CN102801154B - 电力网络骨干拓扑结构的提取方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种提取电力网络骨干拓扑的方法，该方法包括：接收符合用户需求的拓扑子结构的描述以及由拓扑子结构提取的骨干拓扑子结构的描述；基于所述拓扑子结构的描述产生第一关联矩阵以及基于骨干拓扑子结构的描述产生第二关联矩阵；根据电力网络的底层拓扑结构产生第三关联矩阵；在所述第三关联矩阵中搜索与所述第一关联矩阵匹配的子矩阵；利用所述第二关联矩阵对匹配的子矩阵进行变换获得第四关联矩阵；以及根据所述第四关联矩阵产生对应于所述底层拓扑结构的骨干拓扑结构。

Description

电力网络骨干拓扑结构的提取方法和装置

技术领域

本发明涉及电力网络，特别涉及电力网络骨干拓扑的提取方法和装置。

背景技术

电力系统是由发电机、变压器、母线、开关、刀闸、线路等电力元件按一定形式连接而成的整体，电气运行性能受到元件特性和元件连接关系的约束。当不考虑网络中元件的物理特性，电力系统可以抽象成由支路及由支路连接成的节点组成的网络拓扑。综合考虑电力系统的元件特性约束和连接关系约束，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-支路连接关系模型，并且识别相互连通孤立的子装置，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。实际运营中，电网公司不同的业务部门需要根据自身的业务需求对电力系统进行分析和计算，因此对电力系统的底层拓扑结构的关注点不同，主要反映在将底层拓扑结构抽象成不同的骨干拓扑网络。目前，电网公司各个业务部门主要根据业务需求，基于专家经验，人工从底层拓扑结构提取骨干拓扑结构。然而实际电力系统元器件数目庞大，线路纷繁复杂，由于负荷变化、设备维护、主动优化等原因，电网设备层面不断更新，底层电网拓扑结构常常发生变化，各个业务部门通过手工从底层电网拓扑结构提取骨干拓扑结构并进行维护，不仅工序繁琐而且成本高昂。

因此，需要提供一种根据业务需求自动高效地提取骨干拓扑结构的方法。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种自动高效的提取骨干拓扑结构的方法和装置。

根据本发明的第一方面，提供一种提取电力网络骨干拓扑的方法，该方法包括：接收符合用户需求的拓扑子结构的描述以及由拓扑子结构提取的骨干拓扑子结构的描述；基于所述拓扑子结构的描述产生第一关联矩阵以及基于骨干拓扑子结构的描述产生第二关联矩阵；根据电力网络的底层拓扑结构产生第三关联矩阵；在所述第三关联矩阵中搜索与所述第一关联矩阵匹配的子矩阵；利用所述第二关联矩阵对匹配的子矩阵进行变换获得第四关联矩阵；以及根据所述第四关联矩阵产生对应于所述底层拓扑结构的骨干拓扑结构。

根据本发明的第二方面，提供一种提取电力网络骨干拓扑的装置，该装置包括：接收模块，被配置为接收符合用户需求的拓扑子结构的描述以及由拓扑子结构提取的骨干拓扑子结构的描述；关联矩阵产生模块，被配置为基于所述拓扑子结构的描述产生第一关联矩阵，基于骨干拓扑子结构的描述产生第二关联矩阵以及根据电力网络的底层拓扑结构产生第三关联矩阵；搜索模块，被配置为在所述第三关联矩阵中搜索与所述第一关联矩阵匹配的子矩阵；矩阵变换模块，被配置为利用所述第二关联矩阵对匹配的子矩阵进行变换获得第四关联矩阵；以及骨干拓扑结构产生模块，被配置为根据所述第四关联矩阵产生对应于所述底层拓扑结构的骨干拓扑结构。

本发明的提取骨干拓扑结构的方法和装置，能够根据业务需求自动高效地提取骨干拓扑结构。

附图说明

结合附图，通过参考下列详细的示例性实施例的描述，将会更好地理解本发明本身、优选的实施方式以及本发明的目的和优点，其中：

图1示出根据本发明实施例的电力网络骨干拓扑的提取方法；

图2示出根据本发明实施例的拓扑子结构图；

图3示出根据本发明的实施例对图2的拓扑子结构进行抽象形成的节点-支路连接关系的有向图；

图4示出根据本发明实施例的骨干拓扑子结构图；

图5示出根据本发明的实施例对图4的骨干拓扑子结构进行抽象形成的节点-支路连接关系的有向图；

图6示出根据本发明实施例的底层拓扑结构图；

图7示出根据本发明的实施例对图6的拓扑子结构进行抽象形成的节点-支路连接关系的有向图；

图8示出在电力网络的底层拓扑结构的关联矩阵中搜索所述拓扑子结构的关联矩阵的流程图；

图9示出图8的步骤S802的具体实现的过程；

图10示出图8的步骤S804的具体实现的过程；

图11示出根据本发明的实施例对应于所述底层拓扑结构的骨干拓扑结构图；

图12示出根据本发明的实施例的提取电力网络骨干拓扑的装置框图；以及

图13则示意性示出了可以实现根据本发明的实施例的计算设备的结构方框图。

具体实施方式

以下结合附图描述根据本发明实施例的电力网络骨干拓扑结构的提取方法和装置，将会更好地理解本发明的目的和优点。

图1示出根据本发明实施例的电力网络骨干拓扑结构的提取方法，该方法包括：在步骤S101，接收符合用户需求的拓扑子结构的描述以及由拓扑子结构提取的骨干拓扑子结构的描述；在步骤S102，基于所述拓扑子结构的描述产生第一关联矩阵以及基于骨干拓扑子结构的描述产生第二关联矩阵；在步骤S103，根据电力网络的底层拓扑结构产生第三关联矩阵；在步骤S104，在所述第三关联矩阵中搜索与所述第一关联矩阵匹配的子矩阵；在步骤S105，利用所述第二关联矩阵对匹配的子矩阵进行变换产生第四关联矩阵；在步骤S106，根据所述第四关联矩阵产生对应于所述底层拓扑结构的骨干拓扑结构。

步骤S101，接收符合用户业务需求的拓扑子结构的描述以及由拓扑子结构提取的骨干拓扑子结构的描述。由于电力公司不同的业务部门具有不同的业务需求和业务分析目标，即使针对同一个电力网络的底层拓扑结构，各个业务部门的关注点也各不相同。因此需要各个业务部门指定符合其业务需求的拓扑子结构以及由拓扑子结构提取的骨干拓扑子结构，相对于整个电力系统的底层拓扑结构，拓扑子结构是底层拓扑结构的子集，骨干拓扑子结构是业务部门根据业务需求对拓扑子结构进一步的简化。根据本发明的一个实施例，既可以为用户提供图形界面编辑工具，由用户自行编辑关注的拓扑子结构，也可以由用户在底层拓扑结构中选择关注的拓扑子结构，并对拓扑子结构进一步简化，形成骨干拓扑子结构。根据本发明的另一个实施例，可以将用户已编辑好的包含有拓扑子结构和骨干拓扑子结构的文件导入。

在步骤S102，基于所述拓扑子结构的描述产生第一关联矩阵以及基于骨干拓扑子结构的描述产生第二关联矩阵，其中第一关联矩阵对应于拓扑子结构的关联矩阵，第二关联矩阵对应于骨干拓扑子结构的关联矩阵。在电力传输技术领域可以利用关联矩阵来描述电力网络拓扑结构中电气元件之间的连接与电气元件的关联关系，具体地，可以将各种设备连接的电力网络的底层拓扑结构抽象成节点-支路连接关系的有向图，其中节点表示电气元件，支路表示电气元件之间的连接，对于n个节点、b条支路的电力网络拓扑结构，可以用n×b阶矩阵表示，矩阵的行向量对应于节点，矩阵的列向量对应于电力网络的支路，矩阵中的向量a_ij被定义为：

关联矩阵的每一列对应于一条支路，每一支路必连接于两个节点，且方向为一进一出。因此的每一列中只包含二个非零元素+1和-1，如果把所有行的元素按列相加，则得到全零的行，因此矩阵的行不是彼此独立的。对于其中任一行元素可以通过把除该行以外的所有行相加并变号而获得。以图2的拓扑子结构为例描述对应关联矩阵的产生，首先对图2的拓扑子结构进行抽象，形成图3所示的节点-支路连接关系的有向图，从有向图中可以看到，节点1和节点3之间的连接是刀闸1，节点2与节点4之间的连接是刀闸2，节点3与节点5之间的连接是地刀1，节点4和节点5之间的连接是地刀2，节点3和节点4之间的连接是断路器1，行向量V包括母线1段，母线2段，虚拟点3，虚拟点4，虚拟点5，列向量M包括刀闸1，刀闸2，断路器1，地刀1，地刀2，接着按照上述对关联矩阵的描述，得到该拓扑子结构对应的关联矩阵A＝V×M。

仍以图2的拓扑子结构为例，由于用户是隶属于电力系统的调度部门，更为关注母线和开关的状态，因此根据用户的需求提取的骨干拓扑子结构只包含母线和开关，图4示出根据本发明实施例的骨干拓扑子结构，图5示出根据本发明的实施例对图4进行抽象形成的节点-支路连接关系的有向图。按照上述关联矩阵的产生方法，得到该骨干拓扑子结构对应的关联矩阵A’。

在步骤S103，根据电力网络的底层拓扑结构产生第三关联矩阵，其中第三关联矩阵对应于底层拓扑结构的关联矩阵。电力网络的底层拓扑结构对应于作为分析目标的电力网络，通常作为分析目标的电力网络会覆盖一个城市或一个地区，一个城市级别的中等规模的电力传输装置有大约400条线路，120个变电站，而每个变电站有大约500个主要设备，每条线路有大约50个主要设备，主要设备包括：主变压器、开关、断路器、母线、线路、电流互感器、电压互感器，电抗器以及接地刀闸。因此对应的电力网络的底层拓扑结构线路复杂，电气元件众多。按照上述关联矩阵的描述，根据电力网络的底层拓扑结构产生底层拓扑结构的关联矩阵。为了描述方便起见，本发明的实施例示意性地选取了一个简单的底层拓扑结构，图6示出根据本发明实施例的底层拓扑结构图。对图6的拓扑子结构进行抽象，形成图7所示的节点-支路连接关系的有向图，行向量V’包括副母1段、副母2段、虚拟点3、虚拟点4、虚拟点5、正母2段、正母1段、出线线路2、出线线路1，列向量M’包括刀闸1、刀闸2、断路器1、地刀1、地刀2、断路器2、断路器3、刀闸3、刀闸4，接着按照上述对关联矩阵的描述，得到该底层拓扑结构对应的关联矩阵A”＝V’×M’。

在步骤S104，在所述第三关联矩阵中搜索与所述第一关联矩阵匹配的子矩阵，即，在电力网络的底层拓扑结构的关联矩阵中搜索与拓扑子结构的关联矩阵匹配的子矩阵。图8示出在电力网络的底层拓扑结构的关联矩阵中搜索所述拓扑子结构的关联矩阵的流程图，具体地，流程在步骤S801开始，在步骤S802，在底层拓扑结构关联矩阵的行向量和列向量中分别搜索拓扑子结构关联矩阵的行向量和列向量，具体地，图9示出图8的步骤S802的具体实现的过程，在步骤S8021，在底层拓扑结构的关联矩阵的行向量中逐个搜索拓扑子结构关联矩阵的行向量；在步骤S8022，将搜索到的行向量添加到行向量列表，并记录行向量在底层拓扑结构的关联矩阵中的行号；在步骤S8023，判断行向量列表中是否包含拓扑子结构关联矩阵中的全部行向量；如果判断结果为否，则流程结束；如果判断结果为是，则前进至步骤S8024，在底层拓扑结构关联矩阵的列向量中逐个搜索拓扑子结构关联矩阵的列向量；在步骤S8025，将搜索到的列向量添加到列向量列表，并记录列向量在底层拓扑结构关联矩阵的中的列号；在步骤S8026，判断列向量列表中是否包含拓扑子结构关联矩阵中的全部列向量；如果判断结果为否，则流程结束；如果判断结果为是，则前进至图8的步骤S803，本领域技术人员可以理解，在在底层拓扑结构的关联矩阵的行向量中搜索拓扑子结构关联矩阵的行向量和列向量的顺序不是固定不变的，完全可以先搜索拓扑子结构关联矩阵的列向量，在确定搜索到拓扑子结构关联矩阵中的全部列向量之后，再搜索拓扑子结构关联矩阵中的行向量，也可以实现本发明的目的；在步骤S803，如果在底层拓扑结构的关联矩阵的行向量和列向量中搜索到拓扑子结构关联矩阵的全部行向量和列向量，则确定底层拓扑结构的关联矩阵中存在的可能匹配的子矩阵，通过参照拓扑子结构的关联矩阵的行向量和列向量对搜索到的行向量和列向量进行排列组合，确定底层拓扑结构的关联矩阵中存在的可能匹配的子矩阵；在步骤S804，从底层拓扑结构的关联矩阵中存在的可能匹配的子矩阵中过滤出与所述拓扑子结构的关联矩阵匹配的子矩阵，图10示出图8的步骤S804的具体实现的过程，在步骤S8041，将可能匹配的子矩阵的向量坐标与拓扑子结构关联矩阵的向量坐标进行映射；在步骤S8042，将可能匹配的子矩阵的向量坐标的向量数值与具有映射关系的所述拓扑子结构的关联矩阵的向量坐标的向量数值进行比较；在步骤S8043，判断可能匹配的子矩阵中每个向量数值与映射的向量数值是否相同，如果判断结果为否，则前进至步骤S805，流程结束，如果判断结果为是，前进至步骤S8044，则过滤出与拓扑子结构的关联矩阵匹配的子矩阵，流程结束。

根据本发明上述的实施例，在底层拓扑结构的关联矩阵A”中搜索拓扑子结构的关联矩阵A，按照上述的搜索方法，首先在关联矩阵A”的行向量V’中逐个搜索拓扑子结构的关联矩阵A的行向量V，即在关联矩阵A”的行向量V’中搜索母线和虚拟点，由于无论副母线还是正母线都是母线，因此搜索到的行向量包括副母1段、副母2段、虚拟点3、虚拟点4、虚拟点5、正母2段、正母1段，将搜索到的行向量添加到表1所示的行向量列表，并记录搜索到的行向量在底层拓扑结构关联矩阵中的行号，此时判断出行向量列表中包含有拓扑子结构关联矩阵中的全部行向量，因此在底层拓扑结构关联矩阵的列向量M”中逐个搜索拓扑子结构关联矩阵的列向量M，即在底层拓扑结构关联矩阵的列向量M”中搜索刀闸、断路器和地刀，搜索到的行向量包括刀闸1、刀闸2、断路器1、地刀1、地刀2、断路器2、断路器3、刀闸3、刀闸4，将搜索到的列向量添加到表2的列向量列表，并记录搜索到的列向量在底层拓扑结构关联矩阵中的列号，判断出列向量列表中包含有拓扑子结构关联矩阵中的全部列向量。

表1行向量表

搜索到的行向量	行号
		副母1段	1
副母2段	2
		正母1段	7
正母2段	6
		虚拟点3	3
虚拟点4	4
		虚拟点5	5

表2列向量列表

搜索到的列向量	列号
		刀闸1	1
刀闸2	2
		刀闸3	7
刀闸4	6
		断路器1	3
断路器2	4
		断路器3	5
地刀1	4
		地刀2	5

根据搜索到的行向量和列向量，确定底层拓扑结构的关联矩阵中存在的可能匹配的子矩阵。根据排列组合的原理，行向量有以下U1、U2....U6的6种可能，列向量有以下W1、W2....W18的18种可能，因此最终可以得到108种可能匹配的子矩阵B1，B2.....B108，由于篇幅的限制，仅列出其中的3个，B1、B2和B3，其余不一一列举。

以B1为例，根据关联矩阵的产生方法，得到子矩阵B1。

$B1={\left[\begin{array}{ccccc}1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0\\ -1& 0& 1& 1& 0\\ 0& -1& -1& 0& 1\\ 0& 0& 0& -1& -1\end{array}\right]}_{5*5}$

将可能匹配的子矩阵的向量坐标与拓扑子结构关联矩阵的向量坐标进行映射，以B1为例，将B1的向量b_ij的坐标与拓扑子结构的关联矩阵A的向量a_ij的坐标进行映射，参照行向量列表和列向量列表将映射关系记录下来。

(b₁₁，a₁₁)(b₁₂，a₁₂)(b₁₃，a₁₃)(b₁₄，a₁₄)(b₁₅，a₁₅)

(b₂₁，a₂₁)(b₂₂，a₂₂)(b₂₃，a₂₃)(b₂₄，a₂₄)(b₂₅，a₂₅)

(b₃₁，a₃₁)(b₃₂，a₃₂)(b₃₃，a₃₃)(b₃₄，a₃₄)(b₃₅，a₃₅)

(b₄₁，a₄₁)(b₄₂，a₄₂)(b₄₃，a₄₃)(b₄₄，a₄₄)(b₄₅，a₄₅)

(b₅₁，a₅₁)(b₅₂，a₅₂)(b₅₃，a₅₃)(b₅₄，a₅₄)(b₅₅，a₅₅)

逐个比较具有映射关系的向量坐标的向量数值，例如具有映射关系的(b₁₁，a₁₁)，b₁₁＝1，a₁₁＝1，b₁₁＝a₁₁；(b₁₂，a₁₂)，b₁₂＝0，a₁₂＝0，b₁₂＝a₁₂；...(b₅₅，a₅₅)，b₅₅＝-1，a₅₅＝-1，b₅₅＝a₅₅。由此确定出子矩阵B1中每个向量数值与关联矩阵A中映射的向量数值相同，由此确定子矩阵B1是匹配的子矩阵。

再以B2为例，按照上述关联矩阵的产生方法得到子矩阵B2。

$B2={\left[\begin{array}{ccccc}0& 0& 0& 0& 0\\ 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 1& 1& 0\\ -1& 0& -1& 0& 1\\ 0& 0& 0& -1& -1\end{array}\right]}_{5*5}$

将B2的向量b_ij的坐标与拓扑子结构的关联矩阵A的向量a_ij的坐标进行映射，参照行向量列表和列向量列表将映射关系记录下来。

(b₁₂，a₁₁)(b₁₈，a₁₂)(b₁₃，a₁₃)(b₁₄，a₁₄)(b₁₅，a₁₅)

(b₂₂，a₂₁)(b₂₈，a₂₂)(b₂₃，a₂₃)(b₂₄，a₂₄)(b₂₅，a₂₅)

(b₃₂，a₃₁)(b₃₈，a₃₂)(b₃₃，a₃₃)(b₃₄，a₃₄)(b₃₅，a₃₅)

(b₄₂，a₄₁)(b₄₈，a₄₂)(b₄₃，a₄₃)(b₄₄，a₄₄)(b₄₅，a₄₅)

(b₅₂，a₅₁)(b₅₈，a₅₂)(b₅₃，a₅₃)(b₅₄，a₅₄)(b₅₅，a₅₅)

逐个比较具有映射关系的向量坐标的向量数值，例如具有映射关系的(b₁₂，a₁₁)，b₁₂＝0，a₁₁＝1，b₁₂与a₁₁不相等，由此确定子矩阵B2不是匹配的子矩阵

接着，遍历其余可能匹配的子矩阵，最后过滤出只有B1是匹配的拓扑子结构矩阵，以下关联矩阵A”中被黑框围住的部分就是匹配的子矩阵B1。

在步骤S105，利用所述第二关联矩阵对匹配的子矩阵进行变换获得第四关联矩阵，其中第四关联矩阵对应于所述底层拓扑结构的骨干拓扑结构的关联矩阵。

在步骤S106，根据所述第四关联矩阵产生对应于所述底层拓扑结构的骨干拓扑结构。

根据本发明的一个实施例，利用所述第二关联矩阵对匹配的子矩阵进行变换获得第四关联矩阵包括：用第二关联矩阵替换匹配的子矩阵，获得第四关联矩阵；进而根据第四关联矩阵产生对应于所述底层拓扑结构的骨干拓扑结构。

根据本发明的上述实施例，用骨干拓扑子结构的关联矩阵A’替换匹配的子矩阵B1，产生对应于底层拓扑结构的骨干拓扑结构的关联矩阵B；根据对应于底层拓扑结构的骨干拓扑结构的关联矩阵B产生图11所示的对应于所述底层拓扑结构的骨干拓扑结构。

根据本发明的另一个实施例，利用所述第二关联矩阵对匹配的子矩阵进行变换获得第四关联矩阵包括步骤：根据所述第一关联矩阵和第二关联矩阵确定转换矩阵；利用转换矩阵对匹配的子矩阵进行变换获得第四关联矩阵；根据第四关联矩阵产生对应于所述底层拓扑结构的骨干拓扑结构。

根据本发明的上述实施例，以上述步骤S102中计算的关联矩阵A和A’为例，根据所述拓扑子结构的关联矩阵和骨干拓扑子结构的关联矩阵确定转换矩阵，拓扑子结构的关联矩阵、骨干拓扑子结构的关联矩阵以及骨干拓扑子结构的转换矩阵的关系为A×H＝A’，根据矩阵转化的知识获得转换矩阵H＝A^-1×A’。利用公式H＝A^-1×A’，获得转换矩阵H。利用转换矩阵H和匹配的子矩阵B1产生对应于底层拓扑结构的骨干拓扑结构的关联矩阵，利用公式B1×H＝A’，将B1转换为A’，产生对应于底层拓扑结构的骨干拓扑结构的关联矩阵B

$A^{,}=B1\×H={\left[\begin{array}{ccccc}1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0\\ -1& 0& 1& 1& 0\\ 0& -1& -1& 0& 1\\ 0& 0& 0& -1& -1\end{array}\right]}_{5*6}{\left[\begin{array}{ccccc}0& 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& -1& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]}_{5*6}$

基于同一发明构思，本发明提出一种提取电力网络骨干拓扑的装置，图12示出根据本发明的实施例的提取电力网络骨干拓扑的装置框图，该装置包括：接收模块1201，被配置为接收符合用户需求的拓扑子结构的描述以及由拓扑子结构提取的骨干拓扑子结构的描述；关联矩阵产生模块1202，被配置为基于所述拓扑子结构的描述产生第一关联矩阵，基于骨干拓扑子结构的描述产生第二关联矩阵以及根据电力网络的底层拓扑结构产生第三关联矩阵；搜索模块1203，被配置为在所述第三关联矩阵中搜索与所述第一关联矩阵匹配的子矩阵；矩阵变换模块1204，被配置为利用利用所述第二关联矩阵对匹配的子矩阵进行变换获得第四关联矩阵；以及骨干拓扑结构产模块1205，被配置为根据所述第四关联矩阵产生对应于所述底层拓扑结构的骨干拓扑结构。

根据本发明的实施例，其中矩阵变换模块1204进一步被配置为：用所述第二关联矩阵替换匹配的子矩阵，产生所述第四关联矩阵。

根据本发明的实施例，其中矩阵变换模块1204进一步被配置为：根据所述第一关联矩阵和第二关联矩阵确定转换矩阵；利用转换矩阵对匹配的子矩阵进行变换获得所述第四关联矩阵。

根据本发明的实施例，其中搜索模块1203进一步包括：向量搜索模块，被配置为在第三关联矩阵的行向量和列向量中分别搜索所述第一关联矩阵的行向量和列向量；子矩阵确定模块，被配置为如果在第三关联矩阵的行向量和列向量中搜索到所述第一关联矩阵的全部行向量和列向量，确定第三关联矩阵中存在的可能匹配的子矩阵；子矩阵过滤模块，被配置为从第三关联矩阵中存在的可能匹配的子矩阵中过滤出与所述第一关联矩阵匹配的子矩阵。

根据本发明的实施例，其中向量搜索模块进一步被配置为：在第三关联矩阵的行向量中逐个搜索所述第一关联矩阵的行向量；搜索到的行向量添加到行向量列表并记录搜索到的行向量在第三关联矩阵中的行号；如果确定行向量列表中包含第一关联矩阵的全部行向量，则在第三关联矩阵的列向量中逐个搜索第一关联矩阵的列向量；将搜索到的列向量添加到列向量列表并记录搜索到的列向量在第三关联矩阵中的列号；判断列向量列表中是否包含所述第一关联矩阵的全部列向量。

本发明的实施例，其中子矩阵确定模块进一步被配置为：通过参照所述拓扑子结构的关联矩阵的行向量和列向量对搜索到的行向量和列向量进行排列组合，确定第三关联矩阵中存在的可能匹配的子矩阵。

本发明的实施例，其中子矩阵过滤模块进一步被配置为：将可能匹配的子矩阵的向量坐标与所述第一关联矩阵的向量坐标进行映射；将可能匹配的子矩阵的向量坐标的向量数值与具有映射关系的所述第一关联矩阵的向量坐标的向量数值进行比较；如果可能匹配的子矩阵的每个向量坐标的向量数值与具有映射关系的所述第一关联矩阵的向量坐标的向量数值相同，则从可能匹配的子矩阵中过滤出与所述第一关联矩阵匹配的子矩阵。

本发明的提取骨干拓扑结构的方法和装置，能够根据业务需求自动高效地提取骨干拓扑结构，由此更避免了各个业务部门由于骨干拓扑结构更新的频率不同，而常常产生的电网运营上的冲突。

图13则示意性示出了可以实现根据本发明的实施例的计算设备的结构方框图。图13中所示的计算机系统包括CPU(中央处理单元)1301、RAM(随机存取存储器)1302、ROM(只读存储器)1303、系统总线1304，硬盘控制器1305、键盘控制器1306、串行接口控制器1307、并行接口控制器1308、显示器控制器1309、硬盘1310、键盘1311、串行外部设备1312、并行外部设备1313和显示器1314。在这些部件中，与系统总线1304相连的有CPU 1301、RAM 1302、ROM1303、硬盘控制器1305、键盘控制器1306，串行接口控制器1307，并行接口控制器1308和显示器控制器1309。硬盘1310与硬盘控制器1305相连，键盘1311与键盘控制器1306相连，串行外部设备1312与串行接口控制器1307相连，并行外部设备1313与并行接口控制器1308相连，以及显示器1314与显示器控制器1309相连。

图13中每个部件的功能在本技术领域内都是众所周知的，并且图13所示的结构也是常规的。这种结构不仅用于个人计算机，而且用于手持设备，如Palm PC、PDA(个人数据助理)、移动电话等等。在不同的应用中，例如用于实现包含有根据本发明的客户端模块的用户终端或者包含有根据本发明的网络应用服务器的服务器主机时，可以向图13中所示的结构添加某些部件，或者图13中的某些部件可以被省略。图13中所示的整个系统由通常作为软件存储在硬盘1310中、或者存储在EPROM或者其它非易失性存储器中的计算机可读指令控制。软件也可从网络(图中未示出)下载。或者存储在硬盘1310中，或者从网络下载的软件可被加载到RAM 1302中，并由CPU 1301执行，以便完成由软件确定的功能。

尽管图13中描述的计算机系统能够支持根据本发明的提供的技术方案，但是该计算机系统只是计算机系统的一个例子。本领域的熟练技术人员可以理解，许多其它计算机系统设计也能实现本发明的实施例。

虽然这里参照附图描述了本发明的示例性实施例，但是应该理解本发明不限于这些精确的实施例，并且在不背离本发明的范围和宗旨的情况下，本领域普通技术人员能对实施例进行各种变化的修改。所有这些变化和修改意欲包含在所附权利要求中限定的本发明的范围中。

应当理解，本发明的至少某些方面可以可替代地以程序产品实现。定义有关本发明的功能的程序可以通过各种信号承载介质被传送到数据存储装置或计算机装置，所述信号承载介质包括但不限于，不可写存储介质(例如，CD-ROM)、可写存储介质(例如，软盘、硬盘驱动器、读/写CD ROM、光介质)以及诸如包括以太网的计算机和电话网络之类的通信介质。因此应当理解，在此类信号承载介质中，当携带或编码有管理本发明中的方法功能的计算机可读指令时，代表本发明的可替代实施例。本发明可以硬件、软件、固件或其组合的方式实现。本发明可以集中的方式在一个计算机装置中实现，或以分布方式实现，在这种分布方式中，不同的部件分布在若干互连的计算机装置中。适于执行本文中描述的方法的任何计算机装置或其它装置都是合适的。优选地，本发明以计算机软件和通用计算机硬件的组合的方式实现，在这种实现方式中，当该计算机程序被加载和执行时，控制该计算机装置而使其执行本发明的方法，或构成本发明的装置。

上面出于举例说明的目的，给出了本发明的优选实施例的说明。优选实施例的上述说明不是穷尽的，也不打算把本发明局限于公开的明确形式，显然鉴于上述教导，许多修改和变化是可能的。对本领域的技术人员来说显而易见的这种修改和变化包括在由附加的权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (14)

1.一种提取电力网络骨干拓扑的方法，该方法包括：

接收符合用户需求的拓扑子结构的描述以及由拓扑子结构提取的骨干拓扑子结构的描述；

基于所述拓扑子结构的描述产生第一关联矩阵以及基于所述骨干拓扑子结构的描述产生第二关联矩阵；

根据电力网络的底层拓扑结构产生第三关联矩阵；

在所述第三关联矩阵中搜索与所述第一关联矩阵匹配的子矩阵；

利用所述第二关联矩阵对匹配的子矩阵进行变换获得第四关联矩阵；以及

根据所述第四关联矩阵产生对应于所述底层拓扑结构的骨干拓扑结构。

2.根据权利要求1所述的提取电力网络骨干拓扑的方法，其中利用所述第二关联矩阵对匹配的子矩阵进行变换获得第四关联矩阵包括：

用所述第二关联矩阵替换匹配的子矩阵，产生所述第四关联矩阵。

3.根据权利要求1所述的提取电力网络骨干拓扑的方法，其中利用所述第二关联矩阵对匹配的子矩阵进行变换获得第四关联矩阵包括：

根据所述第一关联矩阵和第二关联矩阵确定转换矩阵；

利用所述转换矩阵对匹配的子矩阵进行变换获得所述第四关联矩阵。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的提取电力网络骨干拓扑的方法，其中在所述第三关联矩阵中搜索与所述第一关联矩阵匹配的子矩阵包括：

在所述第三关联矩阵的行向量和列向量中分别搜索所述第一关联矩阵的行向量和列向量；

如果在所述第三关联矩阵的行向量和列向量中分别搜索到所述第一关联矩阵的全部行向量和列向量，则根据搜索到的行向量和列向量确定所述第三关联矩阵中存在的可能匹配的子矩阵；

从所述第三关联矩阵中存在的可能匹配的子矩阵中过滤出与所述第一关联矩阵匹配的子矩阵。

5.根据权利要求4所述的提取电力网络骨干拓扑的方法，其中在所述第三关联矩阵的行向量和列向量中分别搜索所述第一关联矩阵的行向量和列向量包括：

在所述第三关联矩阵的行向量中逐个搜索所述第一关联矩阵的行向量；

将搜索到的行向量添加到行向量列表并记录搜索到的行向量在所述第三关联矩阵中的行号；

如果确定行向量列表中包含所述第一关联矩阵的全部行向量，则在所述第三关联矩阵的列向量中逐个搜索所述第一关联矩阵的列向量；

将搜索到的列向量添加到列向量列表并记录搜索到的列向量在所述第三关联矩阵中的列号；

判断列向量列表中是否包含所述第一关联矩阵的全部列向量。

6.根据权利要求4所述的提取电力网络骨干拓扑的方法，其中根据搜索到的行向量和列向量确定所述第三关联矩阵中存在的可能匹配的子矩阵包括：

通过参照所述第一关联矩阵的行向量和列向量对搜索到的行向量和列向量进行排列组合，确定所述第三关联矩阵中存在的可能匹配的子矩阵。

7.根据权利要求6所述的提取电力网络骨干拓扑的方法，其中从所述第三关联矩阵中存在的可能匹配的子矩阵中过滤出与所述第一关联矩阵匹配的子矩阵包括：

将可能匹配的子矩阵的向量坐标与所述第一关联矩阵的向量坐标进行映射；

将可能匹配的子矩阵的向量坐标的向量数值与具有映射关系的所述第一关联矩阵的向量坐标的向量数值进行比较；

如果可能匹配的子矩阵的每个向量坐标的向量数值与具有映射关系的所述第一关联矩阵的向量坐标的向量数值相同，则从可能匹配的子矩阵中过滤出与所述第一关联矩阵匹配的子矩阵。

8.一种提取电力网络骨干拓扑的装置，该装置包括：

接收模块，被配置为接收符合用户需求的拓扑子结构的描述以及由拓扑子结构提取的骨干拓扑子结构的描述；

关联矩阵产生模块，被配置为基于所述拓扑子结构的描述产生第一关联矩阵，基于骨干拓扑子结构的描述产生第二关联矩阵，以及根据电力网络的底层拓扑结构产生第三关联矩阵；

搜索模块，被配置为在所述第三关联矩阵中搜索与所述第一关联矩阵匹配的子矩阵；

矩阵变换模块，被配置为利用所述第二关联矩阵对匹配的子矩阵进行变换获得第四关联矩阵；以及

骨干拓扑结构产生模块，被配置为根据所述第四关联矩阵产生对应于所述底层拓扑结构的骨干拓扑结构。

9.根据权利要求8所述的提取电力网络骨干拓扑的装置，其中矩阵变换模块进一步被配置为：

用所述第二关联矩阵替换匹配的子矩阵，产生所述第四关联矩阵。

10.根据权利要求8所述的提取电力网络骨干拓扑的装置，其中矩阵变换模块进一步被配置为：

根据所述第一关联矩阵和第二关联矩阵确定转换矩阵；

利用转换矩阵对匹配的子矩阵进行变换获得所述第四关联矩阵。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的提取电力网络骨干拓扑的装置，其中搜索模块进一步包括：

向量搜索模块，被配置为在所述第三关联矩阵的行向量和列向量中分别搜索所述第一关联矩阵的行向量和列向量；

子矩阵确定模块，被配置为如果在所述第三关联矩阵的行向量和列向量中搜索到所述第一关联矩阵的全部行向量和列向量，则根据搜索到的行向量和列向量确定所述第三关联矩阵中存在的可能匹配的子矩阵；

子矩阵过滤模块，被配置为从所述第三关联矩阵中存在的可能匹配的子矩阵中过滤出与所述第一关联矩阵匹配的子矩阵。

12.根据权利要求11所述的提取电力网络骨干拓扑的装置，其中向量搜索模块进一步被配置为：

在所述第三关联矩阵的行向量中逐个搜索所述第一关联矩阵的行向量；

将搜索到的行向量添加到行向量列表并记录搜索到的行向量在所述第三关联矩阵中的行号；

如果确定行向量列表中包含所述第一关联矩阵的全部行向量，则在所述第三关联矩阵的列向量中逐个搜索所述第一关联矩阵的列向量；

将搜索到的列向量添加到列向量列表并记录搜索到的列向量在所述第三关联矩阵中的列号；

判断列向量列表中是否包含所述第一关联矩阵的全部列向量。

13.根据权利要求11所述的提取电力网络骨干拓扑的装置，其中子矩阵确定模块进一步被配置为：

通过参照所述第一关联矩阵的行向量和列向量对搜索到的行向量和列向量进行排列组合，确定所述第三关联矩阵中存在的可能匹配的子矩阵。

14.根据权利要求13所述的提取电力网络骨干拓扑的装置，其中子矩阵过滤模块进一步被配置为：

将可能匹配的子矩阵的向量坐标与所述第一关联矩阵的向量坐标进行映射；

将可能匹配的子矩阵的向量坐标的向量数值与具有映射关系的所述第一关联矩阵的向量坐标的向量数值进行比较；

如果可能匹配的子矩阵的每个向量坐标的向量数值与具有映射关系的所述第一关联矩阵的向量坐标的向量数值相同，则从可能匹配的子矩阵中过滤出与所述第一关联矩阵匹配的子矩阵。