CN115809533A - 基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法，包括：根据电网模型形成设备模型图，设备模型图中，设备作为顶点，任意两个设备之间存在联系，则在这两个设备之间形成边，作为设备模型图的边；根据设备模型图的顶点和边形成拓扑图，拓扑图的顶点为设备，边为设备模型图的边，并且，在边的旁边附上权重，权重由两个设备之间的距离决定；将拓扑图的顶点设置为寻路算法中的点，使用寻路算法对任意两个设备之间的若干条路线分别计算权重和，以得到两个设备之间的最短路线；根据拓扑图查询与某一设备有关系的所有设备。本发明通过形成的电网拓扑图查询与某一设备相关联的其他设备，可以在查询单个设备的关系设备时，减少查询的时间。

Description

基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法

技术领域

本发明涉及电网技术领域，尤其是涉及一种基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法。

背景技术

电网由多个设备组成，以向各个地输送电力，在某些情况下需要查询其中某一设备的相关联的其他设备，查询方法往往使用通过程序使用电网模型查询，以代替人工查询，从而提高准确度和减少成本。

电网模型关系由关系型数据库储存，假设有需求“查询某厂站下所有设备”，现有技术的方法需查询所有设备集合中的所有设备，假设所有设备的数量均为1万，在确定具体的厂站后，在1万个变压器中查询该厂站关联的变压器，绕组、母线、线端、机组和负荷同理，所以可能总计需要执行6万次比对运算。

现有设备关系查询关系需要采用全数据扫描遍历数据库中全量数据，每次查询相关设备都需到该设备集合里全部扫描，访问压力大时，可能会存在排队等待的情况。在查询单个设备的长链路关系时耗时较长，浪费时间，可能还会影响进程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法，可以在查询单个设备的关系设备时，减少查询的时间。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法，包括：

根据电网模型形成设备模型图，所述设备模型图中，设备作为顶点，任意两个设备之间存在联系，则在这两个设备之间形成边，作为所述设备模型图的边；

根据设备模型图的顶点和边形成拓扑图，所述拓扑图的顶点为设备，边为所述设备模型图的边，并且，在所述边的旁边附上权重，所述权重由两个设备之间的距离决定；

将所述拓扑图的顶点设置为寻路算法中的点，使用寻路算法对任意两个设备之间的若干条路线分别计算权重和，以得到两个设备之间的最短路线；以及

根据所述拓扑图查询与某一设备有关系的所有设备。

可选的，在所述的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法中，所述电网模型包括厂站ID集合、母线集合、线端集合、绕组集合、变压器集合、负荷集合和机组集合。

可选的，在所述的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法中，所述厂站ID集合包括多个厂站ID，所述母线集合包括多个母线，所述线端集合包括多个线端，所述绕组集合包括多个绕组，所述变压器集合包括多个变压器，所述负荷集合包括多个负荷，所述机组集合包括多个机组。

可选的，在所述的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法中，所述设备包括厂站、母线、线端、绕组、变压器、负荷和机组。

可选的，在所述的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法中，所述设备模型图满足如下条件：

每个所述顶点至少具有一条所述边；

所述母线的模型电压的等级应与实际的母线的电压一致，线路的模型电压的等级应与实际的线路的电压一致；

所述机组和负荷均仅能关联母线；

所述线端仅能关联所述母线与线路；

所述绕组仅能关联所述母线与变压器；

所述变压器至少关联两个所述绕组。

可选的，在所述的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法中，所述设备模型图的顶点为单个厂站、单个母线、单个线端、单个绕组、单个变压器、单个负荷或单个机组。

可选的，在所述的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法中，根据电网模型形成设备模型图的方法包括：

根据电网模型创建电网图数据库的顶点和边；

根据所述电网图数据库的顶点和边形成设备模型图。

可选的，在所述的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法中，将最短的两个设备之间的距离的权重设为1，所述距离越大，所述权重越大。

可选的，在所述的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法中，所述寻路算法采用迪杰斯特拉算法。

可选的，在所述的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法中，根据所述拓扑图查询与某一设备有关系的所有设备的方法包括：

从某一设备开始，沿着边、顶点和边的顺序查询与该设备有关系的所有设备。

在本发明提供的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法中，通过形成的电网拓扑图查询与某一设备相关联的其他设备，可以在查询单个设备的关系设备时，减少查询的时间。

附图说明

图1是本发明实施例的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法的流程图；

图2是电网模型图；

图3是本发明实施例的设备模型图；

图4是本发明实施例的拓扑图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

在下文中，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。

请参照图1，本发明提供了一种基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法，包括：

S11：根据电网模型形成设备模型图，设备模型图中，设备作为顶点，任意两个设备之间存在联系，则在这两个设备之间形成边，作为设备模型图的边；

S12：根据设备模型图的顶点和边形成拓扑图，拓扑图的顶点为设备，边为设备模型图的边，并且，在边的旁边附上权重，权重由两个设备之间的距离决定；

S13：将拓扑图的顶点设置为寻路算法中的点，使用寻路算法对任意两个设备之间的若干条路线分别计算权重和，以得到两个设备之间的最短路线；以及

S14：根据拓扑图查询与某一设备有关系的所有设备。

优选的，电网模型包括厂站ID集合、母线集合、线端集合、绕组集合、变压器集合、负荷集合和机组集合。例如图2，厂站ID集合包括多个厂站ID，母线集合包括多个母线，假设有一万条记录。线端集合包括多个线端，假设有一万条记录。绕组集合包括多个绕组，假设有一万条记录。变压器集合包括多个变压器，假设有一万条记录。负荷集合包括多个负荷，假设有一万条记录。机组集合包括多个机组，假设有一万条记录。如果需要查询与某一厂站旗下的所有设备，确定厂站ID后，首先遍历母线集合，从中查找ID与厂站ID相同的母线，接着遍历线端集合，从中查找ID与厂站ID相同的线端。采用这种方法在各个集合内遍历所有集合，查找出与厂站ID对应的所有设备。采用这样的遍历方法需要大量的时间和人工，甚至遍历重复的设备，所以浪费了时间和人工。

因此，本发明实施例，根据电网模型建立图数据库，再根据图数据库形成设备模型，再根据设备模型形成拓扑图，这样在拓扑图中查找某一厂站ID旗下的设备更为方便。首先，根据电网模型创建电网图数据库的顶点和边，顶点为单个设备，例如厂站、母线、线端、绕组、变压器、负荷或机组，查找每个设备在各个集合中查找有关系的设备，在这两个设备之间形成边，所有顶点和所有边存在电网图数据库中；然后根据电网图数据库的顶点和边形成设备模型图，即根据顶点和对应的边画一个图，这个图为设备模型图。

优选的，设备模型图满足如下条件：每个顶点至少具有一条边；母线的模型电压的等级应与实际的母线的电压一致，线路的模型电压的等级应与实际的线路的电压一致；机组和负荷均仅能关联母线，即机组只能和母线之间具有边，符合也只能和母线之间具有边；线端仅能关联母线与线路，线端只能和母线以及线路之间具有边；绕组仅能关联母线与变压器，绕组只能和母线以及变压器之间具有边；以及，变压器至少关联两个绕组，变压器至少和两个绕组之间具有边。可以根据以上条件验证设备模型图是否正确，如果不满足其中一个条件，即可以说明该设备模型图是不正确的，不正确的设备模型图不能使用。设备模型图如图3，图3只是实际设备模型图的一部分，实际设备模型图的篇幅可能非常大，图3仅作为例子讲解。从图3中，可以看出设备模型图的顶点为单个厂站、单个母线、单个线端、单个绕组、单个变压器、单个负荷或单个机组。例如，是厂站A旗下的设备，顶点是线端B、母线B、绕组B、变压器A、绕组A、母线A、线端A、机组A和符合A等单个设备，当然还包括很多个线路。设备模型图与电网模型的设备集合是不一样的，能具体到单个设备，可以更清楚地识别各个设备之间的关系。图3的设备模型图还可以提供查询支撑，以一个设备为起点查询与其相关设备，但是每次查询层级不超过3层。

任意两个顶点(设备)之间存在多种连接方式，如图3的线端B到负荷A，可以由线端B-母线B-绕组B-变压器A-绕组A-母线A-负荷A为路线，也可以由线端B到线路，再到其他厂站后到线端A-母线A-负荷A。因此，查询最短的路线是尤为重要的，可以减少查找相关设备的时间。因此，本发明实施例根据设备模型图形成了拓扑图，如图4，图4是电网拓扑图的一部分，实际上的拓扑图的篇幅远大于此，这里只是采用图4作为例子。图4中边上的数字是权重，在本发明的其他实施例中，数字可以是其他数字，这里仅作为例子讲解。在形成拓扑图中，将最短的两个设备之间的距离(边长)的权重设为1，当然最短的距离可以是指一个范围，随后将更大的距离的权重设为2，当然这里的距离值也可以是一个范围，采用此方法，得到所有的边的权重。距离越大，权重越大。图4的具体设备线端B、母线B、绕组B、变压器B、绕组A、母线A、线端A和线路B作为顶点，除了线端B和线路B之间的距离太远，权重设为10之外，其他权重均为1。

接着，将拓扑图的顶点设置为寻路算法中的点，使用寻路算法得到任意两个设备之间的最短路线，本发明实施例中，寻路算法采用迪杰斯特拉算法。以业务范围圈定数据，如全区、全市、全省或全国等，本发明实施例可以采用全时的电网数据作为例子。

首先，形成拓扑图的全部“顶点”与“边”图形，并为“边”设定权重。构建迪杰斯特拉算法矩阵，求“线端B”到“线端A”的最短路径，迪杰斯特拉算法矩阵表1，其中，第一行为具体的设备名称，第一列也为具体的设备名称，行和列相交的表格中的值为对应的行和列的两个设备之间的权重，N表示两个设备之间没有边。

表1

接着，通过算法遍历迪杰斯特拉算法矩阵，分为如下a～g种情况：

a.从线端B出发，可得到两条路线：

线端B->母线B，累计权重1；

线端B->线路B，累计权重10；

b.从母线B出发，排除重复路线，可得到一条路线，合并后得到：

线端B->母线B->绕组B，累计权重2；

线端B->线路B，累计权重10；

c.从线路B出发，排除重复路线，可得到一条路线，合并后得到：

线端B->母线B->绕组B，累计权重2；

线端B->线路B->线端A，累计权重20；

d.从绕组B出发，排除重复路线，可得到一条路线，合并后得到：

线端B->母线B->绕组B->变压器A，累计权重3；

线端B->线路B->线端A，累计权重20(该线路结束)

e.从变压器A出发，排除重复路线，可得到一条路线，合并后得到：

线端B->母线B->绕组B->变压器A->绕组A，累计权重4；

线端B->线路B->线端A，累计权重20(该线路结束)；

f.从绕组A出发，排除重复路线，可得到一条路线，合并后得到：

线端B->母线B->绕组B->变压器A->绕组A->母线A累计权重5

线端B->线路B->线端A，累计权重20(该线路结束)；

g.从母线A出发，排除重复路线，可得到一条路线，合并后得到：

线端B->母线B->绕组B->变压器A->绕组A->母线A->线端A，累计权重6(该路线结束)；

线端B->线路B->线端A，累计权重20。

接着，根据确定起点终点后累计计算出两条线路，权重分别为6与20，权重最小的的即为最短路径。因此，最短路径为线端B->母线B->绕组B->变压器A->绕组A->母线A->线端A，累计权重6。

本发明实施例中，根据拓扑图查询与某一设备有关系的所有设备的方法包括：从某一设备开始，沿着边、顶点和边的顺序查询与该设备有关系的所有设备。基于图数据库的在确定厂站后，按“边”进行查询，通常一个厂站的设备数量为20-60个，极个别厂站较多，但不会超过100个设备模型，因此基于图数据库的电网图的查询，最多需执行100次运算，相对于现有技术的6万次计算，减少了许多时间。

综上，在本发明实施例提供的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法中，通过形成的电网拓扑图查询与某一设备相关联的其他设备，可以在查询单个设备的关系设备时，减少查询的时间。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法，其特征在于，包括：

根据电网模型形成设备模型图，所述设备模型图中，设备作为顶点，任意两个设备之间存在联系，则在这两个设备之间形成边，作为所述设备模型图的边；

根据设备模型图的顶点和边形成拓扑图，所述拓扑图的顶点为设备，边为所述设备模型图的边，并且，在所述边的旁边附上权重，所述权重由两个设备之间的距离决定；

将所述拓扑图的顶点设置为寻路算法中的点，使用寻路算法对任意两个设备之间的若干条路线分别计算权重和，以得到两个设备之间的最短路线；以及

根据所述拓扑图查询与某一设备有关系的所有设备。

2.如权利要求1所述的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法，其特征在于，所述电网模型包括厂站ID集合、母线集合、线端集合、绕组集合、变压器集合、负荷集合和机组集合。

3.如权利要求2所述的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法，其特征在于，所述厂站ID集合包括多个厂站ID，所述母线集合包括多个母线，所述线端集合包括多个线端，所述绕组集合包括多个绕组，所述变压器集合包括多个变压器，所述负荷集合包括多个负荷，所述机组集合包括多个机组。

4.如权利要求1所述的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法，其特征在于，所述设备包括厂站、母线、线端、绕组、变压器、负荷和机组。

5.如权利要求4所述的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法，其特征在于，所述设备模型图满足如下条件：

每个所述顶点至少具有一条所述边；

所述母线的模型电压的等级应与实际的母线的电压一致，线路的模型电压的等级应与实际的线路的电压一致；

所述机组和负荷均仅能关联母线；

所述线端仅能关联所述母线与线路；

所述绕组仅能关联所述母线与变压器；以及

所述变压器至少关联两个所述绕组。

6.如权利要求4所述的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法，其特征在于，所述设备模型图的顶点为单个厂站、单个母线、单个线端、单个绕组、单个变压器、单个负荷或单个机组。

7.如权利要求1所述的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法，其特征在于，根据电网模型形成设备模型图的方法包括：

根据电网模型创建电网图数据库的顶点和边；

根据所述电网图数据库的顶点和边形成设备模型图。

8.如权利要求1所述的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法，其特征在于，将最短的两个设备之间的距离的权重设为1，所述距离越大，所述权重越大。

9.如权利要求1所述的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法，其特征在于，所述寻路算法采用迪杰斯特拉算法。

10.如权利要求1所述的基于图数据库的电网拓扑拼接方法及使用方法，其特征在于，根据所述拓扑图查询与某一设备有关系的所有设备的方法包括：

从某一设备开始，沿着边、顶点和边的顺序查询与该设备有关系的所有设备。

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