CN108964030A - 一种基于接线图数据的拓扑分析方法 - Google Patents

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王子刚
李新辉
郝成钢
何传杰
李凯
李磊
李岩
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]

Abstract

本发明属于电网拓扑分析技术领域，尤其涉及一种基于接线图数据的拓扑分析方法。其能够降低拓扑分析中搜索流程的复杂度，减少搜索用时，通过分布式数据处理方式降低拓扑分析过程中需要实时处理的数据量，该方案中的拓扑数据受环境干扰小，不需要将整个电网线路数据进行加载，能够有效减小拓扑分析过对计算机的硬件要求，对大数据容量电网的拓扑分析更容易进行。

Description

一种基于接线图数据的拓扑分析方法
技术领域
本发明属于电网拓扑分析技术领域，尤其涉及一种基于接线图数据的拓扑分析方法。
背景技术
电网拓扑分析是故障诊断过程中必不可少的重要步骤，其内容包括故障区域的定位、电网线路的梳理、节点的确认等，在上述拓扑分析过程中需要根据所采用的拓扑分析方法对电网进行搜索和追踪，但由于电网庞大的节点数目以及数据量，导致在数据的处理速度以及效果方面受到限制，例如传统的基于二维矩阵的拓扑分析过程中需要建立庞大的邻接矩阵以及支路链表，搜索过程需要多种不同数据结构，过程繁琐、效率低下；采用节点与支路邻接表的方案通过辐射搜索的方式提高了传统搜索的效率，但由于需要对整个电网的节点和支路信息进行处理，因此工作量较大，对大型复杂结构电网难以有效应用。
发明内容
本发明创造的目的在于，提供一种能够减小数据处理难度，提高拓扑分析搜索的效率以及工作量的基于接线图数据的拓扑分析方法。
为实现上述目的，本发明创造采用如下技术方案。
本发明的一种的基于接线图数据的拓扑分析方法。包括如下步骤：
一、数据分化的步骤，包括建立头节点数据类和表节点数据类；
头节点数据类中的元素包含母线、线路、变压器和电源，并建立元素的访问标志位、节点名称、首节点指针三个域；表节点数据类包含与头节点数据类中元素发生连接关系的所有电气元件的数据，需要建立电气元件的名称、相连的断路器以及next三个域；上述步骤的目的是将原有的拓扑结构数据进行分离简化，降低原有初始数据中复杂的邻接关系，使邻接表成为接线图数据在内存中的映射，降低计算机数据处理的负荷，为后文提高电网拓扑效率、提高电网拓扑分析处理的能力提供基础。
特别的，在含有3/2接线结构的接线图中，一般将断路器视为边，在前述数据类建立过程中可能会出现多条边相连的非正常逻辑，为了更真实的反映电网结构，本实施例中加入Y节点，Y节点是指连接了两个断路器以及一条线路端点的节点。
特别的，在含有双母线分段带旁路结构的接线图中，涉及到断路器运行方式的切换，由于电力系统运行方式变化周期很长，因此将处于常闭状态下的隔离开关视为导线以简化数据。
二、数据整理的步骤，是指利用LINQto XML、XSLT、XML DOM等API进行数据提取、转换和存储，本实施例中，采用的是LINQto XML。
具体是指，在步骤一的原理和原则的基础上，利用接线图数据通过LINQto XML查找各电器元件的名称、连接点以及连接元件，存入头节点数据类和表节点数据类；
三、数据处理的步骤，
根据拓扑分析过程中中的需求，例如进行线路故障分析、潮流计算等，按照DateSet模版启动一个空的DateSet,其中DateSet是计算机中数据的脱机容器，在本发明中，由于电网接线图中的数据连接关系被独立的以映射关系抽离，因此可以使用DateSet这种仅包含数据集的内存信息来进行数据处理，DateSet中包含有一个或者多个数据表，之后通过对接线图使用LINQto XML进行查找定位，即可实现拓扑搜索，在避免对接线图XML文件的直接频繁操作的基础上获取所需要的拓扑数据，该处理方式避免了处理含有大量信息数据的XML文件的繁杂操作，有效提高了系统和设备的运行效率，降低了工作负荷，且能够更好的对数据进行分别维护管理。
特别的，在含有3/2接线结构的接线图中，一般将断路器视为边，在前述数据类建立过程中可能会出现多条边相连的非正常逻辑，为了更真实的反映电网结构，本实施例中加入Y节点，Y节点是指连接了两个断路器以及一条线路端点的节点。
特别的，在含有双母线分段带旁路结构的接线图中，涉及到断路器运行方式的切换，由于电力系统运行方式变化周期很长，因此将处于常闭状态下的隔离开关视为导线以简化数据。
其有益效果在于：本发明的一种基于接线图数据的拓扑分析方法，能够降低拓扑分析中搜索流程的复杂度，减少搜索用时，通过分布式数据处理方式降低拓扑分析过程中需要实时处理的数据量，该方案中的拓扑数据受环境干扰小，不需要将整个电网线路数据进行加载，能够有效减小拓扑分析过对计算机的硬件要求，对大数据容量电网的拓扑分析更容易进行。
附图说明
图1是本发明实施例的具体原理结构图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明创造作详细说明。
基于电力系统技术的不断进步，电网数据的使用以及转换变得越来越便捷，得益于标准化数据处理模型的思想，本发明提出了一种基于接线图数据的拓扑分析方法，由前述可知，本发明利用了核心电网模型提供的电力系统综合逻辑视图，包括包含了电网母线、支线、断路器以及拓扑岛在内主要元器件的接线图数据；本实施例中使用的是IEC61970-CIM的电力系统逻辑视图，其具体接线图数据是指以UML形式建立的拓扑结构数据和电网线路数据；如图1所示，基于上述基础数据，本发明采用如下步骤以实现目的。
一、数据分化的步骤，建立头节点数据类和表节点数据类；
头节点数据类中的元素包含母线、线路、变压器和电源，并建立元素的访问标志位、节点名称、首节点指针三个域；表节点数据类包含与头节点数据类中元素发生连接关系的所有电气元件的数据，需要建立电气元件的名称、相连的断路器以及next三个域；上述步骤的目的是将原有的拓扑结构数据进行分离简化，降低原有初始数据中复杂的邻接关系，使邻接表成为接线图数据在内存中的映射，降低计算机数据处理的负荷，为后文提高电网拓扑效率、提高电网拓扑分析处理的能力提供基础。
特别的，在含有3/2接线结构的接线图中，一般将断路器视为边，在前述数据类建立过程中可能会出现多条边相连的非正常逻辑，为了更真实的反映电网结构，本实施例中加入Y节点，Y节点是指连接了两个断路器以及一条线路端点的节点。
特别的，在含有双母线分段带旁路结构的接线图中，涉及到断路器运行方式的切换，由于电力系统运行方式变化周期很长，因此将处于常闭状态下的隔离开关视为导线以简化数据。
二、数据整理的步骤，是指利用LINQto XML、XSLT、XML DOM等API进行数据提取、转换和存储，本实施例中，采用的是LINQto XML。
具体是指，在步骤一的原理和原则的基础上，利用接线图数据通过LINQto XML查找各电器元件的名称、连接点以及连接元件，存入头节点数据类和表节点数据类；
三、数据处理的步骤，
根据拓扑分析过程中中的需求，例如进行线路故障分析、潮流计算等，按照DateSet模版启动一个空的DateSet,其中DateSet是计算机中数据的脱机容器，在本发明中，由于电网接线图中的数据连接关系被独立的以映射关系抽离，因此可以使用DateSet这种仅包含数据集的内存信息来进行数据处理，DateSet中包含有一个或者多个数据表，之后通过对接线图使用LINQto XML进行查找定位，即可实现拓扑搜索，在避免对接线图XML文件的直接频繁操作的基础上获取所需要的拓扑数据，该处理方式避免了处理含有大量信息数据的XML文件的繁杂操作，有效提高了系统和设备的运行效率，降低了工作负荷，且能够更好的对数据进行分别维护管理。
例如在前述基础之上以查找电网中10KV母线的拓扑搜索过程为例，其步骤包括：
A.读取整个电网图形文件，通过cim：SubControlArea求子控制区；
B.对每一个子控制区通过cim：SubControlArea.Contain_Substations求解各节点区；
C.对各节点区对应的图形文件用LINQto XML查找母线cim：BusbarSection及其对应的电压等级；
D.通过母线的ConnecitivityNode取出母线连接的开关；
E.判断是否访问到所有节点区，否则转第B步；
基于上述原理和步骤，还可以对电网中的线路、变压器以及电源灯袁术及其属性进行拓扑搜索。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种基于接线图数据的拓扑分析方法，其特征在于，包括如下步骤
S1、数据分化的步骤，包括建立头节点数据类和表节点数据类；
所述头节点数据类中的元素包含母线、线路、变压器和电源，并建立元素的访问标志位、节点名称、首节点指针三个域；
所述表节点数据类包含与头节点数据类中元素发生连接关系的所有电气元件的数据，需要建立电气元件的名称、相连的断路器以及next三个域；上述步骤的目的是将原有的拓扑结构数据进行分离简化，降低原有初始数据中复杂的邻接关系，使邻接表成为接线图数据在内存中的映射，降低计算机数据处理的负荷，为后文提高电网拓扑效率、提高电网拓扑分析处理的能力提供基础；
S2、数据整理的步骤；是指利用API进行数据提取、转换和存储；
具体是指，在步骤一的原理和原则的基础上，利用接线图数据通过API工具查找各电器元件的名称、连接点以及连接元件，并分别存入头节点数据类和表节点数据类；
S3、数据处理的步骤；
根据拓扑分析过程中中的需求，按照DateSet模版启动一个空的DateSet,其中DateSet是计算机中数据的脱机容器，DateSe中包含有一个或者多个数据表，之后通过对接线图使用API工具进行查找定位，实现拓扑搜索。
2.根据权利要求1所述一种基于接线图数据的拓扑分析方法，其特征在于，步骤一在含有3/2接线结构的接线图中加入Y节点，Y节点是指连接了两个断路器以及一条线路端点的节点。
3.根据权利要求1所述一种基于接线图数据的拓扑分析方法，其特征在于，步骤一在含有双母线分段带旁路结构的接线图中，将处于常闭状态下的隔离开关视为导线。
4.根据权利要求1所述一种基于接线图数据的拓扑分析方法，其特征在于，所述API工具是指LINQto XML或XSLT或XML DOM。
5.根据权利要求1所述一种基于接线图数据的拓扑分析方法，其特征在于，还包括收集接线图数据的步骤，所述接线图数据是指符合电网模型中电力逻辑视图标准的数据。
6.根据权利要求5所述一种基于接线图数据的拓扑分析方法，其特征在于，所述接线图数据是指基于ICE61970-CIM标准的电力系统逻辑视图，所述电力系统逻辑视图包含电网母线、支线、断路器以及拓扑岛在内主要元器件的接线图数据。
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