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user: 3. 基于量测平衡指标和设备状态相似度寻优的电网支路与母线连接关系辨识方法 3.1. 错误量测辨识与修正 搜索与量测平衡指标不合格的母线关联的支路，如果支路满足以下条件：1、端口数量不少于2个；2、该支路各端口上均配置了量测。则可以对支路的量测平衡指标进行检测。仍用 表示线路的量测平衡指标，用 表示不含本侧端口 的线路量测平衡指标。 如果 满足平衡判据，而 也满足平衡判据，则认为端口 未与节点相连；如果 满足平衡判据，而 不满足平衡判据，则认为端口 与节点相连； 如果 不满足平衡判据，需要对 之外的其它支路端口的量测进行检测。当满足以下条件时：1、对于与节点连接的支路端口，其所连接的节点的量测平衡指标满足平衡判据；2、对于未与节点连接的支路端口，其量测为0；可用 替代端口 的量测，且认为端口 与节点相连。 由于实际的调度自动化系统中检测到的平衡节点和平衡支路总是占多的，因此在绝大多数情况下，可以运用“由平衡节点修正不平衡支路，由平衡支路修正不平衡节点”的交替迭代计算方法对系统中的错误量测数据进行辨识和修正。 3.2. 母线联络关系辨识 按附表1判定母线之间的联络关系，对状态置疑的母线联络关系则保持现状。 3.3. 支路与母线的关联关系 支路与母线之间的关联关系既可能是一对一的关系，即支路仅具有到其中1个母线的连通路径；也可能是一对多的关系，即支路具有到多个母线的连通路径。支路与母线之间的这种关联关系可以用图1的方式来表达。 形成若干彼此无连接关系的拓扑岛(图1(c)为一多岛，图1(d)为一单岛)。假设岛之间是不联络的，那么对于每一个岛而言，所有与之关联的支路潮流应满足平衡关系。 Table 1 Busbar connection tabl 分类 是否有联通路径 是否连接 是否配置量测 量测是否为0 连接状态判定 1 有 是 是 否 合并 2 有 是 是 是 置疑 3 有 是 否 - 置疑 4 有 否 是 否 置疑 5 有 否 是 是 分列 6 有 否 否 - 置疑 表1. 母线联络关系表 图1. (a)连接方式1；(b)连接方式2；(c)支路母线关联关系图1；(d)支路母线关联关系图2 如果所有错误的支路量测均得以修正，则某一电压等级下，所有相关的支路量测应满足量测平衡关系。那么可以记录下每一个岛的量测平衡指标。如果某一个岛的量测平衡指标合格，那么它就与其它岛之间不存在联络关系，反之它必然与其它岛之间存在联络。基于这一点，可进一步对岛间联络关系进行检验，同时对量测平衡指标不合格的岛，可尝试寻找岛间联络的路径，从而形成一个新的岛来满足量测平衡关系。 3.4. 支路与母线连接关系辨识 3.4.1. 单母线连接关系辨识 当一个岛的支路量测是平衡的，那么导致岛内节点量测平衡指标不合格的原因可分成以下三类：1、母线之间的联络关系错误(联络关系置疑)；2、量测非0的支路未与连接母线；3、支路与母线的连接关系错误。 如果支路边界连接点只有到1个母线的连通路径，且到该母线的连通路径不只1条，那么由于与同一个母线连通的路径在拓扑上无差别，为了判断哪一条路径符合实际情况，引入如下的判别方法： (1) 搜索路径通过的端口是否配置量测，若有，则将此量测与支路的量测进行比较，若两者差值充分小，则认为此路径是成立的； (2) 若所有的路径上都没有配置量测的端口，则基于设备状态出错属于小概率事件，引入相似度判别的方法对路径进行选择，方法如下：路径 和 均是支路边界节点通往某一母线的路径，假设路径成立，路径 上状态正确的元件数量是 ，状态错误的元件数量是 ；路径 上状态正确的元件数量是 ，状态错误的元件数量是 。那么两条路径的设备状态的相似度分别为： ， 通过比较 和 ，选择具有更大设备状态相似度的路径。 如果支路边界连接点有到不同母线的连通路径，则和支路与母线连接关系错误的问题类似，属于支路与母线连接关系不确定。 3.4.2. 多母线连接关系辨识 (1) 支路与母线连接路径编码 如上节所述，遗留两个问题，分别是“母线之间的联络关系不确定”和“支路与母线连接关系不确定”。根据实际电网接线和运行方式，对一条支路而言，最多与两条母线具有联络关系。依据这一特征，对支路与母线的连接关系和母线之间的联络关系进行编码：用 来表示支路与母线的连接关系，为“1”或“0”；用 来表示母线之间的联络关系。则对于一个岛而言，可对每一种支路与母线的连接关系进行编码，设支路数为 ，联络关系置疑的母线联络数为 ，编码为： (2) 合理的支路与母线连接关系应满足的原则 一是必须使得岛内的每一个节点的量测平衡指标合格；二是必须与实际采集的支路与母线连接关系具有尽可能高的相似度。 依据上述原则，以一个实际的220千伏变电站为例，220千伏出线数量为15回，状态置疑的母线联络关系为1个，如果要对该站220千伏支路与母线的连接关系进行辨识，则需要进行65，536 (216)次的验证，显然无法满足实用要求。 (3) 基于量测平衡指标和设备状态相似度寻优的方法 为了使辨识结果与实际采集获得的设备状态具有尽可能高的相似度，引入相似度函数，假定辨识结果与实际情况相符，则用辨识结果检验实际采集获得的设备状态，用 表示正确的支路与母线连接路径数，用 表示正确的母线联络关系数，相似度表示如下： 这样在寻优的过程中，不仅判别个体是否满足使岛内各节点的量测平衡指标合格，还应判别个体与实际采集的设备状态是否具有尽可能高的相似度。相似度进行选择，应考虑自动化系统设备状态遥信的配置情况和错误概率。一般情况下按2条支路连接路径(或者支路连接路径与母线联络的组合)发生偏差考虑。对于超出2个错误的情况，由于其发生的概率很低，因此不再予以考虑。上述相似度判别原则表示如下： 步骤1： 对子串 采取小概率变异操作 [ 11 ] ，随机改变其中的1个母线联络关系。若子串发生变异，则不改变支路与母线的连接关系，计算岛内各节点的量测平衡指标。假设第 个置疑的母线联络关系发生变异，则支路与母线连接关系的编码为： ，注： 为对 取反。 若子串未发生变异，则进行如下操作： 依据支路母线关联关系图，确定与支路关联的两个母线，当以下两个条件同时满足：①两个母线分属不同的节点；②支路量测值与所连接节点的量测平衡指标同向(支路量测与所连接节点的量测平衡指标同为正，或者同为负)，则该支路作为备选的1个可调整路径的支路。搜索所有可调整路径的支路，形成可调整路径支路集 。若支路集 非空，则从支路集 中随机选择1条支路，改变支路与母线的连接路径 [ 3 ] 。若支路集 为空，则搜索两个母线属于同一节点的支路，将该支路归入可调整路径支路集 ，从支路集 中随机选择1条支路，改变支路与母线的连接路径。 设调整支路 与母线的连接路径，则支路与母线连接关系编码为： 注: 为对 取反。 步骤2： 按上述的方法，重复 次后可以获得一个规模为 的种群，种群中的每一个体均对应了一种岛内各支路与母线的连接关系，可分别计算与之对应的岛内每一节点的量测平衡指标及设备状态相似度。对于能使所有节点量测平衡指标均合格且相似度符合要求的个体，将其记录下来，不再进行进一步的操作；反之，则重复步骤1的操作。此步骤完成后，可获得第1代的种群。 步骤3： 在第1代种群的基础上，重复步骤1、2，获得新1代的种群。经过若干代的操作后，可获得所有合理的支路与母线连接关系，最终给出辨识结果。 必须指出的，采用量测平衡指标结合设备状态相似度寻优的方法辨识支路与母线的连接关系，其目标并不是寻求使节点量测平衡指标最优的解，与实际相符的解往往并非量测平衡指标最优。因此在算法设计上尽可能地保证了个体的多样性，在每一代计算中同时对多个个体进行反复变异的操作，在获得可行解之后并未停止变异操作，而只是将其记录下来归入可行解集，这样有利于保证个体的多样性，从而保证算法最终能够获得所有可行解。此外，采取对多个个体同时进行反复变异操作的方法，也使得算法能够更快地获得所有可行解。 对子串 采取小概率变异操作，随机改变其中的1个母线联络关系，用于修正可疑的母线联络关系，避免了由于母线联络关系错误导致算法长时间得不到可行解。设置可调整路径支路集 ，防止当节点量测平衡指标合格后，无法继续调整支路与母线的连接路径，从而导致算法无法得到满足设备相似度要求的可行解。