CN104239342A - 一种配电网拓扑模型的构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网拓扑模型的构建方法，该方法包括：连接包含配电网设备节点和联结点的配电网设备数据库；选择一个配电网设备节点为父节点，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配电网设备节点，将查找到的配电网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配电网拓扑模型。本发明以树状结构形式构建配电网拓扑模型，完整记录了各节点的关系路径，提高了构建配电网拓扑模型的效率。

Description

一种配电网拓扑模型的构建方法

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种配电网拓扑模型的构建方法。

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配电网拓扑模型，配电网拓扑模型反映了实际电网中众多配电网设备之间的拓扑架构关系。常见的基于配电网拓扑模型的应用如：通过配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，配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配电网设备数据库。配电网设备数据库中存储有配电网设备的标识号、所在地理位置、设备类型、设备间连接关系等设备属性数据。构建配电网拓扑模型时通过读取配电网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配电网拓扑模型的构建方法：在连接配电网设备数据库后，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。

上述构建配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配电网拓扑模型的构建，降低了构建效率。而且，这样建立的配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，本发明提供了一种配电网拓扑模型的构建方法，以提高配电网拓扑模型的构建效率。

一种配电网拓扑模型的构建方法，由以下步骤组成：

(1)连接配电网设备数据库，所述配电网设备数据库包含配电网设备节点和联结点，所述配电网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；

(2)按照预设电源点的定义选择一个电源点为父节点，查找父节点的端点所属的联结点；

(3)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配电网设备节点，将查找到的配电网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配电网拓扑模型。

所述配电网设备节点的端点和联结点采用公共信息模型进行定义。

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配电网拓扑模型。

配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，用于连接配电网设备数据库，所述配电网设备数据库包含配电网设备节点和联结点，所述配电网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，用于选择一个配电网设备节点为父节点；

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配电网设备节点，将查找到的配电网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配电网拓扑模型。

优选地，所述配电网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配电网拓扑模型。

本发明在连接包含配电网设备节点和联结点的配电网设备数据库后，选降一个配电网设备节点为父节点，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配电网拓扑模型。与现有技术相比，本发明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，提高了配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配电网拓扑模型的各种应用的应用能力。

附图说明

图1为现有技术的一种电网模型构建方法流程图；

图2为本发明实施例的电网模型构建方法流程图；

图3为本发明实施例的配电网设备节点与联结点连接关系图。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明实施例所述的配电网拓扑模型的构建方法，其步骤包括：

步骤S201：连接配电网设备数据库，所述配电网设备数据库包含配电网设备节点和联结点，所述配电网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；

配电网设备数据库是包含配电网设备数据的集合。配电网设备包含开关元件、变压器、发电机、负载等电气元件。配电网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，配电网设备数据库中的数据均包含配电网设备的设备类型、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配电网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。本发明实施例为进行配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。本实施例中的配电网设备数据库将一个配电网设备视为一个节点，一个配电网设备节点具有多个(至少两个)端点，配电网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配电网设备。参见图3，该图示出了本实施例的一种配电网设备节点与联结点之间的关系。图中配电网设备节点1、配电网设备节点2、配电网设备节点3、配电网设备节点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配电网设备节点)上，说明这些设备均通过联结点1实现连接。配电网设备节点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，配电网设备节点2到此为止，不再与其他配电网设备节点发生连接关系。

步骤S202：选择一个配电网设备节点为父节点；

为了构建配电网拓扑模型，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发明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配电网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配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。当任意选择一个配电网设备节点时，可以随机地在配电网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配电网设备节点编号，然后在配电网设备数据库查找到该配电网设备节点，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，一个配电网设备节点至少具有两个端点，当选择一个配电网设备节点后，即可获知该配电网设备的端点，依据该端点查找配电网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配电网设备节点。

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(父配电网设备节点)的子节点(子配电网设备节点)。

步骤S205：依据各个其他端点查找到与其各自对应的的配电网设备节点，将查找到的配电网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配电网设备节点，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配电网拓扑模型；

通过前述步骤可查找出电网拓扑中的所有配电网设备节点，以及这些配电网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、子节点构建出配电网拓扑模型。这种包含父节点、子节点的配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(父配电网设备节点)和子节点(子配电网设备节点)之间的联结点体现到配电网拓扑模型之中，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配电网设备节点。按照这种方式构建的配电网拓扑模型包含父配电网设备节点、子配电网设备节点以及父配电网设备节点和子配电网设备节点之间的联结点。

本实施例在连接包含配电网设备节点和联结点的配电网设备数据库后，选择一个配电网设备节点为父节点，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配电网拓扑模型。与现有技术相比，本发明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，提高了配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配电网拓扑模型的各种应用的应用能力。

上述实施例中的配电网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配电网设备数据库中，这样并不妨碍本发明的发明目的实现。但是，在实际应用中，为了实现配电网设备数据库的标准化和配电网设备数据的共享，本发明实施例优选采用CIM模型对配电网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。

Claims (3)

1.一种配电网拓扑模型的构建方法，其特征在于，由以下步骤组成：

(1)连接配电网设备数据库，所述配电网设备数据库包含配电网设备节点和联结点，所述配电网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；

(2)按照预设电源点的定义选择一个电源点为父节点，查找父节点的端点所属的联结点；

(3)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配电网设备节点，将查找到的配电网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配电网拓扑模型。

2.根据权利要求1所述的配电网拓扑模型的构建方法，其特征在于，所述配电网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配电网拓扑模型。