CN109543978A - 一种网站一体式网络拓扑模型重构方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网站一体式网络拓扑模型重构方法及系统，该方法包括：步骤S1，根据SCADA系统与GIS配电地理信息系统获取主网拓扑关系和配网拓扑关系；步骤S2，根据步骤S1得到的拓扑连接关系中，选取任一一对端子配对数据；步骤S3，判断此对端子配对数据是否满足重构条件；步骤S4，若不满足重构条件，则将此配对信息及配对关联的端子点及端子点对应的设备保存至新模型相关的对应表中；步骤S5，若满足重构条件，则根据此配对端子点拓扑关系进行相应的重构处理，创建新拓扑关系；步骤S6，对步骤S5重构的拓扑关系进行修正；步骤S7，对重构的模型名称进行修正；步骤S8，建立主网配网设备对应关系，得到所有的电网模型。

Description

一种网站一体式网络拓扑模型重构方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种基于点-边理论的网站一体式网络拓扑模型重构方法及系统。

背景技术

主网自动化自上世纪80年代至今，经历了分布式调度自动化系统、开放式应用系统，当今主流的电网调度自动化系统在开放式、分布式的支撑平台基础上，已经从单独的SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition，数据采集与监视控制)单线图绘制发展到可以以图模库一体化的方式面向电力系统建模，在绘图的同时自动建立拓扑模型，形成系统参数；配网自动化息系统建设从21世纪开始，发展相对滞后。这就形成了主网形和配网图形分别独立管理与维护，主配网之间缺乏有效的信息交互，从主网系统不能查看配网接线方式及负荷等的不足，因而已不适应我国电网主配网控一体化的建设趋势。国家电网近年来着力解决配电网薄弱问题，实现与主网架规划和地方乡配网规划有效衔接，将主网配纳入一体化管理体系。

为解决上述问题，国家电网目前采用的方案如下：基于实时数据中心实施统一电网模型，即开发统一电网模型的管理工具，实现自动导入GIS配电网模型、EMS输电网模型，并自动将导入的各部分模型拼接生成输配网一体化的电网模型，实现对输配网一体的统一电网模型管理，可对外提供统一电网模型导出服务。

然而，现有技术中，由于主配网单独建设且因不同系统厂家建设导致系统模型不一致，而且现有的图模创建过程中，图形元素只是代表一个元素，一个设备有时候会出现多个图形，因而会导致部分设备割裂，比如：T接线路，会在系统中存在3条线路段，而实际在调度应用上为一条线路，从而使得现有的解决方案存在不具备普适性，无理论支撑模型，建成的模型繁琐，不够精简的问题。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之一目的在于提供一种网站一体式网络拓扑模型重构方法及系统，以打通主配网间拓扑隔阂，形成网·站一体式网络拓扑模型，实现电网任意设备的整体拓扑描述。

本发明之另一目的在于提供一种网站一体式网络拓扑模型重构方法及系统，以解决数据来源问题，从源头SCADA系统和GIS配电地理信息系统中采集图模数据，按照点-边理论对配网拓扑模型重构。

为达上述及其它目的，本发明提出一种网站一体式网络拓扑模型重构方法，包括如下步骤：

步骤S1，根据SCADA系统与GIS配电地理信息系统获取主网拓扑关系和配网拓扑关系；

步骤S2，根据步骤S1得到的拓扑连接关系中，选取任一一对端子配对数据；

步骤S3，判断此对端子配对数据是否满足重构条件；

步骤S4，若不满足重构条件，则将此配对信息及配对关联的端子点及端子点对应的设备保存至新模型相关的对应表中；

步骤S5，若满足重构条件，则根据此配对端子点拓扑关系进行相应的重构处理，创建新拓扑关系；

步骤S6，对步骤S5重构的拓扑关系进行修正；

步骤S7，对重构的模型名称进行修正；

步骤S8，建立主网配网设备对应关系，得到所有的电网模型。

优选地，于步骤S1中，通过从SCADA系统中获取设备信息表、端子表以及端子配对表，从而获得所述主网拓扑关系，通过解析所述GIS配电地理信息系统导出的xml模型数据，得到有关拓扑连接关系的设备表、端子表及端子配对表，从而获得配网拓扑关系。

优选地，于步骤S3中，判断此配对端子点拓扑关系是否满足以下任一条件：

此配对端子点所归属的设备类型同为线路或同为母线类；

此配对段子点所归属的设备类型同为断路器类；

此配对端子点有一方为母线类。

优选地，于步骤S4中，当此对端子配对数据不满足步骤S3所列的任一条件时，将此配对信息及配对关联的端子点及端子点对应的设备保存至新模型相关对应表中。

优选地，若此配对端子点所归属的设备类型同为线路或同为母线类，则创建新设备，采用生成新的设备编码，设备其他属性同此类别设备的其他属性，并将新的设备编码与同类别设备编码保存至新模型设备与原模型设备编码对应表中。

优选地，若此配对端子点所归属的设备类型同为断路器类，则引入新设备，以连接引线与此配对端子点对应设备命名，添加新设备至此配对内任一端子点的新配对，同时保存数据至新模型库相关对应表中。

优选地，若此配对端子点有一方为母线类，则以母线对应的端子点作为起点，拆分成多个母线端子点与其他设备端子点的配对，并将相关数据保存在新模型库相关对应表中。。

优选地，于步骤S6中，分析步骤S5得到的新设备与原设备的对照表，若存在一原设备同时位于多个新设备，则保留任一新设备，去掉其余设备，同时添加保留的新设备与去掉的新设备对应的原设备至对应关系表中，同时以保留的设备更新本地库端子表，包含去掉的新设备记录。

优选地，于步骤S8中，根据同站同出线开关编号建立主网配网设备对应关系，得到所有的电网模型。

为达到上述目的，本发明还提供一种网站一体式网络拓扑模型重构系统，包括：

拓扑关系获取单元，用于根据SCADA系统与GIS配电地理信息系统获取主网拓扑关系和配网拓扑关系；

配对数据选取单元，用于根据所述拓扑关系获取单元得到的拓扑连接关系，选取任一一对端子配对数据。

重构条件判别单元，用于判断此对端子配对数据是否满足重构条件；

原拓扑关系保存单元,用于于判断结果为不满足重构条件时，将此配对信息及配对关联的端子点及端子点对应的设备保存至新模型相关对应表中；

新拓扑关系创建单元，用于于判断结果为满足重构条件时根据此配对端子点拓扑关系进行相应的重构处理，创建新拓扑关系；

拓扑关系修正单元，用于对所述新拓扑关系创建单元重构的拓扑关系修正；

名称修正单元，用于对重构模型的名称进行修正；

最终模型获取单元，用于建立主网配网设备对应关系，得到所有的电网模型。

与现有技术相比，本发明一种网站一体式网络拓扑模型重构方法及系统通过以SCADA系统及GIS图模文件为数据基础的，从SCADA系统和GIS图模文件中采集图模数据，基于点-边理论实现了网·站一体式拓扑模型重构的目的，为调度员提供强有力的分析决策数据依据。

附图说明

图1为本发明一种网站一体式网络拓扑模型重构方法的步骤流程图；

图2为本发明具体实施例之一体式网络拓扑模型重构方法的流程图；

图3为本发明一种网站一体式网络拓扑模型重构系统的系统架构图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

为更好地表述本实施例的技术原理，先对本发明实施例涉及到的缩略语和关键术语进行定义。具体包括：

主网：是供电企业输电的主要网络，是配电网之上到发电厂之间的网络，是配电网的电源，一般指35KV以上的供电网络。

配电网：是指从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网。是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿器及一些附属设施等组成的，在电力网中起重要分配电能作用的网络。

“点-边”理论：基于IEC61970、61968中标准中的拓扑包中对电网拓扑的定义，重新将电网设备进行拓扑定义，对于硬连接的设备定义为拓扑中的“点”，可开合的设备定义为拓扑中的“边”，虚线所示为常开的“边”设备，实线所示为常闭的“边”设备，新的模型体系中硬连接设备必须通过“边”进行连接，不存在硬连接设备直接相连的情况。

图1为本发明一种网站一体式网络拓扑模型重构方法的步骤流程图。如图1所示，本发明一种网站一体式网络拓扑模型重构方法，包括如下步骤：

步骤S101，获取主网拓扑关系和配网拓扑关系。

在本发明具体实施例中，主网模型重构的数据来源于自动化SCADA系统，其中包括设备属性信息表、设备属性维度信息表、设备拓扑端子表、设备端子配对表，配网模型重构的数据来源与GIS(Geographic Information System，地理信息系统)配电地理信息系统导出的xml模型数据。具体地，主网拓扑关系的获取是通过从SCADA系统中获取设备信息表、端子表以及端子配对表，从而获得主网拓扑关系；配网拓扑关系的获取是通过解析上传的GIS配电地理信息系统导出的xml模型数据，得到有关拓扑连接关系的设备表、端子表及端子配对表，从而获得配网拓扑关系。

步骤S102，根据步骤S101得到的拓扑连接关系中，取任一一对端子配对数据。此处端子配对表指主网及配网的配对。这里需说明的是，以下只是任一数据的处理过程，表中的其他数据均同此数据的处理过程。

步骤S103，判断此对端子配对数据是否满足重构条件，在本发明具体实施例中，判断此配对端子点拓扑关系是否满足以下任一条件：

1、此配对端子点所归属的设备类型(存储于设备信息表的设备属性中)同为线路或同为母线类；

2、此配对段子点所归属的设备类型同为断路器类；

3、此配对端子点有一方为母线类。

步骤S104,若不满足重构条件，则将此配对信息及配对关联的端子点及端子点对应的设备保存至新模型相关对应表中，即保留原拓扑关系。在本发明具体实施例中，当此对端子配对数据不满足步骤S103所列的任一条件时，将此配对信息及配对关联的端子点及端子点对应的设备保存至新模型相关对应表中。这里需说明的是，新模型需要的表结构需预先创建，其至少包括设备表，设备端子对应关系表，端子配对信息表等，本发明之处理过程则利用新模型相关对应表增加设备数据及对应关系数据。

步骤S105，若满足重构条件，则根据此配对端子点拓扑关系进行相应的重构处理，创建新拓扑关系。具体地，若此配对端子点所归属的设备类型同为线路或同为母线类，则创建新设备，采用生成新的设备编码，设备其他属性同此类别设备的其他属性，并将新的设备编码与同类别设备编码保存至新模型设备与原模型设备编码对应表中；若此配对端子点所归属的设备类型同为断路器类，则引入新设备，设备以“连接引线”+此配对端子点对应设备命名，添加新设备至此配对内任一端子点的新配对，同时保存数据至新模型库相关对应表中；若此配对端子点有一方为母线类，则以母线对应的端子点作为起点，拆分成多个母线端子点与其他设备端子点的配对，同时将相关数据保存在新模型库对应的数据表中。在本发明具体实施例中，新模型库表主要包含：用于模型的设备信息表，设备端子对应表，端子配对表，还包括其他表，如：新模型设备编号与原模型编号对应表，主网设备及配网设备对照表等。

步骤S106，对步骤S105重构的拓扑关系修正。具体地，分析步骤S105得到的新设备与原设备的对照表，如存在一原设备同时位于多个新设备时，保留任一新设备，去掉其余设备，同时添加保留的新设备与去掉的新设备对应的原设备至对应关系表中，同时以保留的设备更新本地库端子表，包含去掉的新设备记录。根据前面的分析可能在新旧设备对应关系表中产生：

这样就导致4跟10001及10002都有对应，不能满足1对1关系，需要删掉10002的对应关系，将10002对应的4跟5换成10001对应4跟5，目的是达到旧编码对新编码1对1。

步骤S107，对重构模型的设备名称进行修正。具体地，分析新设备与原设备存在多个对应关系的新设备，电压等级在10kV以上时以重复字段命名(此处特指T接线路)，例如：1个新设备对应3个旧设备，旧设备名：丹雷联乙线137(丹桂站侧)、丹雷联乙线137(雷岗站侧)、丹雷联乙线137(叠北站侧)，那么新设备名丹雷联乙线137；对于配网干支线段时，以线段关联的开关进行联合命名，相同干支线归纳自编号最小加“-”连接，不同干支线以“～”连接，例如一段配网线路自主干线(名称AAA线)1T1开始至25T1结束，同时此主干线通过开关1T1、2T1分别与支线b(名称BBB线)、支线c(名称CCC线)相连，则此新线路名为：AAA线1T1-25T1～BBB线1T1～CCC线2T1。

步骤S108，建立主网配网设备对应关系，得到所有的电网模型，具体地，根据同站同出线开关编号建立主网配网设备对应关系，即建立主网设备编码与配网设备编码的对应关系表，至此得到所有的电网模型。

图2为本发明具体实施例之一体式网络拓扑模型重构方法的流程图。如图2所示，在本发明具体实施例中，主网模型重构的数据来源于自动化SCADA web系统，其中包括设备属性信息表、设备属性维度信息表、设备拓扑端子表、设备端子配对表。配网模型重构的数据来源与GIS配电地理信息系统导出的xml模型数据。

其重构过程如下：

S1、获得拓扑关系：拓扑关系的获取分两类，主网拓扑关系及配网拓扑关系。主网拓扑关系的获取通过ETL工具抽取得到SCADA web系统中设备表、端子表、端子配对表；配网拓扑关系通过解析上传的GIS配电地理信息系统导出的xml模型数据，得到有关拓扑链接关系的设备表、端子表及端子配对表。

S2、由S1得到的拓扑连接关系中，取任一一对端子配对数据。

S3、判断是否满足重构条件，当拓扑关系满足以下条件触发重构：1、此配对端子点所归属的设备类型同为线路或同为母线类；2、此配对段子点所归属的设备类型同位断路器类；3、此配对端子点有一方为母线类。

S4、对于不符合任意S3所列条件情况时，将此配对信息及配对关联的端子点及端子点对应的设备保存至新模型相关对应表中。

S5、对于符合条件1情况处理，引入新的设备同此配对内的设备类型，且添加此设备与此配对内的设备至新模型设备与原模型设备对应表中；符合条件2情况时，引入新设备，设备以“连接引线”+此配对端子点对应设备命名，添加新设备至此配对内任一端子点的新配对，同时保存数据至本地模型库相关对应表中；满足条件3时，以母线对应的端子点作为起点，拆分成多个母线端子点与其他设备端子点的配对，同时将相关数据保存在本地模型库对应的数据表中。

S6、重构拓扑关系修正，分析步骤S5得到的新设备与原设备的对照表，如存在一原设备同时位于多个新设备时，保留任一新设备，去掉其余设备，同时添加保留的新设备与去掉的新设备对应的原设备至对应关系表中；同时以保留的设备更新本地库端子表包含去掉的新设备记录。

S7、重构模型名称修正，分析新设备与原设备存在多个对应关系的新设备，电压等级在10kV以上时以重复字段命名(此处特指T接线路)；对于配网干支线段时，以线段关联的开关进行联合命名，相同干支线归纳自编号最小加“-”连接，不同干支线以“～”连接。

S8、根据同站同出线开关编号建立主网配网设备对应关系，至此得到所有的电网模型。

图3为本发明一种网站一体式网络拓扑模型重构系统的系统架构图。如图3所示，本发明一种网站一体式网络拓扑模型重构系统，包括：

拓扑关系获取单元301，用于获取主网拓扑关系和配网拓扑关系。

在本发明具体实施例中，主网模型重构的数据来源于自动化SCADA系统，其中包括设备属性信息表、设备属性维度信息表、设备拓扑端子表、设备端子配对表，配网模型重构的数据来源与GIS配电地理信息系统导出的xml模型数据。因此，具体地，拓扑关系获取单元301通过从SCADA系统中获取设备信息表、端子表以及端子配对表，以获取主网拓扑关系，拓扑关系获取单元301通过解析上传的GIS配电地理信息系统导出的xml模型数据，得到有关拓扑链接关系的设备表、端子表及端子配对表，获得配网拓扑关系。

配对数据选取单元302，用于根据拓扑关系获取单元301得到的拓扑连接关系中，取任一一对端子配对数据。

重构条件判别单元303，用于判断此对端子配对数据是否满足重构条件，在本发明具体实施例中，重构条件判别单元303判断此配对端子点拓扑关系是否满足以下任一条件：

1、此配对端子点所归属的设备类型同为线路或同为母线类；

2、此配对段子点所归属的设备类型同为断路器类；

3、此配对端子点有一方为母线类。

原拓扑关系保存单元304,用于于判断结果为不满足重构条件时，将此配对信息及配对关联的端子点及端子点对应的设备保存至新模型相关对应表中，即保留原拓扑关系。在本发明具体实施例中，当此对端子配对数据不满足重构条件判别单元303所列的任一条件时，将此配对信息及配对关联的端子点及端子点对应的设备保存至新模型相关对应表中。

新拓扑关系创建单元305，用于于判断结果为满足重构条件时根据此配对端子点拓扑关系进行相应的重构处理，创建新拓扑关系。具体地，若此配对端子点所归属的设备类型同为线路或同为母线类，新拓扑关系创建单元305则创建新设备，采用生成新的设备编码，设备其他属性同此类别设备的其他属性，并将新的设备编码与同类别设备编码保存至新模型设备与原模型设备编码对应表中；若此配对段子点所归属的设备类型同为断路器类，新拓扑关系创建单元305则引入新设备，设备以“连接引线”+此配对端子点对应设备命名，添加新设备至此配对内任一端子点的新配对，同时保存数据至本地模型库相关对应表中；若此配对端子点有一方为母线类，新拓扑关系创建单元305则以母线对应的端子点作为起点，拆分成多个母线端子点与其他设备端子点的配对，同时将相关数据保存在本地模型库对应的数据表中。在本发明具体实施例中，新模型库表主要包含：用于模型的设备信息表，设备端子对应表，端子配对表，还包括其他表，如：新模型设备编号与原模型编号对应表，主网设备及配网设备对照表等。

拓扑关系修正单元306，用于对新拓扑关系创建单元305重构的拓扑关系修正。具体地，分析新拓扑关系创建单元305得到的新设备与原设备的对照表，如存在一原设备同时位于多个新设备时，保留任一新设备，去掉其余设备，同时添加保留的新设备与去掉的新设备对应的原设备至对应关系表中，同时以保留的设备更新本地库端子表包含去掉的新设备记录。

名称修正单元307，用于对重构模型名称进行修正。具体地，名称修正单元307分析新设备与原设备存在多个对应关系的新设备，电压等级在10kV以上时以重复字段命名(此处特指T接线路)；对于配网干支线段时，以线段关联的开关进行联合命名，相同干支线归纳自编号最小加“-”连接，不同干支线以“～”连接。

最终模型获取单元308，用于建立主网配网设备对应关系，得到所有的电网模型，具体地，最终模型获取单元308根据同站同出线开关编号建立主网配网设备对应关系，至此得到所有的电网模型。

综上所述，本发明一种网站一体式网络拓扑模型重构方法及系统通过以SCADA系统及GIS图模文件为数据基础的，从SCADA系统和GIS图模文件中采集图模数据，基于点-边理论实现了网·站一体式拓扑模型重构的目的，为调度员提供强有力的分析决策数据依据。本发明打通了主配网间拓扑隔阂，可实现电网任意设备的整体拓扑描述，其通过拓扑重构，实现主配网无缝连接，在进行分析时，配网不再是分析盲区，将从物理特性上归属同一设备的图模元素进行归并，电网连接关系更加直接。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种网站一体式网络拓扑模型重构方法，包括如下步骤：

步骤S1，根据SCADA系统与GIS配电地理信息系统获取主网拓扑关系和配网拓扑关系；

步骤S2，根据步骤S1得到的拓扑连接关系中，选取任一一对端子配对数据；

步骤S3，判断此对端子配对数据是否满足重构条件；

步骤S4，若不满足重构条件，则将此配对信息及配对关联的端子点及端子点对应的设备保存至新模型相关的对应表中；

步骤S5，若满足重构条件，则根据此配对端子点拓扑关系进行相应的重构处理，创建新拓扑关系；

步骤S6，对步骤S5重构的拓扑关系进行修正；

步骤S7，对重构的模型名称进行修正；

步骤S8，建立主网配网设备对应关系，得到所有的电网模型。

2.如权利要求1所述的一种网站一体式网络拓扑模型重构方法，其特征在于：于步骤S1中，通过从SCADA系统中获取设备信息表、端子表以及端子配对表，从而获得所述主网拓扑关系，通过解析所述GIS配电地理信息系统导出的xml模型数据，得到有关拓扑连接关系的设备表、端子表及端子配对表，从而获得配网拓扑关系。

3.如权利要求1所述的一种网站一体式网络拓扑模型重构方法，其特征在于，于步骤S3中，判断此配对端子点拓扑关系是否满足以下任一条件：

此配对端子点所归属的设备类型同为线路或同为母线类；

此配对段子点所归属的设备类型同为断路器类；

此配对端子点有一方为母线类。

4.如权利要求3所述的一种网站一体式网络拓扑模型重构方法，其特征在于：于步骤S4中，当此对端子配对数据不满足步骤S3所列的任一条件时，将此配对信息及配对关联的端子点及端子点对应的设备保存至新模型相关对应表中。

5.如权利要求3所述的一种网站一体式网络拓扑模型重构方法，其特征在于：若此配对端子点所归属的设备类型同为线路或同为母线类，则创建新设备，采用生成新的设备编码，设备其他属性同此类别设备的其他属性，并将新的设备编码与同类别设备编码保存至新模型设备与原模型设备编码对应表中。

6.如权利要求3所述的一种网站一体式网络拓扑模型重构方法，其特征在于：若此配对端子点所归属的设备类型同为断路器类，则引入新设备，以连接引线与此配对端子点对应设备命名，添加新设备至此配对内任一端子点的新配对，同时保存数据至新模型库相关对应表中。

7.如权利要求3所述的一种网站一体式网络拓扑模型重构方法，其特征在于：若此配对端子点有一方为母线类，则以母线对应的端子点作为起点，拆分成多个母线端子点与其他设备端子点的配对，并将相关数据保存在新模型库相关对应表中。

8.如权利要求3所述的一种网站一体式网络拓扑模型重构方法，其特征在于：于步骤S6中，分析步骤S5得到的新设备与原设备的对照表，若存在一原设备同时位于多个新设备，则保留任一新设备，去掉其余设备，同时添加保留的新设备与去掉的新设备对应的原设备至对应关系表中，同时以保留的设备更新本地库端子表，包含去掉的新设备记录。

9.如权利要求3所述的一种网站一体式网络拓扑模型重构方法，其特征在于：于步骤S8中，根据同站同出线开关编号建立主网配网设备对应关系，得到所有的电网模型。

10.一种网站一体式网络拓扑模型重构系统，包括：

拓扑关系获取单元，用于根据SCADA系统与GIS配电地理信息系统获取主网拓扑关系和配网拓扑关系；

配对数据选取单元，用于根据所述拓扑关系获取单元得到的拓扑连接关系，选取任一一对端子配对数据。

重构条件判别单元，用于判断此对端子配对数据是否满足重构条件；

原拓扑关系保存单元,用于于判断结果为不满足重构条件时，将此配对信息及配对关联的端子点及端子点对应的设备保存至新模型相关对应表中；

新拓扑关系创建单元，用于于判断结果为满足重构条件时根据此配对端子点拓扑关系进行相应的重构处理，创建新拓扑关系；

拓扑关系修正单元，用于对所述新拓扑关系创建单元重构的拓扑关系修正；

名称修正单元，用于对重构模型的名称进行修正；

最终模型获取单元，用于建立主网配网设备对应关系，得到所有的电网模型。