CN104077395B - 一种电力系统等效化简重新生成内存库索引的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力系统等效化简重新生成内存库索引的方法，属于电力系统拓扑设计技术领域，包括：备份内存库初始节点、线段的完整信息，增加节点、线段是否需要合并的标志位；根据线段等效化简的结果，设置节点和线段的标志位；根据节点的标志位确定化简后节点的索引，建立新旧节点映射表；清空内存库的节点表中所有数据，将标志位等于0的节点依次写入内存库的节点表中，重新生成数据；清空内存库的线段表中所有数据，将标志位等于0的线段依次写入内存库的线段表中，重新生成线段表数据，更新内存库中负荷、电容器、电源等设备的挂载节点索引。该发明中的方法，解决网络化简后的内存库中仍有大量节点、线段挂空问题，提高了内存库的可靠性。

Description

一种电力系统等效化简重新生成内存库索引的方法

技术领域

本发明属于电力系统拓扑设计技术领域，特别涉及一种电力系统等效化简重新生成内存库索引的方法。

背景技术

内存库是电力系统分析的最为常见的数据库，它用来保存电力系统的模型和实时数据，最为常见的应用就是保存电力系统一个断面的信息，由于电力系统的模型时相对固定的，实时遥信、遥测值经过采样后，更新内存库中的动态数据，新的周期来临，动态数据进行刷新，而电力系统的模型则基本保持不变。绝大多数电力系统的分析系统，均建有自己的内存库，对其操作实际上直接对内存库中的数据进行操作，响应速度快，可以满足实时计算的需求。

内存库中包含了电力系统的静态模型，电力系统的静态模型包括两部分，一是设备信息(包括设备台账信息和电气参数)，二是电力系统的拓扑关系。电力系统主要的设备包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、输配电线段、电抗器、电容器、负荷、分布式电源、电力电子变流器等，从拓扑关系角度，按照设备包含端子数目又可分为单端设备、双端设备、三端设备。其中发电机、负荷、并联电抗器、并联电容器、分布式电源均属于单端设备，线段、双绕组变压器、断路器、隔离开关属于双端设备。

一般而言，内存库中均建立节点表，每一种电力系统的单端设备均有对应的单端设备表，具体而言，发电机、负荷，它们依次对应发电机表、负荷表；电力系统中的双端设备线段、开关、变压器绕组有对应的线段表、开关表、变压器绕组表。为了提高访问效率，其他设备均包含了对应节点的索引，单端设备包含了所挂载节点的索引，双端设备则包含两个节点的索引，这个索引通常为内存库节点表中对应节点的行号。单端设备挂载在对应的节点上，双端设备的两端连接不同的节点，通过双端设备的连接关系，进行拓扑搜索可以得到电力系统的完整的拓扑。

电力系统是一个庞大、复杂的系统，对整个电力系统，从1000kV到0.4kV的所有设备进行建模并不现实，在我国，分层、分级调度是电力系统最常见的运行方式，各个调度层面一般仅建立对应管辖区域内的模型，而对于其上下游边界采取等值处理的方式。即便如此，电力系统的模型规模依旧较大，以华东电网为例，仅220kV以上的节点就超过20000个。在配网侧，10kV层面的节点、线段数目更要高出一个甚至两个数量级。因此在内存库建立电网模型后，要进行适当的简化，消除不必要的节点。由于电力系统分析系统的内存库数据源一般是电力公司维护的公共信息模型(Common Information Model,简称CIM)，因此导入内存库时，节点、线段数目与CIM中连接点、线段的数目一一对应。

庞大的模型会影响计算效率，CIM中维护的线段长短不一，有的线段长度很短，对应的串联阻抗很小，在形成系统导纳矩阵的过程中会形成病态矩阵，影响计算的收敛性，进行节点、线段合并是最为有效的方法，由于合并节点实际上会影响所有设备对应的节点索引，因此内存库进行线段合并一般采用增加新的合并线段，将被合并的线段设置无效标志位，同时被合并的节点设置无效标志位的方法，从而保证索引的正确性，但这样做存在以下缺点：

1.增加了内存库中原有线段表的长度。

2.内存库节点表中有大量的无效节点，而这些节点仍占据内存。

3.内存库线段表中仍有大量的无效线段，而这些线段仍占据内存。

发明内容

本发明的目的是为解决上述问题，提出一种电力系统等效化简重新生成内存库索引的方法，该方法基于对网络进行线段等效合并，旨在清除内存库中多余的节点和线段，重新生成内存库节点表和线段表，并更新电力系统设备的节点索引，从而提高内存库的可靠性。

本发明提出的一种电力系统等效化简重新生成内存库索引的方法，其特征在于，该方法基于对网络进行线段等效合并，旨在清除内存库中多余的节点和线段，并重新生成内存库索引，该方法包括以下步骤：

1)备份内存库初始节点、线段的完整信息，初始节点集合记为OldNode，初始节点数目记为n，初始线段集合记为OldSeg，初始线段数目记为m,对第i个节点oldN_i、第j条线段oldS_j增加是否需要合并的标志位merge；

2)设置节点和线段的标志位，若需要合并的节点、线段，设置其标志位merge为1，否则设置标志位merge为0；

3)遍历所有初始节点，根据节点的标志位确定化简后节点的索引，建立新旧节点映射表NMap，NMap中的第i个映射对记为(oldN_i,newN_i)，其代表初始节点集合中第i个初始节点oldnode_i的旧索引为oldN_i，该索引是节点oldnode_i在内存库节点表的行号，该节点对应的新索引为newN_i；

4)清空内存库的节点表node中所有数据，再将标志位merge等于0的节点依次写入内存库的节点表中，重新生成内存库节点表的数据；

5)清空内存库的线段表segment中所有数据，将标志位merge等于0的线段依次写入内存库的线段表中，重新生成内存库线段表的数据，线段两端节点索引根据根据新旧节点映射表NMap进行更新；

6)根据新旧节点映射表NMap，更新内存库中负荷表、电容器表、电源表中的挂载节点索引。

附图说明

图1是本发明的实施例中所用的简单电网单线图。

具体实施方式

本发明提出了一种电力系统等效化简重新生成内存库索引的方法，结合附图及实施例详细说明如下：

本方法包括以下步骤：

1)备份内存库初始节点、线段的完整信息，初始节点集合记为OldNode，初始节点数目记为n，初始线段集合记为OldSeg，初始线段数目记为m,对第i个节点oldN_i、第j条线段oldS_j增加是否需要合并的标志位merge；

2)设置节点和线段的标志位，若需要合并的节点、线段，设置其标志位merge为1，否则设置标志位merge为0；

3)遍历所有初始节点，根据节点的标志位确定化简后节点的索引，建立新旧节点映射表NMap，NMap中的第i个映射对记为(oldN_i,newN_i)，其代表初始节点集合中第i个初始节点oldnode_i的旧索引为oldN_i，该索引是节点oldnode_i在内存库节点表的行号，该节点对应的新索引为newN_i；

4)清空内存库的节点表node中所有数据，再将标志位merge等于0的节点依次写入内存库的节点表中，重新生成内存库节点表的数据；

5)清空内存库的线段表segment中所有数据，将标志位merge等于0的线段依次写入内存库的线段表中，重新生成内存库线段表的数据，线段两端节点索引根据根据新旧节点映射表NMap进行更新；

6)根据新旧节点映射表NMap，更新内存库中负荷表、电容器表、电源表中的挂载节点索引。

下面以一个小型的电力系统模型为例，介绍本发明的一个具体实施例，首先简要介绍一下实施例。

本发明方法的实施例是一个10节点的小型电力系统，如图1所示，该系统中包含1个电源、7条线段、2个开关、3个负荷；表格1是该电力系统内存库的初始节点表，表格2是内存库初始线段表，根据线段表中线段首尾节点索引可以找到这两个节点唯一标识，例如从线段表2中Seg2-3的首尾节点索引分别为2、3，从节点表1中可以找到这两个节点唯一标识分别是第2、3行的N2、N3。表格3是内存库开关表，通过该双端设备首位节点的索引可以快速找到两个节点的信息。表格4是内存库负荷表，通过节点索引可以快速判断出负荷挂载节点在内存库节点表的位置。表格5是内存库电源表。通过节点索引可以快速判断出电源挂载节点在内存库节点表的位置。

表格1初始内存库节点表

节点行号	节点唯一标识ID	节点的其他信息
			1	N1
2	N2
			3	N3
4	N4
			5	N5
6	N6
			7	N7
8	N8
			9	N9
10	N10

表格2初始内存库线段表

表格3初始内存库开关表

表格4初始内存库负荷表

表格5初始内存库电源表

本实施例的电力系统等效化简重新生成内存库索引的方法，包括以下步骤；

1)备份内存库初始节点、线段的完整信息，初始节点集合记为OldNode，初始节点数目记为n，初始线段集合记为OldSeg，初始线段数目记为m,对第i个节点oldN_i、第j条线段oldSj增加是否需要合并的标志位merge；

在该实施例中，节点数目n＝10，初始线段集合的数目m＝7。

2)设置节点和线段的标志位，若需要合并的节点、线段，设置其标志位merge为1，否则设置标志位merge为0，设置标志位merge后的线段表如表6所示；

根据节点和线段的标志位进行等效化简，对于节点，节点N3、N5、N9标志位为1需要进行合并；对于线段，线段Seg2-3，Seg3-4，Seg4-5，Seg5-6，Seg4-9，Seg9-10标志位为1，需要合并。

表格6设定merge后的线段表

3)遍历所有初始节点，根据节点的标志位确定化简后节点的索引，建立新旧节点映射表NMap，NMap中的第i个映射对记为(oldN_i,newN_i)，其代表初始节点集合中第i个初始节点oldnode_i的旧索引为oldN_i，该索引是节点oldnode_i在内存库节点表的行号，该节点对应的新索引为newN_i；

本实施例中建立的节点新、旧索引对应关系如表7所示，可以看出merge等于0的节点继续保留，并进行重新索引，而merge等于1的节点，它们是需要被合并的节点，其对应的新节点索引置空。

表格7新旧节点索引映射表

节点旧索引oldNi	节点唯一标识ID	merge	节点旧索引newNi
				1	N1	0	1
2	N2	0	2
				3	N3	1
4	N4	0	3
				5	N5	1
6	N6	0	4
				7	N7	0	5
8	N8	0	6
				9	N9	1
10	N10	0	7

4)清空内存库的节点表node中所有数据，将标志位merge等于0的节点依次写入内存库的节点表中，重新生成内存库节点表的数据；

节点N3、N5、N9被合并删除，重新生成的内存库节点数据如表格8所示，该表中多余的节点不复存在。

表格8新生成的内存库节点数据

节点行号	节点唯一标识ID	其他信息
			1	N1
2	N2
			3	N4
4	N6
			5	N7
6	N8
			7	N10

5)清空内存库的线段表segment中所有数据，将标志位merge等于0的线段依次写入内存库的线段表中，重新生成内存库线段表的数据，如表9所示，线段两端节点索引根据NMap进行更新；

表格9新生成的内存库线段表数据

6)根据新旧节点映射表NMap，更新内存库中负荷表、电容器表、电源表中的挂载节点索引。

对于开关S1-2，其首、末节点旧索引分别为1、2，根据NMap查询可得对应的新索引为1、2；而对于开关S7-8，其首、末节点旧索引分别为7、8，根据NMap查询可得对应的新索引(用粗体字标识)依次为5、6。

表格10修正节点索引后的开关表

对于负荷Load1、Load2、Load3，其对应的挂载节点旧索引依次为6、8、10，根据NMap修正挂载节点索引，可得到其新索引依次为4、6、7。

表格11修正节点索引后的负荷表

电源表由于挂载在节点1上，而根据NMap，节点1的新旧索引映射为1——1，在此实施例中不用进行修改。

从上述步骤可以看出，使用本发明的方法，对电力系统进行等效化简，可以重新生成内存库的节点表所有数据，然后重新生成线段表所有数据，最后更新其他设备表(电源点、负荷、绕组、开关等)的索引，基于该发明的方法可以消除内存库的垃圾节点、线段，确保网络得到最优的等效化简，提高了内存库的可靠性。

Claims (1)

1.一种电力系统等效化简重新生成内存库索引的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)备份内存库初始节点、线段的完整信息，初始节点集合记为OldNode，初始节点数目记为n，初始线段集合记为OldSeg，初始线段数目记为m,第i个节点oldnode_i的索引记为oldN_i、第j条线段的索引记为oldS_j，增加是否需要合并的标志位merge；

2)设置节点和线段的标志位，若为需要合并的节点和线段，设置其标志位merge为1，否则设置标志位merge为0；

3)遍历所有初始节点，根据节点的标志位确定化简后节点的索引，建立新旧节点映射表NMap，NMap中的第i个映射对记为(oldN_i,newN_i)，其代表初始节点集合中第i个初始节点oldnode_i的旧索引为oldN_i，该索引是节点oldnode_i在内存库节点表的行号，该节点对应的新索引为newN_i；

4)清空内存库的节点表node中所有数据，再将标志位merge等于0的节点依次写入内存库的节点表中，重新生成内存库节点表的数据；

5)清空内存库的线段表segment中所有数据，将标志位merge等于0的线段依次写入内存库的线段表中，重新生成内存库线段表的数据，线段两端节点索引根据新旧节点映射表NMap进行更新；

6)根据新旧节点映射表NMap，更新内存库中负荷表、电容器表、电源表中的挂载节点索引。