CN102663162A - 一种电网拓扑模型的构建方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种电网拓扑模型的构建方法。该方法包括：连接包含电力设备节点和联结点的电力设备数据库；选择一个电力设备节点为父节点，查找父节点的端点所属的联结点；判断所述联结点是否包含其他端点，如果是，则：依据各个其他端点查找到与其各自对应的电力设备节点，将查找到的电力设备节点作为所述父节点的子节点，以所述子节点为新的父节点循环执行查找联结点的步骤；如果否，则根据父节点和子节点构建电网拓扑模型。本申请实施例还公开了一种电网拓扑模型的构建装置。本申请实施例以树状结构形式构建电网拓扑模型，完整记录了各节点的关系路径，提高了构建电网拓扑模型的效率。

Description

一种电网拓扑模型的构建方法及装置

技术领域

本申请涉及电力系统技术领域，特别涉及一种电网拓扑模型的构建方法及相应装置。

背景技术

随着智能电网的发展与推广，越来越多的电力基础应用依赖于电网拓扑模型，电网拓扑模型反映了实际电网中众多电力设备之间的拓扑架构关系。常见的基于电网拓扑模型的应用如：通过电网拓扑模型确定电力系统中的故障设备和故障点、计划停电的影响范围等，这些应用有利于提高电力系统的智能化水平，提高供电可靠性。由此可见，电网拓扑模型的构建在电力系统应用过程中发挥着重要作用。

目前，电力系统技术领域已通过GIS技术、计算机技术、通信技术等建立了表征现实电网结构的电力设备数据库。电力设备数据库中存储有电力设备的标识号、所在地理位置、设备类型、设备间连接关系等设备属性数据。构建电网拓扑模型时通过读取电力设备数据库中的数据实现构建目标。参见图1，该图示出了现有技术中的一种构建电网拓扑模型的构建方法：在连接电力设备数据库后，初始化起始节点设备和目标节点设备，然后查找到与起始节点设备连接的节点设备，顺着每个节点设备查找目标节点设备，如果在该条路径上没有查找，则转换到与起始节点设备连接的另一个节点设备，顺着该节点设备方向进行目标节点设备的查找，按此循环，直至找到目标节点设备为止，最后记录起始节点到目标节点的路径构成一个条电网拓扑结构，按照上述步骤进行多次操作，可构建全网拓扑模型。

上述构建电网拓扑模型的方法在确定起始节点设备后，需要沿着与起始节点设备连接的多个节点设备的方向逐个查找目标节点设备，通常情况下，需要循环多次才能实现电网拓扑模型的构建，降低了构建效率。而且，这样建立的电网拓扑模型还可能仅仅是局部拓扑结构，不能得出全网拓扑图。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种电网拓扑模型的构建方法及相应装置，以提高电网拓扑模型的构建效率。

本申请实施例提供的电网拓扑模型的构建方法包括：

连接电力设备数据库，所述电力设备数据库包含电力设备节点和联结点，所述电力设备节点具有至少两个端点，所述联结点连接至少一个端点；

选择一个电力设备节点为父节点，查找父节点的端点所属的联结点；

判断所述联结点是否包含其他端点，如果是，则：依据各个其他端点查找到与其各自对应的电力设备节点，将查找到的电力设备节点作为所述父节点的子节点，以所述子节点为新的父节点循环执行查找联结点的步骤；如果否，则根据父节点和子节点构建电网拓扑模型。

优选地，所述电力设备节点的端点和联结点采用公共信息模型进行定义。

优选地，所述选择一个电力设备节点为父节点具体包括：按照预设电源点的定义选择一个电源点为父节点。

优选地，如果联结点不包含其他端点，则根据父节点、子节点和联结点构建电网拓扑模型。

本申请实施例提供的电网拓扑模型的构建装置包括：连接单元、选择单元、第一查找单元、判断单元、第二查找单元和构建单元，其中：

所述连接单元，用于连接电力设备数据库，所述电力设备数据库包含电力设备节点和联结点，所述电力设备节点具有至少两个端点，所述联结点连接至少一个端点；

所述选择单元，用于选择一个电力设备节点为父节点；

所述第一查找单元，用于查找父节点的端点所属的联结点；

所述判断单元，用于判断所述联结点是否包含其他端点，如果是，则触发第二查找单元，如果否则触发构建单元；

所述第二查找单元，用于依据各个其他端点查找到与其各自对应的电力设备节点，将查找到的电力设备节点作为所述父节点的子节点，触发第一查找单元以所述子节点为新的父节点查找联结点；

所述构建单元，用于根据父节点和子节点构建电网拓扑模型。

优选地，所述电力设备节点的端点和联结点采用公共信息模型进行定义。

优选地，所述选择单元按照预设电源点的定义选择一个电源点为父节点。

优选地，判断单元在判断出联结点不包含其他端点时，触发构建单元根据父节点、子节点和联结点构建电网拓扑模型。

本申请实施例在连接包含电力设备节点和联结点的电力设备数据库后，选择一个电力设备节点为父节点，查找该父节点的端点所述的联结点，然后根据该联结点包含的端点查找上述父节点的子节点，获得子节点后按照上述步骤进行该子节点的子节点的查找步骤，当联结点不再具有端点时，根据获得的父节点和子节点构建电网拓扑模型。与现有技术相比，本申请不需要事先确定起始节点设备和目标节点设备，不用沿着与起始节点设备连接的多个节点设备各个方向逐个查找目标节点设备，而是以一个节点为中心，以树状结构形式进行扩散，从而能够较快地确定电网拓扑结构，提高了电网拓扑模型的构建效率。而且，通过上述树状扩展方式得到的电网拓扑不再是局部拓扑，而是全网的拓扑模型，从而有利于增强基于电网拓扑模型的各种应用的应用能力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的一种电网模型构建方法流程图；

图2为本申请实施例的电网模型构建方法流程图；

图3为图2所述实施例中电力设备节点与联结点连接关系图；

图4为本申请实施例的电网模型构建装置结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参见图2，该图示出了本申请实施例的电网拓扑模型构建方法的流程。该实施例包括：

步骤S201：连接电力设备数据库，所述电力设备数据库包含电力设备节点和联结点，所述电力设备节点具有至少两个端点，所述联结点连接至少一个端点；

电力设备数据库是包含电力设备数据的集合。电力设备包含开关元件、变压器、发电机、负载等电气元件。电力设备数据库根据不同实际需要，其数据组织方式和具体内容存在差别，但通常情况下，电力设备数据库中的数据均包含电力设备的设备类型、设备名称、地理位置、设备间连接关系等数据，这些数据是进行开发基于电力设备数据库的各种应用的基础。现有的比较成熟的数据库如电力系统中常用的SCADA数据库。本申请实施例为进行电网拓扑模型的构建，对数据库中的数据组织形式进行了适当改造。本实施例中的电力设备数据库将一个电力设备视为一个节点，一个电力设备节点具有多个(至少两个)端点，电力设备节点的端点与端点之间通过联结点进行融合，也就是说，一个联结点可以包括至少一个端点，当其包含多个端点时，说明该联结点连接了多个电力设备。参见图3，该图示出了本实施例的一种电力设备节点与联结点之间的关系。图中电力设备节点1、电力设备节点2、电力设备节点3、电力设备节点4的一个端点均连接在联结点1(联结点1包含五个端点，其中有个端点未示出对应的电力设备节点)上，说明这些设备均通过联结点1实现连接。电力设备节点2的另一个端点连接在联结点2上，联结点2上没有其他端点，说明该联结点是终结联结点，电力设备节点2到此为止，不再与其他电力设备节点发生连接关系。

步骤S202：选择一个电力设备节点为父节点；

为了构建电网拓扑模型，需要选择一个起点，该起点可以按照一定的预设规则进行选择，也可以任意选择，无论如何选择起点均不妨碍本申请实施例构建全网的电网模型结构图。当按照一定的预设规则选择时，可以这样进行：预先进行电源点定义，然后根据电源点的定义在电力设备数据库中选择一个电源点作为这里的初始节点，选择电源点作为“根节点”的目的在于电源点是电网拓扑模型的电力提供者，进行各种基于电网模型的各种分析应用通常需要从电源点处开始，比如停电范围的查找，需首先查看电源点是否出现异常，如果电源点正常，在沿着某个拓扑路径逐个查找下去。当任意选择一个电力设备节点时，可以随机地在电力设备数据库中进行选择，也可通过专门的接收终端从外界接收一个电力设备节点编号，然后在电力设备数据库查找到该电力设备节点，以便进行后续步骤。

步骤S203：查找父节点的端点所属的联结点；

如前所述，一个电力设备节点至少具有两个端点，当选择一个电力设备节点后，即可获知该电力设备的端点，依据该端点查找电力设备端点所属的联结点，一个联结点包含一个或多个端点，这些端点分别对应不同的电力设备节点。

步骤S204：判断所述联结点是否包含其他端点，如果是，则执行步骤S205；如果否，则执行步骤S206；

通过端点查找到联结点后，判断该联结点是否包含其他端点，如果不再包含其他端点，说明该联结点是终结联结点，处于电网拓扑的边缘；如果该联结点还包含除上述父节点的端点外，还包含其他的端点，说明该联结点是中间联结点，处理电网拓扑的中间，依据这些端点即可寻找到父节点(父电力设备节点)的子节点(子电力设备节点)。

步骤S205：依据各个其他端点查找到与其各自对应的的电力设备节点，将查找到的电力设备节点作为所述父节点的子节点，以所述子节点为新的父节点，返回步骤S203；

依据联结点上的各端点，即可查找到各自对应的电力设备节点，这些节点即是上述父节点的子节点，这里的父节点和子节点通过联结点体现了两者的连接关系。查找到子节点后，又可以这些子节点作为新的父节点，返回步骤S203，继续进行查找联结点的步骤。

步骤S206：根据父节点和子节点构建电网拓扑模型；

通过前述步骤可查找出电网拓扑中的所有电力设备节点，以及这些电力设备节点之间的连接关系，获得各节点和各节点之间的关系后，即可根据父节点、子节点构建出电网拓扑模型。这种包含父节点、子节点的电网拓扑模型是一种简化的模型，有利于清晰地体现电网拓扑。但在实际应用中，为了方便拓扑结构的变更，通常将连接父节点(父电力设备节点)和子节点(子电力设备节点)之间的联结点体现到电网拓扑模型之中，在拓扑结构发生变化时，直接修改联结点处融合的端点即可实现目的，而无需更改两个相互连接的电力设备节点。按照这种方式构建的电网拓扑模型包含父电力设备节点、子电力设备节点以及父电力设备节点和子电力设备节点之间的联结点。

本实施例在连接包含电力设备节点和联结点的电力设备数据库后，选择一个电力设备节点为父节点，查找该父节点的端点所述的联结点，然后根据该联结点包含的端点查找上述父节点的子节点，获得子节点后按照上述步骤进行该子节点的子节点的查找步骤，当联结点不再具有端点时，根据获得的父节点和子节点构建电网拓扑模型。与现有技术相比，本申请不需要事先确定起始节点设备和目标节点设备，不用沿着与起始节点设备连接的多个节点设备各个方向逐个查找目标节点设备，而是以一个节点为中心，以树状结构(放射状)形式进行扩散，从而能够较快地确定电网拓扑结构，提高了电网拓扑模型的构建效率。而且，通过上述树状扩展方式得到的电网拓扑不再是局部拓扑，而是全网的拓扑模型，从而有利于增强基于电网拓扑模型的各种应用的应用能力。

上述实施例中的电力设备节点的端点和联结点可以按照一般的格式要求存储在电力设备数据库中，这样并不妨碍本申请的发明目的的实现。但是，在实际应用中，为了实现电力设备数据库的标准化和电力设备数据的共享，本申请实施例优选采用CIM模型对电力设备节点的端点和联结点进行定义，使端点和联结点符合CIM规范。CIM是Common Information Model的缩写，意思为公共信息模型。CIM是一套规范化的面向对象的抽象模型，它通过采用对象类、对象属性以及相互之间的关系描述电力系统资源，将CIM用于电力系统领域中的各个应用系统，以统一标准描述电力系统对象，能够实现高效率的数据交换和利用。

上述叙述内容均是对本申请方法实施例的描述，相应地，本申请实施例还提供了电网拓扑模型构建装置。参见附图4，该图示出了本申请实施例的电网模型构建装置结构框图。该装置实施例400包括：连接单元401、选择单元402、第一查找单元403、判断单元404、第二查找单元405和构建单元406，其中：

所述连接单元401，用于连接电力设备数据库，所述电力设备数据库包含电力设备节点和联结点，所述电力设备节点具有至少两个端点，所述联结点连接至少一个端点；

所述选择单元402，用于选择一个电力设备节点为父节点；

所述第一查找单元403，用于查找父节点的端点所属的联结点；

所述判断单元404，用于判断所述联结点是否包含其他端点，如果是，则触发第二查找单元，如果否则触发构建单元；

所述第二查找单元405，用于依据各个其他端点查找到与其各自对应的的电力设备节点，将查找到的电力设备节点作为所述父节点的子节点，触发第一查找单元以所述子节点为新的父节点查找联结点；

所述构建单元406，用于根据父节点和子节点构建电网拓扑模型。

本装置实施例400的工作过程是：连接单元401在连接包含电力设备节点和联结点的电力设备数据库后，由选择单元402选择一个电力设备节点为父节点，然后第一查找单元403查找父节点的端点所属的联结点，接下来，判断单元404判断所述联结点是否包含其他端点，如果是，则触发第二查找单元405，由第二查找单元405依据各个其他端点查找到与其各自对应的的电力设备节点，将查找到的电力设备节点作为所述父节点的子节点，触发第一查找单元403以所述子节点为新的父节点查找联结点；如果否，则触发构建单元406，由构建单元406根据父节点和子节点构建电网拓扑模型。

本装置实施例400在连接包含电力设备节点和联结点的电力设备数据库后，选择一个电力设备节点为父节点，查找该父节点的端点所述的联结点，然后根据该联结点包含的端点查找上述父节点的子节点，获得子节点后按照上述步骤进行该子节点的子节点的查找步骤，当联结点不再具有端点时，根据获得的父节点和子节点构建电网拓扑模型。与现有技术相比，本实施例不需要事先确定起始节点设备和目标节点设备，不用沿着与起始节点设备连接的多个节点设备各个方向逐个查找目标节点设备，而是以一个节点为中心，以树状结构形式进行扩散，从而能够较快地确定电网拓扑结构，提高了电网拓扑模型的构建效率。而且，通过上述树状扩展方式得到的电网拓扑不再是局部拓扑，而是全网的拓扑模型，从而有利于增强基于电网拓扑模型的各种应用的应用能力。

上述装置实施例400中电力设备数据库中的电力设备节点的端点和联结点采用CIM模型进行定义，通过CIM模型定义后的端点和联结点以相同的标准提供服务，有利于实现高效率的数据交换和共享。

上述装置实施例400中的选择单元402尽管可以任意选择一个电力设备节点作为父节点进行父节点的联结点查询，但本实施例优选按照预设电源点的定义选择一个电源点为父节点。这是基于各种具体电力应用通常以电源点为起点的实际情况，本申请实施例以电源点为根节点构建电网拓扑模型满足的现实需要。上述装置实施例400在判断单元判断出联结点不包含其他端点时，触发构建单元根据父节点、子节点和联结点构建电网拓扑模型，按照这种方式构建出来的电网模型包含连接电力设备节点的联结点，通过该联结点可以方便对电网拓扑模型进行变更，减少电网拓扑模型变更过程中的操作复杂度。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种电网拓扑模型的构建方法，其特征在于，该方法包括：

连接电力设备数据库，所述电力设备数据库包含电力设备节点和联结点，所述电力设备节点具有至少两个端点，所述联结点连接至少一个端点；

选择一个电力设备节点为父节点，查找父节点的端点所属的联结点；

判断所述联结点是否包含其他端点，如果是，则：依据各个其他端点查找到与其各自对应的电力设备节点，将查找到的电力设备节点作为所述父节点的子节点，以所述子节点为新的父节点循环执行查找联结点的步骤；如果否，则根据父节点和子节点构建电网拓扑模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电力设备节点的端点和联结点采用公共信息模型进行定义。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择一个电力设备节点为父节点具体包括：

按照预设电源点的定义选择一个电源点为父节点。

4.根据权利要求1至3中任何一项所述的方法，其特征在于，如果联结点不包含其他端点，则：根据父节点、子节点和联结点构建电网拓扑模型。

5.一种电网拓扑模型的构建装置，其特征在于，该装置包括：连接单元、选择单元、第一查找单元、判断单元、第二查找单元和构建单元，其中：

所述连接单元，用于连接电力设备数据库，所述电力设备数据库包含电力设备节点和联结点，所述电力设备节点具有至少两个端点，所述联结点连接至少一个端点；

所述选择单元，用于选择一个电力设备节点为父节点；

所述第一查找单元，用于查找父节点的端点所属的联结点；

所述判断单元，用于判断所述联结点是否包含其他端点，如果是，则触发第二查找单元，如果否，则触发构建单元；

所述第二查找单元，用于依据各个其他端点查找到与其各自对应的电力设备节点，将查找到的电力设备节点作为所述父节点的子节点，触发第一查找单元以所述子节点为新的父节点查找联结点；

所述构建单元，用于根据父节点和子节点构建电网拓扑模型。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电力设备节点的端点和联结点采用公共信息模型进行定义。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述选择单元按照预设电源点的定义选择一个电源点为父节点。

8.根据权利要求5至7中任何一项所述的装置，其特征在于，判断单元在判断出联结点不包含其他端点时，触发构建单元根据父节点、子节点和联结点构建电网拓扑模型。

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