其输送极限，当输电通道中某条支路首末节点之间电压降落的纵分量大到一定程度时，节点电压崩溃。因此电压稳定性指标可以采用输电通道中所有支路首末节点电压向量之间的某种差值和来描述，这种指标物理上表明了输电通道的鲁棒性[47-48]。对于复杂网络，整个系统的电压稳定性可以用所有输电通道中的最小指标(即对应最薄弱的输电通道)来衡量。最弱的输电通道的确定可以通过图论中的有向路径搜索以及最短路径求取方法来实现。
1.2.4 网络分解问题
现代电力系统逐渐形成了全国统一甚至跨国的大型联合系统。虽然近年来计算机、网络等硬件及软件水平得到了很大的提高，但是超大规模的电网结构仍然是实现电力系统在线、实时分析和控制的最大困难之一。基于图论将电网划分为若干个子网络，是缓解或解决该难题的一个重要手段。
①将网络分解为多个区域，区域电网分别进行局部优化控制，通过相互协调、控制，可以最终达到全网优化控制的目的。这种“分而治之”的思想体现在电力系统保护[49]、控制[78]等众多领域，其中以无功电压控制方面的研究和应用最为广泛[7-8, 50-51]。在电力系统中，大多数控制或扰动仅仅对其发生地点附近区域的运行状态有较大的影响，而系统其他大部分区域所受影响甚微。同样，无功电压问题也具有较强的区域性，对大型电网实行分区的无功电压控制是必要的和可行的。无功电压控制分区问题可以描述为一个典型的拓扑聚类问题，因此一般在定义了节点间的电气距离后，
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运用聚类分析方法对它进行研究。常用的两节点电气距离的定义为某一节点处的电压幅值变化对另一节点处的无功功率注入变化的灵敏度。将电气节点映射到几何空间，从而将电力系统分区问题转化为几何拓扑空间中点的聚类问题。基于图论，将系统的变量用图的节点表示，各变量之间的相互关系用连接相应节点的边表示，各变量间的耦合强度用赋予每一条边的权重表示，从而可将一定系统用图的形式表示。然后给定一个门槛值，消去图中那些权重小于门槛值的边，并对完成消去操作后图的节点进行重新安排，将其中不相连的各个子图区分开来，则这些子图实际上就表示相互间耦合程度小于或等于门槛值的子系统。这样，就可以将一个大系统分成若干子系统。
②在电力系统分析计算中，诸多问题的复杂程序均与电网的规模呈指数规模增长，将网络分割为多个子网，不仅有效降低了问题的复杂性，而且也是实现电力系统分布式并行计算的前提条件[52-54]。网络分割要满足两个基本原则：一是分割后对各个子网络求解的结果和对整个网络求解的结果应该尽可能接近或相同；二是为了提高并行计算的效率，应该将大网络分解为计算负担基本平衡的子网络，便于在多处理器计算机系统中提高并行计算的效率，同时每个子网络边界元件或节点的数目以及新增注入元素应尽可能达到最小，以减少相邻子网络之间的相互重叠及新增计算量。因此电力网络分割问题就转换为如下图形分割问题：根据节点权重的合理定义，将图的所有节点分为平衡的子集，同时满足相邻子集间边界节点数目最小的约束。
③在电力系统紧急运行状态，将系统主动分解为若干个系统各自单独运行，能够防止事故进一步扩大，避免大面积停电及电网崩溃。当电力系统受到严重扰动进入失步状态时，最有效的方法就是解列电力系统[55-56]。选择有效的系统解列策略，是解列控制的一个重要方面。解列系统的基本原则一般为：一是将相互失去同步的发电机组解列为两个或多个独立的子系统，每个独立子系统各自保持同步运行；二是解列后的多个子系统各自发电功率与负荷功率能够保持基本平衡。将电力系统描述成一个无向点权图，对连接有发电机的母线对应的节点，其权值为发电机有功功率；对连接有负荷的母线对应的节点，其权值为负荷的有功功率(负值)。电力系统解列的结果，是将原本连通为整体的网络，分裂成为互不相连通的分离子图。解列的任务就是寻找一组边集，切断这些边将切断失步机组与其他机组之间的联系。同时，解列后的各个子系统的功率尽可能保持平衡，即各个分离子图中的节点权总和尽可能的小。切断失步机组与其他机组之间的联系的边集合为一个多解问题。在此基础上，考虑解列后的各
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个系统功率尽可能各自平衡时，求解问题就变成了一个组合优化问题。
1.2.5 保护整定计算中的断点问题
在辐射型的简单电网结构中，继电保护的配置、定值的整定配合较为容易，这也成为配电网采用辐射型电网结构的一个突出优势。但是在规模巨大、结构复杂的现代输电网中，复杂环网拓扑结构的存在大大增加了保护整定、配合的困难。断点求解问题也随之出现并成为保护整定计算拓扑结构分析中最受关注的课题之一[18]。
为了满足电网对保护装置提出的选择性以及可靠性要求，相邻的方向保护之间需要配合，即当电网发生短路故障且主保护拒动时，其后备保护需要延时可靠动作。当系统中存在非辐射状的环网结构时，会导致同一环路中的保护之间形成循环配合关系，从而导致方向保护整定计算困难。为了解决环路中保护之间的循环配合关系，A.H.Knable首次提出了“断点”的概念[57-58]。
断点问题可以用图论中的有关概念方便和直观的表述，循环的保护配合关系构成了图中的闭合回路。因此，以往的很多文献都采用了回路分析的方法。1980年，Dwarakanath和Nowitz首次介绍了断点求取算法，并率先提出了“双向回路矩阵”、“相关顺序矩阵”等概念[59]。基于回路信息的断点求取算法的基本步骤如下：1) 求取所有的简单回路[59-60]或基本回路[61]；2) 根据回路中分布的保护信息构造布尔多项式，并由布尔运算规则展开多项式，其中包含保护数目最少的布尔代数积项即代表最小的断点集合[59-61]。简单回路的形成主要有回路线性组合法[59-60]和深度优先搜索/回溯法[62-63]，在此基础上，文献[13,64-65]分别对回路线性组合法进行了改进和优化，一定程度上减少了与基本回路数目成指数关系增长的计算量，但是仍然存在重复冗余搜索和计算量大的缺点，文献[66]将保护依赖度的大小作为优先搜索起点的判据，并避免了反向回路的重复搜索，进一步减少了形成简单回路的计算量，但是该方法忽略了国内定时限方向保护整定计算中断点的特点：方向不同的同一回路并不一定需要同时解环。考虑布尔代数法求解断点的复杂性，文献[65]提出了一种简单回路矩阵法，将能够断开最多简单回路的边作为优先断点，直到所有简单回路都断开为止。另外，根据简单回路信息求取最小断点集可以归结为规划问题，并运用人工神经网络、遗传等优化算法求解[67-70]。
为了达到快速、实用的目的，整定计算研究者和工程人员开始研究更为简单有效，
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并尽可能获得最小或接近最小的断点集求取算法。文献[71-73]提出利用断点的相关特征对配合关系图进行分解缩减并求取断点的图论方法。对于复杂网络，这类方法分析较为复杂、难以求解。结合保护配合的特点，文献[74]将数据库系统中的函数依赖概念用于描述保护之间的主后备配合关系，提出了一种以保护全集为初始断点集，采取逐步试探和判断的方法求取断点。该算法将原先指数函数规模时间的问题降低到多项式函数计算时间规模，但是所得到的断点集在断点数目和位置上都具有不确定性，与断点选择的顺序具有密切的关系。文献[75]则对此进行了改进，量化了保护配合依赖关系，提出将需要与保护配合的后备保护数目作为其保护依赖度，并以此作为断点优先选取的原则，加快了断点的求取速度。
上述文献在断点求取算法的时间消耗、计算效率等方面取得了不断的改进和发展。但是针对断点求解的网络基础，很多文献忽略了反时限过流保护与定时限方向保护整定计算中断点的不同内涵，将定时限方向保护整定计算中断点也归为整定计算的起始保护，必须在整定计算之前确定。实际上，两者的整定配合方式存在差异，这种差异决定了两者整定计算中断点的不同内涵及求解步骤。
断点的求取效率与求解网络的规模呈指数关系增长，根据割节点和割支路对网络分解，能够减少断点的求解规模[13, 18]。因此，在保护整定计算中断点求取中，需要考虑网络分解的拓扑结构分析问题。以往文献大多采用大多从几何拓扑的角度，将其转化为局部支路开断后图的连通性判，进一步地，可以将其归为前述路径搜索问题。
1.3 电力系统运行方式组合及研究现状
电力系统运行方式组合是在电力系统各种可能的运行方式变化及其组合条件下，根据特定的研究目标对各种运行方式进行排序，确定其中的极端运行方式或最优运行方式。由于电力系统本身具有的非线性，加之运行方式及电网拓扑结构的变化具有不连续性，该问题常常表现为一种同时具有连续变量和离散变量、非线性的目标函数的复杂组合优化问题，另外，还可能具有非线性的等式或不等式约束。
为了快速、准确地确定系统的极端运行方式或最优运行方式，一般从两个方面进行研究，用于提高运行方式组合的效率：①择“优”计算，避免无效或影响不大的运行方式扫描、计算，尽量减少运行方式组合的数目；②提高拓扑结构变化时的电力系统分析计算速度。
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电力运行方式组合是电力系统众多研究领域中具有普适性的问题。本节分别就电力系统运行方式组合在静态安全分析、结构优化、暂态稳定分析和保护整定计算领域中的研究现状进行了综述，其中对保护整定计算领域中运行方式组合问题进行了重点介绍。
1.3.1静态安全分析中的运行方式组合研究
静态安全分析是电力系统规划和调度的常用手段，用以检验输变电设备退出运行、网络的拓扑发生局部变化后系统的运行状态，回答诸如“假如电网中某一条或几条输电线路开断后，系统运行状态发生什么变化”之类的问题[76-78]。利用静态安全分析可以进行事故或运行方式预想，对一个输电系统规划方案而言，静态安全分析可以检验其承受事故的能力；对运行中的电力系统而言，可以检验其运行方式及网络拓扑结构的安全性，进而给出事故或运行方式变化前后应采用的措施。
目前比较常见的网络安全运行要求是满足1
N?组合校验。由于电网结构的增强，绝大多数单重元件的开断已不构成对系统有危害的故障，况且极少数构成危害的单重元件的开断的影响范围和安全对策己被调度人员所熟悉。随着软硬件技术的发展以及对电网安全可靠性的要求逐步提高，包括静态安全分析、可靠性分析、继电保护整定
?组计算等在内的电网分析计算，在某些情况下，其运行方式的变化需要考虑到N K
合[79-80]。同时，电网规模的不断扩大，使得不同支路之间开断组合的数量异常庞大，而在线或实时分析要求静态安全分析在短时间内完成这些计算，为此很多文献研究并开发了许多专门用于静态安全分析的方法。这些方法的特点主要体现在以下三个方面：
①择“优”计算，减少运行方式组合的数目。电力系统物理网络拓扑体现了电网元件物理上的电气耦合关系，这种电气物理耦合关系可以用基尔霍夫电流(KCL)、电压(KVL)等基本定律和函数关系来描述。灵敏度方法[81-88]可以通过变量之间的函数关系的线性化表达式来研究一些物理变量的微小变化对另一些变量的影响，从而确定特定元件的运行方式及拓扑结构变化对应的影响范围，预先找出对系统影响较大，即导致过负荷或过电压可能性较大的运行方式变化，减少参与运行方式组合的元件数目、提高静态安全分析的效率。例如，发电量转移分布系数描述了某台发电机出力发生单位变化而导致的支路潮流变化，基于发电量转移分布系数，可以确定发电机开断
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给线路潮流带来的影响[79]。另外，考虑到直流潮流法的适用范围及计算精度有限，选定一个“严重程度指标”作为衡量允许事故严重程度的尺度，应用快速近似方法，找出严重程度指标超过预先设定门槛值的运行方式，仅针对系统安全运行影响较大的运行方式变化进行详细分析和计算，可以大大减少运行方式的组合数目、节约计算时间，加快安全分析进程，提高安全分析的实时性[83, 89-90]。
②基于局部网络拓扑的分析。尽管系统的互联使得其网络规模越来越大，但各个子网间的联系相对薄弱，特定元件的运行方式变化对系统的影响可能局限于子网中，甚至局限于子网的某一部分。因此电力系统运行方式及网络拓扑结构变化具有局部性的特点[91-92]，即任一支路的开断或发电机的停运，必将引起系统潮流的重新分布，但其造成的影响往往只是局部的并以事故中心向外逐渐减弱。基于此，近年来提出了许多基于局部网络概念的快速分析计算方法[77]，例如完全边界法[93]、同心松弛法[94]、零增量法[95-96]、自适应边界法[97]等。
③提高拓扑变化时的潮流计算速度，例如直流潮流法[98-99]、补偿法[100]、稀疏向量法[101-102]。静态安全分析涉及到潮流计算，当运行方式及网络拓扑变化后，潮流计算需要重新形成节点导纳或阻抗矩阵。直流潮流模型将非线性电力系统潮流问题简化为线性电路问题，无需迭代求解、简单快速，但是其精确度差，仅能对过负荷进行校验。补偿法和稀疏向量法避免或加速了运行方式及局部拓扑变化后网络节点阻抗矩阵
N?运行方式组合分析，加快了运行方式及拓扑变化时的重新形成或修改，适合处理1
的潮流计算速度。
1.3.2结构优化中的运行方式组合研究
电力系统静态安全分析的目的主要是研究元件退出后可能出现的问题，从而评价系统的安全性。随着电网的不断发展，对电网拓扑结构的认识、理解以及重视程度也不断加强。在系统实际运行中，实践人员发现在网络结构不合理的情况下，即使采取常见的发电机输出重调度、切负荷等措施，其改善系统潮流分布的效果也可能收效甚微，甚至带来其它运行问题。因此，研究者提出通过结构优化校正，即根据开关元件的运行方式组合找出最佳的网络结构，将其作为一种控制手段，用于改善和优化系统的潮流分布及安全水平[103-106]。
相对于电力系统静态安全分析中的预防性校验，结构优化校正寻求的是一种主动
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性的安全控制策略，因此其考虑的运行方式组合不仅需要研究元件的退出，而且还包括元件的投入，特别是包括厂站内的开关投切方案。结构优化校正不仅需要研究不同运行方式及网络拓扑结构下的系统运行状态，而且还要在安全可行的运行方式中进行分析比较。结构优化校正一般被用于消除线路功率越限[105-110]、改善电压质量[109-111]，提高电网运行效率、降低运行损耗和成本[112-113]等。寻求最佳网络结构是一个寻优过程，其目标函数可为：电压幅值、电压幅值的变化量、功率越限线路中的功率或电流、系统有功功率损耗、无功注入功率、旋转备用、短路电流等。另外，网络结构寻优的过程中还需考虑实际运行约束[104]。
假设电网中的支路数目N，根据各支路的投切方式可以组合出2N种拓扑结构。另外，母联开关、变压器变比分接头和无功补偿设备等也被联合起来，作为拓扑结构优化校正的控制策略，参与其中的运行方式组合[104-107, 110]。为了在数量巨大的运行方式组合中找出可行或最优的方案，现有文献采用了各种数学优化方法进行求解[105,110, 114-116]，如分支定界整数规划[105]及混合整数规划法[115]，或者采用启发式策略直接寻优[117]。实际上在系统支路较多时，需要搜索的网络结构数目将非常庞大，不可能逐个元件以及对各种运行方式组合进行计算。因此，为了减少参与组合的元件及组合的运行方式数目，可以采取如下方法以减少寻优规模：①假定参与运行组合的开关集合由运行人员预先定义好、寻优目标中的过负荷、低电压等元件集合已知[108, 111, 113]。②根据灵敏度、分布系数等方法事先确定对系统特定元件潮流、电压分布影响较大的开关方式变化[104, 118-119]。③基于节点阻抗矩阵指标，用于快速挑选能够消除线路功率越限的开关方式变化[108]。④仅仅考虑距离功率越限线路较近的开关变化[106]。⑤基于潮流流向的有向路径搜索及回路分析，寻找和功率越限线路处于同一输电断面(在某一基态潮流下，有功潮流方向相同且电气距离相近的一组输电线路的集合称为输电断面)的开关集合[120]。
1.3.3 暂态稳定分析中的运行方式组合研究
暂态稳定是指电力系统受到大扰动后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行状态的能力。电力系统中的大扰动一般指短路故障、负荷的瞬间大容量突变、大容量发电机组的切除、输电或变电设备的切除等。由于暂态稳定分析计算中需要考虑的模型较为详细和复杂，其运行方式组合一般只能采取逐个支路开
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断后并进行暂态稳定计算的方法。虽然有学者也提出根据某些指标作为衡量事故的严重程度(这里的事故不仅包括线路、变压器、发电机等元件的断开，也包括各种其他类型的大扰动)以减少运行方式组合及事故的数目，但是同静态安全分析相比，定义准确的暂态稳定事故排序指标相当困难[90]。
另外，研究者也尝试了通过结构优化校正来提高电力系统的暂态稳定性[120-125]。文献[121]对结构校正用于提高电力系统安全分析的研究进行了综述，并对结构校正用于提高暂态安全水平的研究前景进行了展望。随后，基于网络拓扑结构优化校正的方法，被相继研究用于提高暂稳传输容量[124]、暂态功角预测[125]。将所有元件及它们之间的联系作为表征系统网络拓扑结构的特征量，造成了网络结构样本的“维数灾”，因此，文献[92]研究了如何利用电力系统网络结构的特点提取电力系统运行模式结构特征，将节点阻抗矩阵中的互阻抗元素作为相应节点之间的电气距离的定量描述，将运行方式及拓扑变化后的电气距离的差值作为衡量结构改变影响暂态稳定水平的指标。而文献[125]将节点间的Π型等值电路中的阻抗参数作为描述电力系统网络拓扑模式的初始特征。
1.3.4 保护整定计算中的运行方式组合研究
继电保护装置是电力系统安全保障体系的重要组成部分。准确的整定计算是提高保护运行可靠性、保障电网安全运行的基础。国内外无数实例证明，继电保护装置是电力系统安全运行的保证。然而无数实例也说明，几乎凡是涉及停电范围较大的大型系统事故，都与继电保护装置的不正确动作有直接或者间接的关系[126-128]。在2003年8月的美加大停电事故中，继电保护缺乏统一配置和整定、保护不正确动作被认为是局部电网事故不能得到及时有效消除，从而导致一系列连锁反应，最终发展成大面积停电事故的主要原因之一[128]。
电力系统运行方式受负荷变化、设备检修等因素的影响不断变化，而保护定值在运行方式变化过程中往往保持不变，在工程改造或投产等大范围、大幅度电网拓扑结构变化时才会对保护定值进行重新整定和配置。为了保证保护装置在变化的系统运行方式下能够可靠正确地动作，整定计算时必须首先进行运行方式组合，即从系统可能的运行方式变化中挑选出极端运行方式进行定值整定。整定计算中的极端运行方式是指系统可能出现的运行方式中保护最难满足灵敏性要求或者与相邻保护最难满足选
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择性要求的运行方式。从系统可能运行方式中挑选出极端运行方式，保护按在这些方式下满足灵敏性和选择性要求进行整定，则可以保证在常见的系统运行方式变化时保护动作的正确性。
传统的整定计算运行方式组合一般采取在系统基本方式的基础上，考虑保护对侧或背侧母线上元件的轮断组合[15-16, 129-132]，这种方法可以称为两端元件法[18]，即认为保护所在线路两端母线上连接元件的方式变化对保护定值的影响最大。例如在计算继电保护的动作值时，为查找电力系统的最大运行方式，仅轮流开断保护所在线路对侧母线上所连接的线路；在校验继电保护的灵敏度时，为查找电力系统的最小运行方式，仅轮流开断保护所在线路背后母线上所连接的线路。但是在某些复杂环网拓扑结构中，两端元件法查找不到正确的极端运行方式。另外，厂站方式的变化对一定范围内的保护定值也会带来较大的影响。随着电力系统的不断发展和电网结构的日趋复杂，电力系统中大型厂站数目逐渐增多，大环、小环交错连接的状况十分普遍。而且，随着电网规模的扩大，发电机非计划停运及调峰的随机事故很多，没有纳入计划的中性点接地变压器随机停运也时有发生。为了确定保护整定的极端运行方式，近来的研究开始将保护对侧或背侧母线上连接元件范围以外且对定值影响较大的元件方式变化纳入到运行方式组合中。
文献[133]提出一种反向的思维，根据开断线路来确定其影响的保护范围。假设从大型电力系统中任意开断一条线路L ，开断线路将引起电力系统网络结构的变化，这种变化将使与线路L 相邻线路中的短路电流的水平发生变化，从而影响到相邻线路中继电保护的整定结果。这个受影响的区域称为扰动域。而确定扰动域的方法为：事先任意给定一个任意的小数ε，当开断某条线路后，以开断线路为圆心向外逐层计算通过同一层线路保护的短路电流，并将开断后通过保护的短路电流与开断前通过该保护的短路电流进行比较，如果两电流差值ε≥，则继续向前查找；当电流差值ε<时，说明己到达扰动域边界，扰动域由两电流差值ε≥的线路组构成。随着电网结构的不断发展和加强，局部电网结构的变化对电力系统故障电流的影响往往也是局部范围内的，对于远离开断线路的保护，其故障电流同开断前相比差别一般很小。但是这种扰动域判据的建立需要求取大量元件的故障电流，因此会带来大量不必要的故障计算负担，降低了整定计算的效率。
为了考虑电源运行方式变化对保护整定的影响，文献[134-135]提出电流分布系数
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法，以故障时各个电源处电流与流过保护电流的比值为影响域的判别指标，将大于门槛值的电源列入影响域。电流分布系数法适用于辐射型电网，对于包含大量环网的超高压电网，其影响域划定是不准确的。在辐射型网络中，保护所在线路故障时流过保护的电流等于各个电源流出电流之和，因此，当某电源流出电流在流过保护电流中所占比例越大，则其方式变化对保护的影响程度越大。但是，对于包含大量环网的超高压电网，电源流出电流可以通过各种途径流到故障点，用电源流出电流与保护流过电流比值显然不能代表该电源方式变化对保护影响程度的大小，因此，该指标无法准确地划定影响域。
文献[136]提出了一种基于紧邻集的方法，该方法以厂站所在节点等效对地阻抗变化一定倍数时引起故障点自阻抗的变化幅度为影响域判别指标，将大于门槛值的厂站列入影响域。但是该影响域判别指标没有综合考虑厂站的方式变化幅度，影响域划定不准确。在超高压电网中，厂站方式变化对保护的影响不仅与厂站距离保护的远近有关，而且还与厂站的方式变化幅度有关。针对紧邻集法中存在的不足，论文[18]提出了一种改进紧邻集法，其基本思路是：将各个厂站均等价为连接在厂站所在节点的一条接地支路，以该接地支路阻抗的变化表示厂站的方式变化；确定每个厂站不同方式下对应的接地支路阻抗值，以最大阻抗值到最小阻抗值的变化幅度表示该厂站方式的变化幅度。但是改进紧邻集法没有针对特定的故障量及厂站方式给出准确的指标，其准确性及效率仍有待提高。
为了确保继电保护满足选择性、快速性、灵敏性、可靠性这四个要求，使各个保护到达最佳的配合状态，继电保护整定计算中的运行方式组合需要在各种拓扑结构变化下考虑多种故障情况，进行反复而周密的故障计算。合理选取故障计算算法对于缩短故障计算时间、提高运行方式组合及整定计算的效率具有重要意义[137-139]。从电力系统故障计算算法的研究现状来看，现有故障计算算法主要包括两种：一是以阻抗型网络方程为基础的阻抗矩阵法[140-144]；二是以导纳型网络方程为基础的导纳矩阵法[137, 145-146]。在实际工程保护定值计算中，一般仅考虑简单故障计算类型，即电力系统某一处发生短路故障(横向故障)或断相故障(纵向故障) [15-16]，而在特殊的保护动作分析中才可能考虑较为复杂的故障类型。目前多数整定计算软件选取了基于阻抗型网络方程的阻抗矩阵法以及对称分量法完成故障计算，利用其计算速度快的特点来保证整定计算的效率。为了适应方式变化导致的网络拓扑结构变化，电流补偿法[147-152]得到了
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广泛的研究和应用。电流补偿法通过在支路两侧引入一对大小相同、方向相反的注入电流来模拟支路的开断，无需修改原网络节点阻抗矩阵参数，对于单一元件方式变化下的批量故障计算具有非常快的计算速度，但是在考虑多个元件同时开断时，补偿法的效率将急剧下降[153]。尤其随着电力系统的不断发展和电网结构的日趋复杂，包括厂站、区域在内的多个元件的方式同时变化，被纳入运行方式组合的范围。因此，如何优化和提高故障计算的速度，以适应运行方式组合原则的变化和发展，也成为提高整定计算运行方式组合效率的一个关键问题。
1.4 本文所做的工作
本文选择电力系统网络拓扑结构分析及运行方式组合为主要研究内容，以电力系统继电保护整定计算系统中拓扑结构分析及运行方式组合问题为背景，解决高压电网整定计算中的难点及提高整定计算软件的效率，并为电力系统其他分析计算领域的研究提供参考。研究工作主要包括以下几个方面：研究运行方式组合方法，用于快速确定保护整定的极端运行方式；研究高压电网拓扑结构及运行方式变化特点，用于提高故障计算效率；研究继电保护整定计算中断点求取及网络分割算法；研究母线综合阻抗计算的网络拓扑分析算法。在论文的结构安排上，共分为九章，各章的主要内容介绍如下：
第二章提出了一种利用电力系统物理网络拓扑分析其几何网络拓扑结构特点的新思路。基于阻抗矩阵元素网络等值后的节点电气耦合路径分析，利用节点阻抗矩阵所反映的物理特性，引入了两个简单的数学等式判据，提出了一种新颖的识别割节点和割支路的物理拓扑判断算法。
第三章针对现代电网具有的交错嵌套、纷繁复杂的环网结构特征，分析了对保护定值影响较大的典型环网拓扑结构变化。考虑到现有的仅考虑保护对侧或背侧母线连接元件轮断的运行方式组合方法的不足，借鉴第二章中的节点电气耦合路径物理意义，定义了两个环网电气耦合指标，利用该指标来确定对邻近保护定值影响较大的环网开断线路。
第四章分析了高压电网整定计算中所关心的厂站拓扑结构及运行方式变化特点，提出将其内部元件方式的变化看作为一个整体单元的参数切换，根据整定计算所需要的故障计算量，引入了两类厂站方式灵敏系数，从而预先确定对故障电流和配合系数
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影响较大的厂站及其方式，有选择性地考虑厂站方式变化对保护定值的影响。
第五章提出了一种适合于运行方式组合的快速故障计算方法。采用基于节点阻抗矩阵的故障计算数学模型，通过预先形成不同方式下的厂站单点或两点Π型等值网络参数，将厂站方式的切换转变为等效的简单网络操作。同时，对支路追加的顺序和故障计算相关涉及节点的修改次数进行了优化，采用了一种分层降阶的涉及节点阻抗矩阵修改方式。
第六章提出了一种母线综合阻抗计算时的网络拓扑分析算法。算法结合了物理网络拓扑和几何网络拓扑，希望通过电气物理路径判断剔除无效的几何路径搜索方向，从而避免辐射分岔支路的深度搜索以及回溯的复杂性。
第七章研究了继电保护整定计算中断点的求取问题。首先对复杂环网方向保护整定计算中断点的意义、求取算法进行了综述；然后根据环状网络解开为无环辐射网络分析，得出了基于拓扑节点度数大小顺序的快速解环理论。在此基础上提出了一种适合于反时限方向过流保护整定计算的断点求取算法。
第八章在第七章的基础上，结合国内普遍采用逐段整定及配合的阶段式定时限方向保护整定计算原则，对其中的断点及最优配合顺序的内涵进行了讨论分析，并同反时限方向过流保护进行了比较。在此基础上，分析了配合死锁环网及其中断点的特点。通过预整定形成死锁环网，提出了一种适合于定时限方向保护整定计算的断点求取算法。
第九章对本文的工作进行了小结，概述了本文的重要结论，并展望了下一步将要开展的工作。
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2 基于电气耦合路径分析的割支路和割节点辨识算法
2.1 引言
根据图论理论，对于任意给定连通网络，若断开网络中某条支路或者某个节点(同时包括该节点直接关联的支路)，该网络变成两个或多个独立分离的连通子图，则被断开的支路或节点称为割支路或割节点[154]。这种特殊连接方式的支路和节点往往代表了系统的薄弱环节或者某种优化的分割降维策略，因此在潮流[155]、电压稳定[156]、继电保护[13]整定等电力系统网络分析计算领域具有重要的意义。
以往的割支路和割节点辨识算法大多从几何拓扑的角度，将其转化为局部支路开断后图的连通性判断。电网连通性判断可以采用现有图论中广泛被应用的两种拓扑结构辨识算法：基于支路树搜索算法[157]和节点关联矩阵法[27]。其中树搜索算法包括广度优先搜索算法和深度优先搜索算法以及其改进变形算法，这类算法对于复杂多环网结构适应性较差。节点关联矩阵法用节点邻接矩阵描述网络的拓扑连接关系，通过矩阵逻辑自乘分析节点之间的连通关系，直观性较好，但是其运算时间随节点数的平方增长，当网络规模较大时，其时间难以承受。割支路和割节点的辨识也可以采用Tarjan 提出的一种直接搜索算法[158]。该算法通过前向支路、后向支路及父节点、子节点的区分来动态修改子节点所能追溯到的最早祖先节点序号，从而实现割节点的辨识和强连通分图的求解。该算法具有较快的强连通分图求解速度。另外，文献[159]提出一种用于电网安全预警分析的割支路辨识算法，该算法将构成回路的所有支路两侧节点合并，最后剩余的支路即可被确定为割支路。文献[160]通过分析节点断开后网络节点邻接矩阵秩的变化来辨识割节点，将其用于基于传输分配系数的电网等值计算算法。
上述的算法都是从图的几何网络连接关系入手，辨识图中存在的割支路和割节点。本章将采用综合元件参数和拓扑结构的网络数学模型——节点阻抗矩阵，充分利用其矩阵元素反映电网节点间电气耦合的特性，基于两点Π型等值和三点等值网络中节点电气耦合路径分析，提出了一种辨识割支路和割节点的新算法。算法仅根据两个简单的数学等式判据，即可快速辨识电气物理耦合网络拓扑中的割支路和割节点，并获得对应的网络分裂方式。算例证明了本章算法和几何网络拓扑算法结果的一致性。
电力系统动态潮流计算及网络拓扑分析
分 类 号： 单位代码： 10422 密 级： 学 号： 200413208 硕 士 学 位 论 文 论文题目：电力系统动态潮流计算及网络拓扑分析 作者姓名 张国衡 专业 电路与系统 指导教师姓名 专业技术职务 王良 副教授 2007 年 5 月 15 日 TM734
目录 摘要 (1) Abstract (2) 第1章绪论 (3) 1.1 课题背景 (3) 1.2 潮流计算的基本要求和要点 (3) 1.3 潮流计算程序的发展 (4) 1.4 动态潮流算法的提出 (5) 第2章潮流计算的数学模型 (6) 2.1 节点网络方程式 (6) 2.2 电力网络方程的求解方法 (8) 2.3 潮流计算的定解条件 (11) 第3章P-Q分解法的基本潮流算法 (13) 3.1 牛顿—拉夫逊法的基本原理 (13) 3.2 极坐标下的牛顿-拉夫逊法潮流计算 (15) 3.3 P-Q分解法的原理 (18) 3.4 P-Q分解法的特点 (20) 3.5 P-Q分解法的潮流计算步骤 (21) 第4章基于电网频率计算的动态潮流 (22) 4.1电力系统的频率特性和一次调频 (23) 4.2频率计算 (27) 4.3微分方程的求解 (28) 4.4频率计算和潮流计算的联合 (30) I
第5章基于面向对象的动态潮流程序 (32) 5.1 面向对象的编程思想 (32) 5.2 对象模型的建立 (32) 5.3 类的处理和实现 (34) 5.4 生成应用程序 (40) 5.5 算例分析 (42) 5.5 一次调频的手工算例 (46) 5.6 结论 (48) 第6章电力系统的网络拓扑分析 (49) 6.1 离线数据准备 (49) 6.2 网络拓扑分析 (50) 6.3 电网拓扑分析的例题 (53) 6.4 拓扑分析和潮流计算的接口 (56) 第7章动态潮流综合算例分析 (57) 7.1 程序流程图 (57) 7.2 Ⅰ型考题综合算例 (59) 7.3 华北电网综合算例 (63) 7.4结束语 (65) 参考文献 (66) 附录 (67) 致谢 (78) 攻读硕士学位期间发表的学术论文 (79) II
网络拓扑和电路的矩阵形式
第十五章网络拓扑和电路方程的矩阵形式 第一节网络的拓扑图 一、网络的图：1、拓扑图： 在电路的分析中，不管电路元件的性质差别，只注意连接方式即网络拓扑的问题。若将每一条支路用一条线段（线段的长短、曲直不限）来表示，就组成拓扑图。如图15-1-1(a)对应电路的拓扑图为(b)。图15-1-2(a)对应电路的拓扑图为(b)。图15-1-3(a)对应电路在低频下的拓扑图为(b)。 此拓扑图是连通图。 (b) 是互感 电路的 分离图。 (b)是在低频下的拓扑图，是分离图，包括自环（自回路）、悬支、孤立结点。
2、有向图：如果标以支路电压、电流的（关联）参考方向，即成有向图。 3、子图：如果图G1的所有结点和支路是图G的结点和支路，则G1是G的子图。子图可以有很多。 第二节树、割集 一、树： 1、定义：连通图G的树T是G的一个子图。（1）它是连同的。（2）包括G中的所有结点。（3）不包含任何回路。树是连接图中所有结点但不包含回路的最少的支路集合。同一拓扑图可以有不同的树。对于一个有n个结点的全连通图可以选择出n n-2种不同的树。 2、树支和连支：当树确定后，凡是图G的支路又属于T的，称为树支，其它是连支。树支数T=n-1；连支数L=b-(n-1)。 二、割集： 定义：对连通图来说，割集C是一组支路的集合，如果把C的全部支路移去，将使原来的连通图分成两个分离部分，但在C的全部支路中，只要少移去一条支路，剩下的拓扑图仍是连通的。因此割集是把连通图分成两个分离部分的最少支路集合。 三、独立回路组的确定： 可以通过树确定一组独立回路，称为单连支回路组。如图15-2-1。 选择支路1、2、3、7为树支，4、5、6、 8为连支，则单连支回路组为： {1、2、4}，{2、3、5}，{2、3、6、7}， {1、3、7、8}。 又称为单连支回路组。 四、独立割集组的确定： 可以通过树确定一组独立割集，称为单树支割集组。如图15-2-2。 选择支路1、2、3、7为树支，4、5、 6、8为连支，则单树支割集组为： {1、4、8}，{2、4、5、6}，{3、5、6、 8}，{6、7、8}。 又称为单树支割集组。 第三节关联矩阵、回路矩阵、
网络拓扑结构
模块一网络基础 任务五网络拓扑结构 教学目的与要求： ?了解网络拓扑结构的概念； ?了解计算机网络中的各种拓扑结构； ?掌握总线网络拓扑结构的基本组成； ?掌握星型网络拓扑结构的基本组成； ?了解各种拓扑结构的使用范围； ?了解各种拓扑结构的优缺点； 教材重点和难点： ?掌握总线网络拓扑结构的基本组成； ?掌握星型网络结构的基本组成； ?了解各种拓扑结构的优缺点； 课时:2 教学过程： 一、复习：网络设备及连接 提问：在网络中，你所了解的网络设备有哪些？ 二、了解网络拓扑结构的概念 网络拓扑结构分为：物理结构和逻辑结构 物理结构描述网络各节点的物理位置； 逻辑结构描述网络的数据流向； 三、介绍网络拓扑结构的不同类型 （总体介绍一共有四种常见的有线网络拓扑结构，和一种无线网络拓扑结构，本课时主要讲述总线形结构和星型结构。） 主要内容：目前大多数LAN使用的拓扑结构主要有：总线形、星形、环形和混合网状拓扑，除此之外，还有专门用于无线网络的蜂窝状物理拓扑。 1、总线结构 定义：总线形结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式，也就是说，连接端用户的物理媒体由所有设备共享，（如图所示） 总线形拓扑结构的特点包括：（结合图示分析各特点） 1.电缆上某一段的故障会导致所有节点无法完成数据的发送和接收。（这是因为断开后 形成两个互不相连的网段，故无法通信；另外，匹配电阻脱落等产生的断接会产生
严重的信号回波，形成噪音。） 2.每个站点都同时收到广播。 3.故障定位困难。 4.价格低，针对小型办公环境。 5.任何时刻只能由一个站点发送数据。 6.信号衰弱问题使设备的最大数量受到限制。（例如，细缆以太网每个网段最多同时连 接30台设备，主干电缆的最大连接数也有限制。） 总之，总线形结构具有费用低，数据端用户入网灵活的优点。缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其他用户必须等待到获得发送权；媒体访问获取机制较复杂。是LAN技术中使用最普遍的一种。 2、星型结构 定义：星型结构是指各工作站以星形方式连接成网。 星型网络的优点： ?配置方便 ?每个连接点只接一个设备 ?集中控制和故障诊断容易 ?简单的访问协议 星型网络的缺点： ?电缆长度和安装 ?扩展困难 ?依赖于中央结点 星型网络是目前最流行的网络结构； 星型结构的中心设备主要是交换机（Switch）或集线器（HUB） 3、环型结构 定义：环型结构由网络中若干节点通过点对点的链首尾相连成为一个闭合的环，各设备可直接接入，形成一个环。（如图：教材P29页） 环型结构的优点 结构简单，传输延时确定。这里的延时是计算机接收、判断并处理数据过程中所需要的时间。 环型结构的缺点 环型结构的网络当环上任何一个节点发生故障时，将造成整个网络瘫痪。 4、网状结构 定义：网状结构在网间所有设备之间实现点对点的连接。如图：（教材P29页）
电力系统网络拓扑结构识别
学院 毕业设计(论文)题目：电力系统网络拓扑结构识别 学生姓名：学号： 学部（系）：机械与电气工程学部 专业年级：电气工程及其自动化 指导教师：职称或学位：教授
目录 摘要 (3) ABSTRACT (4) 一绪论 (6) 1.1课题背景及意义 (6) 1.2研究现状 (6) 1.3本论文研究的主要工作 (7) 二电力系统网络拓扑结构 (7) 2.1电网拓扑模型 (7) 2.2拓扑模型的表达 (9) 2.3广义乘法与广义加法 (10) 2.4拓扑的传递性质 (11) 三矩阵方法在电力系统网络拓扑的应用 (13) 3.1网络拓扑的基本概念 (13) 3.1.1规定 (13) 3.1.2定义 (14) 3.1.3连通域的分离 (14) 3.2电网元件的等值方法 (15) 3.2.1厂站级两络拓扑 (15) 3.2.2元件级网络拓扑 (16) 3.3矩阵方法与传统方法的比较 (16) 四基于关联矩阵的网络拓扑结构识别方法研究 (17) 4.1关联矩阵 (17) 4.1.1算法 (17) 4.1.2定义 (17) 4.1.3算法基础 (18)
4.2拓扑识别 (19) 4.3主接线拓扑辨识原理 (20) 4.4算法的简化与加速 (24) 4.5流程图 (25) 4.5.1算法流程图 (25) 4.5.2节点编号的优化 (26) 4.5.3消去中间节点和开关支路 (26) 4.5.4算法的实现 (27) 4.6分布式拓扑辨识法 (27) 4.7举例和扩展 (28) 五全文总结 (29) 参考文献 (30) 致 (31) 摘要 电力系统拓扑分析是电力能量流(生产、传输、使用)流动过程中，对用于转换、保护、控制这一过程的元件(在电力系统分析中认为阻抗近似为0的元件)状态的分析，目的是形成便于电网分析与计算的模型，它界于EMS底层和高层之间。就调度自动化而言，底层信息(如SCADA)是拓扑分析的基础，高层应用(如状态估计、安全调度等[1])是拓扑分析的目的。可见，电力系统在实时运行中，这些元件的状态变化决定了运行方式的变化。如何依据厂站实时信息，快速、准确地跟踪这些变化，是实现电力系统调度自动化过程中基础而关键的工作[2]。拓扑分析在电力系统调度自动化中如此重要的地位，至少应该作到如下几点。 (1)拓扑分析的正确性：对任何情形下的运行方式，由元件状态的状况，针对各种电气接线关系，如单、双母线接线及旁路母线、3／2接线、角型接线等，均能
使用VISIO绘制网络拓朴图
使用VISIO绘制网络拓朴图 任务描述 根据给定的草图使用VISIO绘制网络拓朴图 能力目标 掌握网络拓朴图绘制能力 方法与步骤 1、启动Visio软件。 2、熟悉Visio软件界面操作。 3、用Visio软件绘制网络拓扑结构图 步骤1．启动Visio，选择Network目录下的Basic Network（基本网络形状）样板，进入网络拓扑图样编辑状态，按图1-1绘制图。 步骤2．在基本网络形状模板中选择服务器模块并拖放到绘图区域中创建它的图形实例。 步骤3．加入防火墙模块。选择防火墙模块，拖放到绘图区域中，适当调整其大小，创建它的图形实例。 步骤4．绘制线条。选择不同粗细的线条，在服务器模块和防火墙模块之间连线，并画出将与其余模块相连的线。 步骤5．双击图形后，图形进入文本编辑状态，输入文字。按照同样的方法分别给各个图形添加文字。 步骤6．使用TextTool工具划出文本框，为绘图页添加标题。 步骤7．改变图样的背景色。设计完成，保存图样，文件名为Network1文件。 步骤8．仿照步骤1-7，绘制图1-2的网络拓扑结构图，保存图样，文件名为Network2文件。 提示 绘制时可参考示例，尽可能规范、标准。 相关知识与技能 1、网络拓朴图示例
2、 VISIO 软件操作 对于小型、简单的网络拓扑结构可能比较好画，因为其中涉及到的网络设备可能不是很多，图元外观也不会要求完全符合相应产品型号，通过简单的画图软件 （如Windows 系统中的“画图”软件、HyperSnap 等）即可轻松实现。而对于一些大型、复杂网络拓扑结构图的绘制则通常需要采用一些非常专业的 绘图软件，如Visio 、LAN MapShot 等。 在这些专业的绘图软件中，不仅会有许多外观漂亮、型号多样的产品外观图，而且还提供了圆滑的曲线、斜向文字标注，以及各种特殊的箭头和线条绘制工 具。如图1-19所示是Visio 2003中的一个界面，在图的中央是笔者从左边图元面板中拉出的一些网络设备图元
几种网络拓扑结构及对比
局域网的实验一 内容：几种网络拓扑结构及对比 1星型 2树型 3总线型 4环型 计算机网络的最主要的拓扑结构有总线型拓扑、星型拓扑、环型拓扑以及它们的混合型。计算机网络的拓扑结构是把网络中的计算机和通信设备抽象为一个点，把传输介质抽象为一条线，由点和线组成的几何图形就是计算机网络的拓扑结构。网络的拓扑结构：分为逻辑拓扑和物理拓扑结构这里讲物理拓扑结构。总线型拓扑：是一种基于多点连接的拓扑结构，所有的设备连接在共同的传输介质上。总线拓扑结构使用一条所有PC都可访问的公共通道，每台PC只要连一条线缆即可但是它的缺点是所有的PC不得不共享线缆，优点是不会因为一条线路发生故障而使整个网络瘫痪。环行拓扑：把每台PC连接起来，数据沿着环依次通过每台PC直接到达目的地，在环行结构中每台PC都与另两台PC相连每台PC的接口适配器必须接收数据再传往另一台一台出错，整个网络会崩溃因为两台PC之间都有电缆，所以能获得好的性能。树型拓扑结构：把整个电缆连接成树型，树枝分层每个分至点都有一台计算机，数据依次往下传优点是布局灵活但是故障检测较为复杂，PC环不会影响全局。星型拓扑结构：在中心放一台中心计算机，每个臂的端点放置一台PC，所有的数据包及报文通过中心计算机来通讯，除了中心机外每台PC仅有一条连接，这种结构需要大量的电缆，星型拓扑可以看成一层的树型结构不需要多层PC的访问权争用。星型拓扑结构在网络布线中较为常见。 编辑本段计算机网络拓扑 计算机网络的拓扑结构是引用拓扑学中研究与大小，形状无关的点，线关系的方法。把网络中的计算机和通信设备抽象为一个点，把传输介质抽象为一条线，由点和线组成的几何图形就是计算机网络的拓扑结构。网络的拓扑结构反映出网中个实体的结构关系，是建设计算机网络的第一步，是实现各种网络协议的基础，它对网络的性能，系统的可靠性与通信费用都有重大影响。最基本的网络拓扑结构有：环形拓扑、星形拓扑、总线拓扑三个。 1. 总线拓扑结构 是将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连接到公共总线上，结点之间按广播方式通信，一个结点发出的信息，总线上的其它结点均可“收听”到。拓扑结构 优点：结构简单、布线容易、可靠性较高，易于扩充，节点的故障不会殃及系统，是局域网常采用的拓扑结构。缺点：所有的数据都需经过总线传送，总线成为整个网络的瓶颈；出现故障诊断较为困难。另外，由于信道共享，连接的节点
网络拓扑结构图怎么画
网络拓扑结构图怎么画 导语： 网络拓扑图是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，就是用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。根据结构，可以分为分布式结构、树型结构、网状结构等。本文将为你介绍讲解具体的绘制方法。 免费获取网络拓扑图软件：https://www.wendangku.net/doc/dc877523.html,/network/ 网络拓扑图绘制软件有哪些？ 亿图图示是一款适合新手的入门级拓扑图绘制软件，软件界面简单，包含丰富的图表符号，中文界面，以及各类图表模板。软件智能排版布局，拖曳式操作，极易上手。与MS Visio等兼容，方便绘制各种网络拓扑图、电子电路图，系统图，工业控制图，布线图等，并且与他人分享您的文件。软件支持图文混排和所见即所得的图形打印，并且能一键导出PDF, Word, Visio, PNG, SVG 等17种格式。目前软件有Mac, Windows和Linux三个版本，满足各种系统需要。
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网络拓扑图怎么画？ 步骤一：打开绘制网络拓扑图的新页面 双击打开网络拓扑图制作软件 点击‘可用模板’下标题类别里的‘网络图’。 双击打开一个绘制网络拓扑图的新页面，进入编辑状态。 步骤二：从库里拖放添加 从界面左边的符号库里拖动网络符号到画布。
互联网拓扑结构及其绘制
网络拓扑结构及其绘制 教学内容：网络拓扑结构及其绘制 一、教学目标 1. 能使用VISIO软件进行网络拓扑结构的绘制 2. 能判断小型局域网的网络拓扑结构 3. 能根据网络拓扑结构特点和组网条件进行网络结构的选型 二、学习内容分析 1.本节的作用和地位 计算机网络拓扑结构是计算机网络学习的基础，也是学习的重点和难点内容之一。 2．本节主要内容 网络拓扑是指网络中各个端点相互连接的方法和形式。网络拓扑结构反映了组网的一种几何形式。局域网的拓扑结构主要有总线型、星型、环型以及混合型拓扑结构。本课首先通过设定特殊的任务情境引发学生的学习兴趣和对于任务的思考。通过设计实际的拓扑结构图，促使学生应用知识。通过“实地考察”进一步激发其感知，加深对计算机网络拓扑结构的感性认知。 3.重点难点分析 教学重点：计算机网络几种拓扑结构概念及其各自优缺点、应用比较。 教学难点：根据实际情况选择计算机网络拓扑结构。 三、学情分析 在开始本门课程学习之前，学生已经对网络技术有所应用，并初步了解关于计算机网络的基本知识，但是缺乏系统的学习过程，对于应用中碰到的很多问题存在疑惑。同时在整个社会大环境下，网络应用带来的方便性以及网络技术的神秘性对学生有着非常大的吸引力，学生对网络技术具有天生的兴趣，充分培育和利用好学生的这些兴趣，将使教学更轻松。 学生初次接触拓扑概念，并且这一概念本身比较抽象，不容易理解，因此拓扑结构这一内容的学习对于学生来说存在一定的难度。因此，首先要解决的问题是如何使学生更好理解这一概念。针对这一问题，可以采用日常生活中最常见的
交通地图进行类比教学。拓扑概念建立起来之后，网络的拓扑结构就比较好理解。本课设计了一个课堂任务，要求学生画出一个校园网络拓扑结构图，对于怎样去表达网络的拓扑结构，要给学生以适当的引导，这里可以适当的演示一些简单的网络拓扑效果图，以便学生轻松上手。 四、教学方法 本节课通过校园网络的实地考察和任务驱动（网络拓扑图的制作）教学方式，促进实践与理论的整合，培养学生探究、解决问题的兴趣和能力。 通过小分组的教学组织，降低个体学习的难度，对于技术水平较高的同学，教师要鼓励其在分组内或分组之间充分发挥起技术应用特长，带动技术水平相对较低的同学，将学生的个体差异转变为教学资源，让学生在参与合作中互相学习并发挥自己的优势和特长，各有所得。 五、教学过程
网络系统拓扑结构图
网络拓扑结构 网络拓扑结构是指用传输媒体互联各种设备的物理布局。将参与LAN工作的各种设备用媒体互联在一起有多种方法,实际上只有几种方式能适合LAN的工作。 如果一个网络只连接几台设备,最简单的方法是将它们都直接相连在一起，这种连接称为点对点连接。用这种方式形成的网络称为全互联网络,如下图所示。 图中有6个设备，在全互联情况下,需要15条传输线路。如果要连的设备有n个,所需线路将达到n(n-1)/2条!显而易见,这种方式只有在涉及地理范围不大，设备数很少的条件下才有使用的可能。即使属于这种环境,在LAN技术中也不使用。我们所说的拓扑结构，是因为当需要通过互联设备(如路由器)互联多个LAN时,将有可能遇到这种广域网(WAN)的互联技术。目前大多数网络使用的拓扑结构有3种: ①星行拓扑结构; ②环行拓扑结构; ③总线型拓扑结; 1.星型拓扑结构 星型结构是最古老的一种连接方式，大家每天都使用的电话都属于这种结构，如下图所示。其中,图(a)为电话网的星型结构,图(b)为目前使用最普遍的以太网(Ethernet)星型结构,处于中心位置的网络设备称为集线器,英文名为Hub。
(a)电话网的星行结构(b)以Hub为中心的结构 这种结构便于集中控制,因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点,也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信但这种结构非常不利的一点是,中心系统必须具有极高的可靠性,因为中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份,以提高系统的可靠性。 这种网络拓扑结构的一种扩充便是星行树,如下图所示。每个Hub与端用户的连接仍为星型,Hub的级连而形成树。然而,应当指出,Hub级连的个数是有限制的,并随厂商的不同而有变化。 还应指出,以Hub构成的网络结构,虽然呈星型布局,但它使用的访问媒体的机制却仍是共享媒体的总线方式。 2.环型网络拓扑结构 环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户,直到将所有端用户连成环型,如图5所示。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。 环行结构的特点是,每个端用户都与两个相临的端用户相连,因而存在着点到点链路,但总是以单向方式操作。于是,便有上游端用户和下游端用户之称。例如图5中,用户N是用户N+1的上游端用户,N+1是N的下游端用户。如果N+1端需将数据发送到N端，则几乎要绕环一周才能到达N端。 环上传输的任何报文都必须穿过所有端点,因此,如果环的某一点断开,环上所有端间的通信便会终止。
搜索法电力系统网络拓扑算法设计(申波)
大连海事大学 毕 业 论 文 二○一〇年六月 ┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊
搜索法电力系统网络拓扑算法设计 专业班级：06港电一班 姓名：申波 指导教师：姚玉斌 轮机工程学院
摘要 网络拓扑分析是能量管理系统和配电管理系统的重要组成部分，对其研究具有重要的理论价值和应用价值。它是能量管理系统和配电管理系统中其它高级应用软件的基础，作为一个公用的基础模块，其可靠性和快速性直接影响能量管理系统和配电管理系统的性能。 本文介绍了网络拓扑分析中常用的三种方法：矩阵法，搜索法和方程就求法。详细阐述了搜索法的特点，原理与算法设计。搜索法是目前网络拓扑分析中应用最广泛的拓扑分析方法之一。该方法是通过搜索节点的相邻节点的方法来进行网络拓扑分析的。拓扑分析是从某一个节点开始，搜索通过闭合开关和该节点连接在一起的节点，将他们划分为一条母线。电气岛分析是搜索通过支路连接在一起的母线，将这些母线以及连接在这些母线上的支路划分为一个电气岛。 搜索法根据搜索方法的不同，有深度优先搜索DFS(Depth First Search)和广度优先搜索BFS（Breadth First Search ）。基于深度（或广度）优先搜索的方法是电力系统拓扑分析的基本算法。该算法对数据安排和结构设计合理，运算速度快，对大规模电网，此方法相对于其他两种算法速度优势更明显。
Abstract This article first has made the brief outline to the development of the electrical power system load flow computational method and to its research vital significance , then in has analyzed the power distribution network and in the electric transmission network structure difference foundationcin , in view of the electric transmission network ring-like structure characteristic , introduced briefly restraining performance good Newton abdicates the law and the PQ decoupled mothod .While in view of the distribution network radiation structure characteristic , as well as considered in the electrical power system voltage model , we have used the load flow computational method which is called back/forward sweep method . Back/forward sweep method request network the analysis topology must reflect the iterative variable the recursion computation order .Starts from the root node , first searches the traversal leg according to the breadth the order for the leg serial number .This serial number method has the systematic characteristic front , it can satisfy the request of back/forward sweep method , but its flaw lies in works as when network architecture change , the leg number must disrupt arranges , insufficiently nimble .But , for all this , back/forward sweep method still was one kind quite suitably in the distribution network load flow computation .Because this method principle quite is simple , and it does not need to form the node admittance matrix , and uses the line impedance rated output loss and the node voltage directly , the request digital computer memory quantity quite is also small , the restraining precision is also good . Then the article has done the detailed research to the distribution network analysis topology , and proposed the power distribution network algorithm design .Through showed to the example analysis, back/forward sweep method indeed is one fast simple practical good method which suits the distribution network. . Key word: distribution load flow , transmission load flow , back/forward sweep method
网络的拓扑结构分类
网络的拓扑结构分类 网络的拓扑结构是指网络中通信线路和站点（计算机或设备）的几何排列形式。 1.星型网络：各站点通过点到点的链路与中心站相连。特点是很容易在网络中增加新的站点，数据的安全性和优先级容易控制，易实现网络监控，但中心节点的故障会引起整个网络瘫痪。 每个结点都由一条单独的通信线路与中心结点连结。优点：结构简单、容易实现、便于管理，连接点的故障容易监测和排除。缺点：中心结点是全网络的可靠瓶颈，中心结点出现故障会导致网络的瘫痪。 2.环形网络：各站点通过通信介质连成一个封闭
的环形。环形网容易安装和监控，但容量有限，网络建成后，难以增加新的站点。 各结点通过通信线路组成闭合回路，环中数据只能单向传输。 优点：结构简单、容易实现，适合使用光纤，传输距离远，传输延迟确定。 缺点: 环网中的每个结点均成为网络可靠性的瓶颈，任意结点出现故障都会造成网络瘫痪，另外故障诊断也较困难。最著名的环形拓扑结构网络是令牌环网（Token Ring） 3.总线型网络：网络中所有的站点共享一条数据通道。总线型网络安装简单方便，需要铺设的电缆最短，成本低，某个站点的故障一般不会影响整个网络。但介质的故障会导致网络瘫痪，总线网安全性低，监控比较困难，增加新站点也不如星型网容易。
是将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连 接到公共总线上，结点之间按广播方式通信，一个结 点发出的信息，总线上的其它结点均可“收听”到。 优点：结构简单、布线容易、可靠性较高，易于扩充， 是局域网常采用的拓扑结构。 缺点：所有的数据都需经过总线传送，总线成为整个 网络的瓶颈；出现故障诊断较为困难。最著名的总线 拓扑结构是以太网（Ethernet）。 树型网、簇星型网、网状网等其他类型拓扑结构 的网络都是以上述三种拓扑结构为基础的。 ④树型拓扑结构 是一种层次结构，结点按层次连结，信息交换主要在上下结点之间进行，相邻结点或同层结点之间一般不进行数据交换。优点：连结简单，维护方便，适用于汇集信息的应用要
网络拓扑结构大全和图片
网络拓扑结构总汇 网络拓扑结构总汇 网络拓扑结构总汇 网络拓扑结构总汇 网络拓扑结构总汇 星型结构 星型拓扑结构是用一个节点作为中心节点，其他节点直接与中心节点相连构成的网络。中心节点可以是文件服务器，也可以是连接设备。常见的中心节点为集线器。 星型拓扑结构的网络属于集中控制型网络，整个网络由中心节点执行集中式通行控制管理，各节点间的通信都要通过中心节点。每一个要发送数据的节点都将要发送的数据发送中心节点，再由中心节点负责将数据送到目地节点。因此，中心节点相当复杂，而各个节点的通信处理负担都很小，只需要满足链路的简单通信要求。 优点： （1）控制简单。任何一站点只和中央节点相连接，因而介质访问控制方法简单，致使访问协议也十分简单。易于网络监控和管理。 （2）故障诊断和隔离容易。中央节点对连接线路可以逐一隔离进行故障检测和定位，单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网。 （3）方便服务。中央节点可以方便地对各个站点提供服务和网络重新配置。 缺点： （1）需要耗费大量的电缆，安装、维护的工作量也骤增。 （2）中央节点负担重，形成“瓶颈”，一旦发生故障，则全网受影响。 （3）各站点的分布处理能力较低。 总的来说星型拓扑结构相对简单，便于管理，建网容易，是目前局域网普采用的一种拓扑结构。采用星型拓扑结构的局域网，一般使用双绞线或光纤作为传输介质，符合综合布线标准，能够满足多种宽带需求。 尽管物理星型拓扑的实施费用高于物理总线拓扑，然而星型拓扑的优势却使其物超所值。每台设备通过各自的线缆连接到中心设备，因此某根电缆出现问题时只会影响到那一台设备，而网络的其他组件依然可正常运行。这个优点极其重要，这也正是所有新设计的以太网都采用的物理星型拓扑的原因所在。 扩展星型拓扑： 如果星型网络扩展到包含与主网络设备相连的其它网络设备，这种拓扑就称为扩展星型拓扑。 纯扩展星型拓扑的问题是：如果中心点出现故障，网络的大部分组件就会被断开。
电源设计之拓扑结构
电源设计之拓扑结构 单端反激变换器 1、电路拓扑图 2、电路原理 其变压器T1起隔离和传递储存能量的作用，即在开关管Q开通时Np 储存能量，开关管Q关断时Np向Ns释放能量。在输出端要加由电感器Lo 和两Co电容组成一个低通滤波器，变压器初级需有Cr、Rr和Dr组成的RCD漏感尖峰吸收电路。输出回路需有一个整流二极管D1。由于其变压器使用有气隙的磁芯，故其铜损较大，变压器温相对较高。并且其输出的纹波电压比较大。但其优点就是电路结构简单，适用于200W以下的电源且多路输出交调特性相对较好。 3、变压器计算 单端反激式变压器设计的方法较多，但对于反激式设计来说最难的也就是变压器的设计和调整。一般须视具体工作状态而定，这里我结合自己的调试经验介绍一种快捷的近似计算方法。反激变换器可工作于电流连续模式(CCM)和电流断续模式(DCM)，同样输出功率时，工作于电流断续模式具有较大的峰值电流，此时开关晶体管、整流二极管、变压器和电容上损耗会增加，所以一般效率较低，工作于电流连续模式下，效率较高，但输出二极管反向恢复时易引起振荡和噪声；另外，工作于电流断续模式时，由于变压器电感量较小，体积可以做得小一些，而工作于电流连续模式，变压器体积一般会较大。变压器参数的选取应结合整个电路设计和实际应用情况，在最初的设计中，为取得比较适中的性能，可考虑使电路工作于电流临界连续状态。
反激式变压器的设计可分为以下几个步骤： a、初选磁芯型号。 b、确定初级电感量。 c、确定初级峰值电流。 d、确定初级线圈匝数和气隙。 e、计算并调整初、次级匝数。 f、计算并确定导线线径 g、校核窗口面积和最大磁感性强度 ★ 初选磁芯型号 反激变压器的体积主要决定于传递功率的大小，可依据经验或磁芯厂家手册中提供的速选图表，初选一磁芯型号代入以后的步骤进行计算。 ★ 确定初级电感量 若考虑低端满载时，电路工作于电流临界连续状态，此时初级电感量计算公式如下： L1=(Vinmin×Dmax)∧2/(2×f×Po) (Vinmin为输入电压最小值，Dmax为设定的最大占空比，f为开关频率，P0为输出功率。)增大L1取值时，电路开始工作于电流连续模式，原边电感量的选择可在L1计算值基础上，视具体情况作调整。 ★ 确定初级峰值电流 设计时仍应考虑低端满载的情况。 电路工作于电流不连续或临界连续时，初级峰值电流 I1max=2×Po/(Vinmin×h×Dmax)(h为预测效率值) 电路工作于电流连续模式时，初级峰值电流： I1max=2×Po/(Vinmin×h×Dmax)＋(2×Vinmin×T×Dmax)/L1 ★ 确定初级峰值电流确定初级线圈匝数和气隙 首先作出两点假设： a、由于磁芯开气隙后剩磁Br减小很多，认为Br＝0。 b、 由于气隙磁阻远大于磁路其他部分磁阻，认为磁势全部降于气
几种网络拓扑结构及对比
局域网的实验一 内容:几种网络拓扑结构及对比 1星型 2树型 3总线型 4环型 计算机网络的最主要的拓扑结构有总线型拓扑、星型拓扑、环型拓扑以及它们的混合型。计算机网络的拓扑结构就是把网络中的计算机与通信设备抽象为一个点,把传输介质抽象为一条线,由点与线组成的几何图形就就是计算机网络的拓扑结构。网络的拓扑结构:分为逻辑拓扑与物理拓扑结构这里讲物理拓扑结构。总线型拓扑:就是一种基于多点连接的拓扑结构,所有的设备连接在共同的传输介质上。总线拓扑结构使用一条所有PC都可访问的公共通道,每台PC只要连一条线缆即可但就是它的缺点就是所有的PC不得不共享线缆,优点就是不会因为一条线路发生故障而使整个网络瘫痪。环行拓扑:把每台PC连接起来,数据沿着环依次通过每台PC直接到达目的地,在环行结构中每台PC都与另两台PC相连每台PC的接口适配器必须接收数据再传往另一台一台出错,整个网络会崩溃因为两台PC之间都有电缆,所以能获得好的性能。树型拓扑结构:把整个电缆连接成树型,树枝分层每个分至点都有一台计算机,数据依次往下传优点就是布局灵活但就是故障检测较为复杂,PC环不会影响全局。星型拓扑结构:在中心放一台中心计算机,每个臂的端点放置一台PC,所有的数据包及报文通过中心计算机来通讯,除了中心机外每台PC仅有一条连接,这种结构需要大量的电缆,星型拓扑可以瞧成一层的树型结构不需要多层PC的访问权争用。星型拓扑结构在网络布线中较为常见。 编辑本段计算机网络拓扑 计算机网络的拓扑结构就是引用拓扑学中研究与大小,形状无关的点,线关系的方法。把网络中的计算机与通信设备抽象为一个点,把传输介质抽象为一条线,由点与线组成的几何图形就就是计算机网络的拓扑结构。网络的拓扑结构反映出网中个实体的结构关系,就是建设计算机网络的第一步,就是实现各种网络协议的基础,它对网络的性能,系统的可靠性与通信费用都有重大影响。最基本的网络拓扑结构有:环形拓扑、星形拓扑、总线拓扑三个。 1、总线拓扑结构 就是将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连接到公共总线上,结点之间按广播方式通信,一个结点发出的信息,总线上的其它结点均可“收听”到。拓扑结构 优点:结构简单、布线容易、可靠性较高,易于扩充,节点的故障不会殃及系统,就是局域网常采用的拓扑结构。缺点:所有的数据都需经过总线传送,总线成为整个网络的瓶颈;出现故障诊断较为困难。另外,由于信道共享,连接的节点不宜过多,
网络拓扑图
络网拓扑图 编辑词条 网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局。媒体互连在一起有多种方法,实际上只有几种方式能适合LAN的工作。 目录 1 基本介绍 2 主要分类 3 典型结构 1 基本介绍 2 主要分类 3 典型结构 1 基本介绍编辑本段 网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，就是用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接，它的结构主要有星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构等。
2 主要分类编辑本段 星型拓扑结构 星型结构是最古老的一种连接方式，大家每天都使用的电话属于这种结构。星型结构是指各工作站以星型方式连接成网。网络有中央节点，其他节点（工作站、服务器）都与中央节点直接相连，这种结构以中央节点为中心，因此又称为集中式网络。 这种结构便于集中控制，因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点，也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信。同时它的网络延迟时间较小，传输误差较低。但这种结构非常不利的一点是，中心系统必须具有极高的可靠性，因为中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份，以提高系统的可靠性。 环型网络拓扑结构 环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户，直到将所有的端用户连成环型。数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个节点。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。 环行结构的特点是：每个端用户都与两个相临的端用户相连，因而存在着点到点链路，但总是以单向方式操作，于是便有上游端用户和下游端用户之称；信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅有一条道路，故简化了路径选择的控制；环路上各节点都是自举控制，故控制软件简单；由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点，当环中节点过多时，势必影响信息传输速率，使网络的响应时间延长；环路是封闭的，不便于扩充；可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪；维护难，对分支节点故障定位较难。 总线拓扑结构 总线结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式，也就是说，连接端用户的物理媒体由所有设备共享，各工作站地位平等，无中心节点控制，公用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信息一样，因此又称广播式计算机网络。各节点在接受信息时都进行地址检查，看是否与自己的工作站地址相符，相符则接收网上的信息。 使用这种结构必须解决的一个问题是确保端用户使用媒体发送数据时不能出现冲突。在点到点链路配置时，这是相当简单的。如果这条链路是半双工操作，只需使用很简单的机制便可保证两个端用户轮流工作。在一点到多点方式中，对线路的访问依靠控制端的探询来确定。然而，在LAN环境下，由于所有数据站都是平等的，不能采取上述机制。对此，研究了一种在总线共享型网络使用的媒体访问方法：带有碰撞检测的载波侦听多路访问，英文缩写成CSMA/CD。 这种结构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其它站点或端用户通信的优点。缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其它端用户必须等待到获得发送权；媒体访问获取机制较复杂；维护难，分支节点故障查找难。尽管有上述一些缺点，但由于布线要求简单，扩充容易，端用户失效、增删不影响全网工作，所以是LAN技术中使用最普遍的一种。 分布式拓扑结构
智能电网与低压电网网络拓扑结构
智能电网与低压电网网络拓扑结构 随着国际金融危机、与全球能源危机的深化，二氧化碳减排与低碳经济的倡导，各国不约而同地选择了智能电网作为经济发展的引擎。它导致了全球范围的智能电网热潮。 我国根据自己电网的特殊性，提出坚强智能电网规划。其内涵包括特高压输电网架、数字化变电站、配网调度自动化系统，以及用电营业管理与用户互动系统。 而就目前我国的现实条件而言，只有特高压输电网络与用电营业管理系统具备立即实施的条件。数字化变电站与配网调度自动化，由于标准还很不完善，暂时还不具备全面实施的条件。 一.用电营业管理数据采集系统与低压电网网络拓扑分析： 鉴于用电营业管理与用户互动系统，涉及的产业链最长，现实需要的产品数量最大，可以容纳的企业也最多，它也成了企业追捧的热点、投资商的最爱！ 但也就是这个系统，从现场反馈的数据分析，存在重大技术障碍。主要体现在系统的低压载波信道的通信可靠性上。 考虑到低压电网资产属于供电部门所有，国家投资形成的资产无投入或低投入增值，具有太大的诱惑；加上自家信道不用支付长年累月日常通信的运行费用，国网首选低压载波信道作为用电营业数据采集与用户互动系统的下段信道。 但是这条信道也存在它自身的弱点：由于我国对低压电器上网监控不严，电网载波通信背景噪声很大；而电网的优越的50hz频率
响应特性与极差的高频响应特性，面对剧烈的电网负载变化，使得电网产生极高的高频衰减与难以克服的衰减动态范围；这都导致了用电营业管理数据采集系统下段信道通信可靠性达不到现场适用要求。 根据目前国际上在低压电网上允许使用的两个载波通信频段与通信技术发展现状，目前低压载波通信单纯依靠物理层通信，无法保证系统数据采集的可靠性；这也为我国低压载波集抄系统将近二十年的推广实践所证实。现在国内外在低压载波通信领域，几乎毫无例外地都在发展中继组网技术。也就是关联中继技术。借助中继通信，牺牲部分数据采集速度，来提高数据采集的可靠性。 但是这种解决方案，具有一个前提，这就是电能表之间的关联性。当系统出现“孤岛”现象时，“孤岛”中的电能表与其他电能表之间丧失了通信上相关性，中继手段就完全无能为力了。要解决“孤岛”现象的唯一手段，就是提高载波通信芯片物理层通信能力，建立电能表之间的关联关系。这个要求，比单纯依靠物理层进行系统全覆盖，要求低一些。它也说明系统的关联指标是与载波通信芯片物理层通信能力是相关的。 中继通信的关键是电能表之间的相关性！ 就关联中继技术而言，从中继的选择性分类，可以分为非选择性的自动中继（我们可以把它称作盲中继）与选择性自动中继两种。 非选择性的自动中继的典型方案，有lonworks总线技术，及其国内的动态组网技术。它主要依靠“全网侦听、冲突避让”，实现中