CN104933635A - 一种基于gis的配电网络联络分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力地理信息技术领域，特别涉及一种基于GIS的配电网联络分析方法。针对现有技术在配电网线路联络分析方面存在的分析效率较低的问题，本发明提供了一种基于GIS的配电网络联络分析方法。通过建立电力设备的网状连接关系图，过滤无关设备，查找并分类互联线路，最终输出配电网线路联络明细表，完成配电网线路联络分析。

Description

一种基于GIS的配电网络联络分析方法

技术领域

本发明涉及电力地理信息技术领域，特别涉及一种基于GIS的配电网络联络分析方法。

背景技术

随着国家电网公司配电网的持续建设，电网GIS(Geographic InformationSystem地理信息系统，简称GIS)平台在信息化方面为其提供了有力支撑，但是电网GIS平台在配网领域目前仅主要用于设备位置服务等方面，实用化程度不够高。配电网是一个庞大复杂系统，配电网在地域分布方面具有广域性，在设施建设方面具有分散性，在设备配置方面的多样性的特点。配电网线路联络分析是配网管理中的重要部分，此项工作一直以来采用的还是人工统计的方式，存在工作量特别大、工作效率较为低下的问题。

为了更好的开展配点网线路联络分析工作，需要一种方法能够充分利用电网GIS平台的已有成果，提高分析效率。

发明内容

针对现有技术在配电网线路联络分析方面存在的分析效率较低的问题，本发明提供了一种基于GIS的配电网络联络分析方法。

本发明的技术方案为：

一种基于GIS的配电网络联络分析方法，包括以下步骤：

(a)加载GIS平台中的设备并形成网状连接关系图。

(b)过滤与联络分析无关的设备并更新步骤(a)中网状连接关系图。

(c)过滤设备属性中缺少所属线路的设备并更新步骤(b)中所述网状连接关系图。

(d)使用广度优先遍历算法查找步骤(c)网状连接关系图中的互联线路。

(e)根据步骤(d)中互联线路生成配电网线路联络明细表。

(f)根据电网模型结构和线路联络类型将步骤(e)配电网线路联络明细表中的线路分类。

(g)根据步骤(f)输出的分类结果更新步骤(e)中配电网线路联络明细表。

(h)输出步骤(g)中配电网线路联络明细表。

具体的，步骤(a)的实现方法包括以下步骤：

(a1)将GIS平台中的所有设备加载至内存。

(a2)根据GIS平台中各个设备的连接拓扑关系生成设备的网状连接关系图。

具体的，步骤(b)的实现方法包括以下步骤：

(b1)过滤删除步骤(a)网状连接关系图中与联络分析无关的设备。

(b2)判断步骤(b1)中过滤删除的设备是否与其他设备存在互联关系。若步骤(b1)中过滤删除的设备与其他设备存在互联关系，则将与过滤删除设备相连的设备，两两之间重建互连关系。

(b3)根据步骤(b2)重建的互联关系，更新步骤(a)网状连接关系图。

具体的，步骤(c)的实现方法包括以下步骤：

(c1)过滤删除步骤(b)网状连接关系图中缺少所属线路属性的设备。

(c2)判断步骤(c1)中过滤删除的设备是否与其他设备存在互联关系。若步骤(c1)中过滤删除的设备与其他设备存在互联关系，则将与过滤删除设备相连的设备，两两之间重建互连关系。

(c3)根据步骤(c2)重建的互联关系，更新步骤(b)网状连接关系图。

具体的，步骤(d)的实现方法包括以下步骤：

(d1)从任意变电站10kV母线的出线开始，利用广度优先遍历算法找到与出线通过站外隔离开关直接连接的互联线路，并将互联线路另一端的母线作为每次搜索的终点。

(d2)重复步骤(d1)直至遍历所有变电站10kV母线的出线。

本发明的有益效果：1.本发明将电网GIS平台充分应用于配电网线路联络分析，将GIS平台作为一个基础数据平台，可以动态地实时获取到配电网设备的位置属性、拓朴结构等，为研究配电网指标提供良好的数据支撑，通过本发明的方法实现了对配网线路联络情况的自动分析统计，提高了分析效率。2.本发明在分析过程中去除了对联络分析无关的设备，不仅降低了后续分析过程所需的数据量和硬件资源占用，同时避免了无关设备对分析过程的干扰，极大地提高了配网联络分析的效率。3.本发明方法在进行线路分类时首先查找互联线路和非互联线路，然后再按照不同的线路联络模型进一步分类，这样避免了对线路的遗漏或重复统计，确保了分析结果的准确性，而且便于从线路类型、地市、联络类型等多个维度进行统计，具有广阔的推广和应用前景。

附图说明

图1为本发明配电网络联络分析方法的流程图。

图2为架空及混合线路单辐射模型示意图。

图3为架空及混合线路多联络模型示意图。

图4为电缆线路单环网模型示意图。

图5为电缆线路双环网模型示意图。

具体实施方式

实施例采用本发明的配电网络联络分析方法，分析了2015年5月国网河北省电力公司的配电网线路联络情况。参照图1，本实施例中配电网络联络分析方法包括以下步骤：

(a)加载GIS平台中的设备并形成网状连接关系图，具体方法为：

(a1)将GIS平台中的所有设备加载至内存，包括变电站、站内变压器、站内母线、站内开关、配电馈线、站外隔离开关、站外负荷开关、站外变压器、站外断路器等设备。本实施例中，从GIS平台中加载至内存的设备具体为110kV联盟站、10kV站内变压器01、10kV母线01、开关K911、10kV城基线911、GN-8隔离开关、FN-10负荷开关、SJ-01配电变压器、DZ-断路器等。

(a2)根据GIS平台中各个设备的连接拓扑关系生成设备的网状连接关系图。本发明中，不同设备的连接方式为“[设备-端子]-连接点-[端子-设备]”。本实施例中各个设备按照上述方式连接，本实施例设备的网状连接关系图为：[110kV联盟站-端子]-连接点-[端子-10kV站内变压器01-端子]-连接点-[端子-10kV母线01-端子]-连接点-[端子-开关K911-端子]-连接点-[端子-10kV城基线911-端子]-连接点-[端子-GN-8隔离开关-端子]-连接点-[端子-FN-10负荷开关-端子]-连接点-[端子-SJ-01配电变压器-端子]-连接点-[端子-DZ-断路器]。

(b)过滤与联络分析无关的设备并更新步骤(a)中网状连接关系图，具体方法为：

(b1)过滤删除步骤(a)网状连接关系图中与联络分析无关的设备。本发明中，仅保留站内开关、站内变压器、站内母线、站外隔离开关和站外变压器，其他设备均属联络分析无关的设备，应当滤掉。本实施例中，保留下的设备有10kV站内变压器01、10kV母线01、开关K911、GN-8隔离开关和SJ-01配电变压器。

(b2)判断步骤(b1)中过滤删除的设备是否与其他设备存在互联关系。若步骤(b1)中过滤删除的设备与其他设备存在互联关系，则将与过滤删除设备相连的设备，两两之间重建互连关系。当被过滤掉的设备只有两个连接点分别连接两个不同的设备时，将这两个连接点原先的连接关系解除，并将与该设备连接的两个设备通过的连接点建立新的连接关系。当被过滤掉的设备有三个及以上连接点分别连接三个及以上不同设备时，将这三个及以上连接点原先的连接关系解除，并将与该设备连接的各个设备通过连接点两两之间建立新的连接关系。

(b3)根据步骤(b2)重建的互联关系，更新步骤(a)网状连接关系图。本实施例中，本步骤重建的网状连接关系图为：[10kV站内变压器01-端子]-连接点-[端子-10kV母线01-端子]-连接点-[端子-开关K911-端子]-连接点-[端子-GN-8隔离开关-端子]-连接点-[端子-SJ-01配电变压器]。

(c)过滤设备属性中缺少所属线路的设备并更新步骤(b3)中所述网状连接关系图，具体的实现方法为：

(c1)过滤删除步骤(b)网状连接关系图中缺少所属线路属性的设备。由于配电网联络分析主要是针对线路来做分析的，电网GIS平台的设备理论上都具有所属线路的属性，但是个别设备由于维护不及时等原因造成所属线路属性缺失，会对分析过程造成干扰，需要将所属线路属性缺失的设备过滤掉。

(c2)判断步骤(c1)中过滤删除的设备是否与其他设备存在互联关系。若步骤(c1)中过滤删除的设备与其他设备存在互联关系，则将与过滤删除设备相连的设备，两两之间重建互连关系。当被过滤掉的设备只有两个连接点分别连接两个不同的设备时，将这两个连接点原先的连接关系解除，并将与该设备连接的两个设备通过的连接点建立新的连接关系。当被过滤掉的设备有三个及以上连接点分别连接三个及以上不同设备时，将这三个及以上连接点原先的连接关系解除，并将与该设备连接的各个设备通过连接点两两之间建立新的连接关系。本发明仅保留站内开关、站内变压器、站内母线、站外隔离开关和站外变压器，且这些设备都具有所属线路属性，并具有相对完整的拓扑关系。本实施例未发现缺少所属线路属性的设备。

(c3)根据步骤(c2)重建的互联关系，更新步骤(b)网状连接关系图。本实施例经步骤(c3)得到的网状连接关系图仍为：[10kV站内变压器01-端子]-连接点-[端子-10kV母线01-端子]-连接点-[端子-开关K911-端子]-连接点-[端子-GN-8隔离开关-端子]-连接点-[端子-SJ-01配电变压器]。

(d)使用广度优先遍历算法查找步骤(c3)网状连接关系图中的互联线路，具体实现方法为：

(d1)从任意变电站10kV母线的出线开始，利用广度优先遍历算法找到与出线通过站外隔离开关直接连接的互联线路，并将互联线路另一端的母线作为每次搜索的终点。本实施例从110kV联盟站的10kV母线01出发，沿着10kV城基线911(即110kV联盟站10kV母线01的出线)，通过GN-8隔离开关找到与其连接的线路10kV联西下线935；通过GN-10隔离开关找到与其连接的另一条线路10kV高柱下线961。10kV城基线911与10kV联西下线935互相联络，10kV城基线911与10kV高柱下线961互相联络，10kV城基线911、10kV联西下线935和10kV高柱下线961为互联线路。

(d2)重复步骤(d1)直至遍历所有变电站10kV母线的出线。

(e)根据步骤(d)中互联线路生成配电网线路联络明细表。配电网线路联络明细表中所列线路均为互联线路，并包括各个互联线路的连线明细。根据电网线路联络明细表查找配电网中非互联线路，生成配电网非互联线路明细表。

(f)根据电网模型结构和线路联络类型将步骤(e)配电网线路联络明细表中的线路分类。互联线路可分为架空及混合线路单辐射线路、架空及混合线路多联络线路、电缆线路单环网线路、电缆线路双环网线路、电缆线路双射线路以及电缆线路多联络线路。互联线路中的架空及混合线路多联络线路和电缆线路双环网线路的联络模型见图3和图5。10kV城基线911属于架空线路，且与两条线路(10kV联西下线935和10kV高柱下线961)存在互联关系，所以10kV城基线911属于架空及混合线路多联络线路。非互联线路可分为架空及混合线路单辐射线路和电缆线路单环网线路，非互联线路的联络模型见图2和图4。

利用公式1～6计算架空及混合线路联络率、电缆线路联络率以及总联络率。

N_a＝N_a1+N_a2      (1)

$r_a=\frac{N_{a1}}{N_a}\×100\%---\left(2\right)$

N_d＝N_d1+N_d2+N_d3+N_d4      (3)

$r_d=\frac{N_{d1}}{N_d}\×100\%---\left(4\right)$

N_z＝N_a+N_d      (5)

$r_z=\frac{N_z}{N_0}\×100\%---\left(6\right)$

其中，为N_a1架空及混合线路单辐射线路的数量,N_a2为架空及混合线路多联络线路的数量，N_a为架空及混合线路互联线路的数量，r_a为架空及混合线路联络率,N_d1为电缆线路单环网线路的数量，N_d2为电缆线路双环网线路，N_d3为电缆线路双射线路的数量，N_d4为电缆线路多联络线路的数量，N_d为电缆线路互联线路的数量，r_d为电缆线路联络率,N_z为联络线路总数量，r_z为总联络率。

(g)根据步骤(f)输出的分类结果和各类联络率更新步骤(e)中配电网线路联络明细表和配电网非互联线路明细表。

(h)输出步骤(g)中配电网线路联络明细表。

使用开发测试工具jmeter对按照本实施例技术方案编写的软件进行并发能力测试，测试表明该软件在并发1000时平均返回时间为16毫秒。

需要说明的是，广度优先遍历算法本领域的公知常识，即使本发明未进行详细说明，本领域技术人员也应当清楚以上步骤。

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于GIS的配电网络联络分析方法，其特征在于其包括以下步骤：

加载GIS平台中的设备并形成网状连接关系图；

（b）过滤与联络分析无关的设备并更新步骤（a）中所述网状连接关系图；

（c）过滤设备属性中缺少所属线路的设备并更新步骤（b）中所述网状连接关系图；

（d）使用广度优先遍历算法查找步骤（c）所述网状连接关系图中的互联线路；

（e）根据步骤（d）中所述互联线路生成配电网线路联络明细表；

（f）根据电网模型结构和线路联络类型将步骤（e）所述配电网线路联络明细表中的线路分类；

（g）根据步骤（f）输出的分类结果更新步骤（e）中所述配电网线路联络明细表；

（h）输出步骤（g）中所述配电网线路联络明细表。

2.根据权利要求1所述的一种基于GIS的配电网络联络分析方法，其特征在于步骤（a）的实现方法包括以下步骤：

（a1）将GIS平台中的所有设备加载至内存；

（a2）根据GIS平台中各个设备的连接拓扑关系生成设备的网状连接关系图。

3.根据权利要求1所述的一种基于GIS的配电网络联络分析方法，其特征在于步骤（b）的实现方法包括以下步骤：

（b1）过滤删除步骤（a）所述网状连接关系图中与联络分析无关的设备；

（b2）判断步骤（b1）中过滤删除的设备是否与其他设备存在互联关系；若步骤（b1）中过滤删除的设备与其他设备存在互联关系，则将与过滤删除设备相连的设备，两两之间重建互连关系；

（b3）根据步骤（b2）重建的互联关系，更新步骤（a）所述网状连接关系图。

4.根据权利要求1所述的一种基于GIS的配电网络联络分析方法，其特征在于步骤（c）的实现方法包括以下步骤：

（c1）过滤删除步骤（b）所述网状连接关系图中缺少所属线路属性的设备；

（c2）判断步骤（c1）中过滤删除的设备是否与其他设备存在互联关系；若步骤（c1）中过滤删除的设备与其他设备存在互联关系，则将与过滤删除设备相连的设备，两两之间重建互连关系；

（c3）根据步骤（c2）重建的互联关系，更新步骤（b）所述网状连接关系图。

5.根据权利要求1所述的一种基于GIS的配电网络联络分析方法，其特征在于步骤（d）的实现方法包括以下步骤：

（d1）从任意变电站10kV母线的出线开始，利用广度优先遍历算法找到与所述出线通过站外隔离开关直接连接的互联线路，并将所述互联线路另一端的母线作为每次搜索的终点；

（d2）重复步骤（d1）直至遍历所有变电站10kV母线的出线。