CN111026900A - 配电网接线组生成及网架拓扑图生成方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于供电单元的配电网接线组生成及网架拓扑图生成方法，本发明步骤主要包括：获取单元格中所有线路的变电站和出线设备、线路设备拓扑数据；分析设备线路联络关系并构建供电单元接线组；通过接线组内设备拓扑连接关系生成供电联络路径，构建路径上节点和边，采用分层布局方法进行布局，最后自动生成接线组网架拓扑图并直接输出图模。这对于在模型过渡态和目标态下识别供电单元接线组网架标准化程度，展示供电单元规划可视化成果、实现供电单元负荷转供方案优化，全面提升配电网网架架构和供电可靠性等具有指导意义。
Description
技术领域
本发明涉及基于供电单元的配电网接线组生成及网架拓扑图生成方法和装置，属于电力系统规划领域。
背景技术
配电网作为城市的关键基础设施，是连接电网与用户的重要纽带，具有点多、线长、面广、结构复杂、管理环节交叉等基本特点。随着配电网规模的日益庞大复杂，供电区域重叠、接线杂乱、联络无序等问题不断凸显。分布式电源、电动汽车、储能和新型电力电子器件的接入，使得配电网的功能和形态发生显著变化。这些因素交叉叠加，对配电网的安全运行和供电可靠性形成了严峻挑战。如何建设更加坚强的配电网是提升供电质量水平的关键，寻找一个更为实用更为优化的方法来综合解决当前因设备过负荷、及故障等导致的负荷转供问题。分析方法和辅助决策软件提出了更高的要求。同时，以计算机与通信为主的新技术变革正在蓬勃发展，“云大物移智”等一批信息技术与传统产业深度融合，给配电网建设发展带来了重要机遇，也对配电网建设起点（项目需求分析工作）提出了巨大的挑战。
根据国家电网公司对配电网网格化单元制规划供电单元标准网架的考核要求，2020年底江苏省电力公司所有供电单元内标准网架比例需达到100%。截止2018年底，江苏省电力公司6108个供电单元中包含12799组网架接线，其中非标准网架占线路分组总数的四分之一。人工量化分析评估单元内标准网架情况难度很大，且标准不一致，易造成统计结果差异。通过实现网格、供电单元图形化管理、提供供电单元接线组分析、接线组网络自动成图等工作，大大提高配电网标准网架分析评估质量和管理水平。
目前已有的成图算法存在以下缺陷或不足：
1. 没有接线组分析功能，不能从一个线路集合里划分接线组。
2. 成图范围不符合供电单元分析要求，一般是针对一条线路，或者是几条联络线路进行成图，没有提供一种基于特定线路成图的方法；
3. 已有的成图，面向的是运检，或者调度用户，没有规划方便管理的按照供电单元接线组网架拓扑图的规范。
发明内容
本发明一方面旨在解决现有技术接线组分析功能里，不能从一个线路集合里划分接线组的技术问题，提出一种基于供电单元的中压配电网接线组生成方法，包括：
步骤S1、获取供电单元内所有线路；
步骤S2、确定线路的出线设备；确定线路主路径上相连的其他线路，并确定相连线路的出线设备；
步骤S3、从线路的出线设备开始，采用全路径拓扑分析方法，进行拓扑追踪，获得所有可能的供电路径；
步骤S4、根据追踪结果，将线路的主路径拓扑相连的线路，划分为同一个接线组；
步骤S5、如果接线组里线路数量少于预设值，将拓扑追踪范围从线路一级联络线路，扩展为二级联络线路，并将二级联络线路加入到供电单元的线路列表；
重复步骤S2-S4，划分接线组，直至对所有线路的拓扑追踪完成生成中压配电网接线组。
进一步地，所述线路的出线设备，是指线路上和线路所属变电站直接相连的电缆段或者架空线段。
进一步地，线路的主路径是指线路供电路径，这些路径必须满足以下其中一个条件：
一、至少包含了从变电站出发的路径；
二、路径上有开关站、环网柜，或者起环网作用的配电室；
三、路径上有调度管辖的柱上开关；
四、路径上包含其他用户指定的站房或者柱上开关；
五、路径能连接到其他线路上的主路径。
进一步地，所述一级联络线路是指和当前线路通过主路径直接相连的线路，所述二级联络线路是通过一级联络线路主路径直接相连的线路。
另一方面，本发明旨在解决现有技术没有接线组分析功能，不能从一个线路集合里划分接线组；或者成图范围不符合供电单元分析要求，一般是针对一条线路，或者是几条联络线路进行成图，没有提供一种基于特定线路成图的方法的技术问题，本发明提供一种基于供电单元的中压配电网网架拓扑图生成方法，包括：
基于上述技术方案提供的的中压配电网接线组生成方法生成的中压配电网接线组，获取每个接线组内所有线路；确定每个线路的出线点以及线路上的所有设备，所有设备包括线路上设备、线路相连站房的站内设备以及起点变电站内所有设备；从线路的出线点开始，采用全路径拓扑追踪方法，获得从出线点到边界的所有联络路径；
根据联络路径上的设备构成，排除不需要的路径，将需要的路径作为主设备路径；
从线路出线点开始追踪，将主路径上的设备划分为节点和边，并获取节点、边的标注信息，将节点和边信息传输布局模块；
根据节点和边的连接关系，采用分层布局方法，规划节点位置，大小，边的位置，标注位置，为每一个接线组自动生成网架拓扑图，最终生成中压配电网接线组网架拓扑图。
进一步地，将接线组网架拓扑图输出为SVG文件；根据接线组网架图的设备连接关系，输出简化后的接线组模型文件。
本发明所取得的有益技术效果：
本发明提供的基于供电单元的中压配电网接线组生成方法，实现了供电单元内的线路不同接线组划分方法；本发明提供的接线组生成方法支持扩展到二级线路联络，将单元外线路也加入接线组；并且根据业务需求，通过主路径分析线路连接，排除双路变等实际不要转供的分支造成的影响；
本发明提供的基于供电单元的配电网网架拓扑图生成方法采用分层布局方法，减少交叉，提高接线组网架拓扑图的可读性；
本发明将接线组网架拓扑图输出为SVG文件；根据接线组网架图的设备连接关系，输出简化后的接线组模型文件实现接线组自动成图功能，大大提升图形处理能力；输出接线组网架拓扑图为SVG，供标准网架评估使用；根据接线组网架拓扑图，为网架识别提供简化后的模型文件，提高识别效率。
本发明提供供电单元接线组分析，对接线组网架进行布局，并生成网架拓扑图方法，通过信息化方法，提升供电单元内网架拓扑的自动分析、识别和判断能力，为标准网架分析评估管控工作提供基础支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
图1为本发明实施例提供供电单元接线组生成方法流程图；
图2为 本发明实施例提供的网架拓扑图生成方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
下面结合附图1对本发明作更进一步的说明。
实施例一、提供了基于供电单元的中压配电网接线组生成方法，（流程图见图1），包括：
步骤S1、获取供电单元内所有线路；
步骤S2、确定线路的出线设备；确定线路的主路径上相连的其他线路，并确定相连线路的出线设备；
优选的，线路的出线设备，是指线路上和线路所属变电站直接相连的电缆段或者架空线段；
优选地，线路的主路径，要符合以下条件：
1、至少包含了从变电站出发的路径；
2、路径上有开关站、环网柜，或者起环网作用的配电室；
3、路径上有调度管辖的柱上开关；
4、路径上包含其他用户指定的站房或者柱上开关；
5、路径能连接到其他线路上的主路径；
步骤S3、从线路的出线设备开始，采用全路径拓扑分析方法，进行拓扑追踪，获得所有可能的供电路径；
步骤S3.1、采用拓扑全路径追踪方法，根据步骤S2的条件，查找出所有符合条件的拓扑路径，并得到所有边界设备；
步骤S3.2、分析边界设备的连接情况，包括所属线路，所属变电站等；
步骤S4、根据追踪结果，将线路的主路径拓扑相连的线路，划分为同一个接线组；
步骤S4.1、将主路径拓扑相连的线路，划分为一个接线组；
步骤S4.2、递归分析下一个线路，如果线路已经被划分到接线组里，则不需要处理；
步骤S5、如果遍历分析出的接线组里线路数量少于预设值，将拓扑追踪范围从线路一级联络线路，扩展为二级联络线路，并将二级联络线路加入到供电单元的线路列表；
重复步骤S2-S4，划分接线组，直至对所有线路的拓扑追踪完成生成中压配电网接线组；
优选地，一级联络线路是指和当前线路通过主路径直接相连的线路，二级联络线路是通过一级联络线路主路径直接相连的线路。
实施例二：提供了基于供电单元的配电网网架拓扑图生成方法（流程图见图2），包括：
步骤S1、获取供电单元内所有线路；
步骤S2、确定线路的出线设备；确定线路的主路径上相连的其他线路，并确定相连线路的出线设备；
优选的，线路的出线设备，是指线路上和线路所属变电站直接相连的电缆段或者架空线段；
优选地，线路的主路径，要符合以下条件：
一、至少包含了从变电站出发的路径；
二、路径上有开关站、环网柜，或者起环网作用的配电室；
三、路径上有调度管辖的柱上开关；
四、路径上包含其他用户指定的站房或者柱上开关；
五、路径能连接到其他线路上的主路径；
步骤S3、从线路的出线设备开始，采用全路径拓扑分析方法，进行拓扑追踪，获得所有可能的供电路径；
步骤S3.1、采用拓扑全路径追踪方法，根据步骤S2的条件，查找出所有符合条件的拓扑路径，并得到所有边界设备；
步骤S3.2、分析边界设备的连接情况，包括所属线路，所属变电站等；
步骤S4、根据追踪结果，将线路的主路径拓扑相连的线路，划分为同一个接线组；
步骤S4.1、将主路径拓扑相连的线路，划分为一个接线组；
步骤S4.2、递归分析下一个线路，如果线路已经被划分到接线组里，则不需要处理；
步骤S5、如果遍历分析出的接线组里线路数量少于预设值，将拓扑追踪范围从线路一级联络线路，扩展为二级联络线路，并将二级联络线路加入到供电单元的线路列表；
重复步骤S2-S4，划分接线组，直至对所有线路的拓扑追踪完成生成中压配电网接线组；
S6：遍历步骤S4生成的接线组，为每一个接线组自动生成网架拓扑图生成，为每一个接线组自动生成网架拓扑图，最终生成接线组网架拓扑图。
为每一个接线组自动生成网架拓扑图的方法如下：
步骤601：获取接线组内所有线路，确定线路的出线点；线路出线点，是指线路出线设备和变电站站内设备内相连的拓扑点，根据得到的线路出线设备，判断哪个拓扑端子和变电站相连，作为线路出线点；
步骤602：获取线路上的所有设备，包括线路上设备、线路相连站房的站内设备以及起点变电站内所有设备；获取这些设备，是为了缩减拓扑追踪时搜索的范围；
步骤603：从线路的出线点开始，采用全路径拓扑追踪方法，计算从出线点到边界的所有联络路径；全路径追踪方法，路径计算条件同步骤S3；
步骤604：分析联络路径上的设备构成，排除不需要的路径，将需要的路径作为主设备路径，不保留的路径，不在接线组拓扑图上显示；
步骤605：从线路的出线点开始追踪，采用深度追踪拓扑分析方法，获取主路径上的设备信息，将主路径上的设备划分为节点和边，并获取节点、边和间隔信息， 根据内存的边、节点、间隔信息，分析边、节点连接，生成布局需要的节点、边、间隔，生成接线组网架拓扑图；
步骤606：分析节点联络情况，将节点初步分层；连接到多条线路的节点，作为待定节点，暂时不分层；分析待定节点的连接情况，将待定节点分层；根据节点数量，节点大小，重新平衡节点；计算每一层节点位置；根据节点标注大小，计算边的位置；采用回归方式，判断是否需要优化节点位置，以及站房母线、间隔位置，以减少交叉；输出布局结果；根据布局结果，生成接线组网架拓扑图。
在以上实施例的基础上，进一步地，将接线组网架拓扑图输出为SVG文件；
将接线组网架拓扑图输出为SVG文件，供标准网架工具查看、浏览、打印；
输出简化后的接线组模型文件；
根据接线组网架拓扑图的设备连接关系，输出简化后的接线组模型文件，为网架识别提供模型数据。
实施例三，提供一种基于供电单元的中压配电网网架拓扑图生成装置，包括：中压配电网接线组生成模块、拓扑追踪模块和布局模块；
所述中压配电网接线组生成模块，用于生成的中压配电网接线组，获取每个接线组内所有线路；确定每个线路的出线点以及线路上的所有设备，所有设备包括线路上设备、线路相连站房的站内设备以及起点变电站内所有设备；从线路的出线点开始，采用全路径拓扑追踪方法，获得从出线点到边界的所有联络路径；
所述拓扑追踪模块，用于获取每个接线组内所有线路；确定每个线路的的出线点以及线路上的所有设备，根据联络路径上的设备构成，排除不需要的路径，将需要的路径作为主设备路径；从线路出线点开始追踪，将主路径上的设备划分为节点和边，并获取节点、边的标注信息，将节点和边信息传输布局模块；
所述布局模块，用于根据节点和边的连接关系，采用分层布局方法，规划节点位置，大小，边的位置，标注位置，为每一个接线组自动生成网架拓扑图，最终生成中压配电网接线组网架拓扑图。
进一步地，所述中压配电网接线组生成模块执行以下方法，包括：
步骤S1、获取供电单元内所有线路；
步骤S2、确定线路的出线设备；确定线路主路径上相连的其他线路，并确定相连线路的出线设备；
步骤S3、从线路的出线设备开始，采用全路径拓扑分析方法，进行拓扑追踪，获得所有可能的供电路径；
步骤S4、根据追踪结果，将线路的主路径拓扑相连的线路，划分为同一个接线组；
步骤S5、如果接线组里线路数量少于预设值，将拓扑追踪范围从线路一级联络线路，扩展为二级联络线路，并将二级联络线路加入到供电单元的线路列表；
重复步骤S2-S4，划分接线组，直至对所有线路的拓扑追踪完成生成中压配电网接线组。
优选地，所述线路的出线设备，是指线路上和线路所属变电站直接相连的电缆段或者架空线段。
优选地，线路的主路径是指线路供电路径，这些路径必须满足以下其中一个条件：
一、至少包含了从变电站出发的路径；
二、路径上有开关站、环网柜，或者起环网作用的配电室；
三、路径上有调度管辖的柱上开关；
四、路径上包含其他用户指定的站房或者柱上开关；
五、路径能连接到其他线路上的主路径。
优选地，所述一级联络线路是指和当前线路通过主路径直接相连的线路，所述二级联络线路是通过一级联络线路主路径直接相连的线路。
再进一步地，所述基于供电单元的中压配电网网架拓扑图生成装置还包括：
文件输出模块，用于将接线组网架拓扑图输出为SVG文件；
再进一步地，还包括：接线组模型文件展示模块，用于根据接线组网架图的设备连接关系，输出显示简化后的接线组模型文件。
本发明在分析供电单元接线组，采用全路径分析方法，只分析主路径上的连接；生成接线组网架拓扑图时，采用分层布局方法，减少交叉，提高图形可读性。
本发明将接线组网架拓扑图输出为SVG文件；根据接线组网架图的设备连接关系，输出简化后的接线组模型文件实现接线组自动成图功能，大大提升图形处理能力；输出接线组网架拓扑图为SVG，供标准网架评估使用；根据接线组网架拓扑图，为网架识别提供简化后的模型文件，提高识别效率。
本发明通过对供电单元中线路的拓扑分析、划分归组，按照特定规则进行布局并自动生成供电单元接线组方式的网架拓扑图形，并直接输出模型。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.基于供电单元的中压配电网接线组生成方法，其特征在于，包括：
步骤S1、获取供电单元内所有线路；
步骤S2、确定线路的出线设备；确定线路主路径上相连的其他线路，并确定相连线路的出线设备；
步骤S3、从线路的出线设备开始，采用全路径拓扑分析方法，进行拓扑追踪，获得所有可能的供电路径；
步骤S4、根据追踪结果，将线路的主路径拓扑相连的线路，划分为同一个接线组；
步骤S5、如果接线组里线路数量少于预设值，将拓扑追踪范围从线路一级联络线路，扩展为二级联络线路，并将二级联络线路加入到供电单元的线路列表；
重复步骤S2-S4，划分接线组，直至对所有线路的拓扑追踪完成生成中压配电网接线组。
2.根据权利要求1所述的基于供电单元的中压配电网接线组生成方法，其特征在于，所述线路的出线设备，是指线路上和线路所属变电站直接相连的电缆段或者架空线段。
3.根据权利要求1所述的基于供电单元的中压配电网接线组生成方法，其特征在于，线路的主路径是指线路供电路径，这些路径必须满足以下其中一个条件：
一、至少包含了从变电站出发的路径；
二、路径上有开关站、环网柜，或者起环网作用的配电室；
三、路径上有调度管辖的柱上开关；
四、路径上包含其他用户指定的站房或者柱上开关；
五、路径能连接到其他线路上的主路径。
4.根据权利要求1所述的基于供电单元的中压配电网接线组生成方法，其特征在于，所述一级联络线路是指和当前线路通过主路径直接相连的线路，所述二级联络线路是通过一级联络线路主路径直接相连的线路。
5.基于供电单元的中压配电网网架拓扑图生成方法，其特征在于，包括：
基于权利要求1所述的中压配电网接线组生成方法生成的中压配电网接线组，获取每个接线组内所有线路；确定每个线路的出线点以及线路上的所有设备，所有设备包括线路上设备、线路相连站房的站内设备以及起点变电站内所有设备；从线路的出线点开始，采用全路径拓扑追踪方法，获得从出线点到边界的所有联络路径；
根据联络路径上的设备构成，排除不需要的路径，将需要的路径作为主设备路径；
从线路出线点开始追踪，将主路径上的设备划分为节点和边，并获取节点、边的标注信息，将节点和边信息传输布局模块；
根据节点和边的连接关系，采用分层布局方法，规划节点位置，大小，边的位置，标注位置，为每一个接线组自动生成网架拓扑图，最终生成中压配电网接线组网架拓扑图。
6.根据权利要求5所述的基于供电单元的中压配电网网架拓扑图生成方法，其特征在于，将接线组网架拓扑图输出为SVG文件；根据接线组网架图的设备连接关系，输出简化后的接线组模型文件。
7.基于供电单元的中压配电网网架拓扑图生成装置，其特征在于包括：中压配电网接线组生成模块、拓扑追踪模块和布局模块；
所述中压配电网接线组生成模块，用于生成的中压配电网接线组，获取每个接线组内所有线路；确定每个线路的出线点以及线路上的所有设备，所有设备包括线路上设备、线路相连站房的站内设备以及起点变电站内所有设备；从线路的出线点开始，采用全路径拓扑追踪方法，获得从出线点到边界的所有联络路径；
所述拓扑追踪模块，用于获取每个接线组内所有线路；确定每个线路的的出线点以及线路上的所有设备，根据联络路径上的设备构成，排除不需要的路径，将需要的路径作为主设备路径；从线路出线点开始追踪，将主路径上的设备划分为节点和边，并获取节点、边的标注信息，将节点和边信息传输布局模块；
所述布局模块，用于根据节点和边的连接关系，采用分层布局方法，规划节点位置，大小，边的位置，标注位置，为每一个接线组自动生成网架拓扑图，最终生成中压配电网接线组网架拓扑图。
8.根据权利要求7所述的基于供电单元的中压配电网网架拓扑图生成装置，其特征在于包括：所述中压配电网接线组生成模块执行以下方法，包括：
步骤S1、获取供电单元内所有线路；
步骤S2、确定线路的出线设备；确定线路主路径上相连的其他线路，并确定相连线路的出线设备；
步骤S3、从线路的出线设备开始，采用全路径拓扑分析方法，进行拓扑追踪，获得所有可能的供电路径；
步骤S4、根据追踪结果，将线路的主路径拓扑相连的线路，划分为同一个接线组；
步骤S5、如果接线组里线路数量少于预设值，将拓扑追踪范围从线路一级联络线路，扩展为二级联络线路，并将二级联络线路加入到供电单元的线路列表；
重复步骤S2-S4，划分接线组，直至对所有线路的拓扑追踪完成生成中压配电网接线组。
9.根据权利要求7所述基于供电单元的中压配电网网架拓扑图生成装置，其特征在于，还包括：
文件输出模块，用于将接线组网架拓扑图输出为SVG文件。
10.根据权利要求7所述基于供电单元的中压配电网网架拓扑图生成装置，其特征在于，还包括：接线组模型文件展示模块，用于根据接线组网架图的设备连接关系，输出显示简化后的接线组模型文件。
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