WO2018082364A1 - 一种配电网停电范围分析方法、装置和计算机存储介质 - Google Patents

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power
distribution network
graph
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戴江鹏
周爱华
柴博
裘洪彬
张波
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Global Energy Interconnection Research Institute Co Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
Original Assignee
Global Energy Interconnection Research Institute Co Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/086—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution networks, i.e. with interconnected conductors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks

Definitions

  • the invention relates to a power outage management service of a distribution network and a rapid positioning method for a power outage area, and particularly relates to a method, a device and a computer storage medium for analyzing a power outage range of a distribution network.
  • the Outage Management System is based on the Distribution Network Security Monitoring and Data Acquisition System (DSCADA), Automatic Mapping/Device Management/Geographic Information System (AM/FM/GIS), Power Distribution Equipment Maintenance Management System, and Fault Reporting Response System.
  • DSCADA Distribution Network Security Monitoring and Data Acquisition System
  • AM/FM/GIS Automatic Mapping/Device Management/Geographic Information System
  • PCM user information management system
  • the real-time information, equipment maintenance information, user information and geographic information of the distribution network are comprehensively analyzed to determine the optimal power outage plan.
  • the intelligent power system monitors the dynamic process of production energy consumption of the whole enterprise online, collects a large amount of energy consumption data such as electricity, water and gas used in the production process, and provides real-time and historical data analysis and comparison functions to discover the energy consumption process and
  • the problems in the structure by optimizing the operation mode and energy structure and establishing the enterprise energy consumption assessment and management system, improve the efficiency of the existing energy supply equipment of the enterprise, and achieve energy saving, efficiency and efficient production.
  • the blackout management analysis which is the key link of the intelligent power system, has become the focus of scholars at home and abroad.
  • the power outage prediction algorithm based on reliability indicators and historical data, in the power information system, the electrical components connected to each other constitute electricity.
  • Topological subnet multiple subnets can be constructed A larger capacity power topology network.
  • Early power network topology analysis is targeted at specific data structures, with low efficiency and poor scalability. It is difficult to meet the adaptability of adding a large number of electrical components, and the traditional matrix-based power flow algorithm is also difficult to meet the expanding power system business. Real-time requirements.
  • the power outage range is determined by the distribution network equipment database. After determining a power outage starting point and a power outage point, the power outage range is given by looking up the grid topology model between the two points in the distribution network equipment database.
  • this way of finding outages is inefficient, and it is not possible to quickly determine the outage range for distribution networks with massive nodes and large-scale data.
  • the embodiment of the invention provides a method, a device and a computer storage medium for analyzing the power outage range of the distribution network, so as to accurately determine the power outage range and improve the effectiveness of the power outage management.
  • a method for analyzing a power outage range of a distribution network includes:
  • the power outage range is determined based on the analysis results retrieved and returned in the graph database.
  • the method before the extracting the data column from the topology source data according to the data dictionary in the pre-established graph data model, the method further includes:
  • the data structure of the vertices includes: an electrical device identification, a voltage level, a switch status, a switch flag, a transformer flag, and a device port number.
  • the attributes of the graph vertices correspond to source data content from a Geographic Information System (GIS) or a Common Information Model (CIM).
  • GIS Geographic Information System
  • CIM Common Information Model
  • the establishing a graph database includes:
  • the correspondence between the electrical devices is established based on the equal two port numbers, the edge data is generated, and the established edge data structure is imported.
  • the retrieving termination condition includes: when retrieving in the topology source data, stopping the retrieval when the leaf node or the turned off switching device or the step-down transformer with a higher voltage level is retrieved;
  • Diffusion analysis is performed from the power-off device to the downstream equipment of the electrical topology communication, the analysis is stopped at the downstream device meeting the analysis termination condition, and the analyzed downstream device is taken as the analysis result and returned.
  • the search ends and the node set is output; when the analysis termination condition is not satisfied, the newly retrieved node is replaced with the initial vertex, and the retrieval is continued.
  • the analysis termination condition comprises one of the following conditions:
  • the switch device is analyzed, determining the switch state of the switch device; if the switch state is the closed state, the analysis is not terminated; if the switch state is the open state, the analysis is terminated;
  • the transformer-type equipment If it is necessary to judge when analyzing the transformer type equipment, if the voltage level of the step-down transformer is greater than the power-off equipment, the transformer-type equipment is a power point, and the analysis is terminated.
  • the determining of the power outage range includes: determining, according to the retrieval analysis performed on the graph database, a power outage device as a starting point, and ending the diffusion device to return a set of downstream devices to determine a power outage range.
  • the embodiment of the invention further provides a distribution network power failure range analyzing device, the analysis device comprising: a database unit, a retrieval unit and a result processing unit;
  • the database unit is configured to import a data column extracted from the topology source data according to a data dictionary in a pre-established graph data model, and import the data column into the graph data model to create a graph database;
  • the searching unit is configured to perform a search in the graph database according to a preset search termination condition, and perform a diffusion analysis
  • the result processing unit is configured to determine a power outage range according to the analysis result retrieved and returned in the graph database.
  • the distribution network power failure range analyzing device further includes:
  • a modeling unit configured to establish a graph data model such that electrical device components and circuitry in the distribution network correspond to vertices in the graph data model, and a connection relationship between electrical device components in the distribution network corresponds to the The edges in the graph data model.
  • the distribution network power failure range analyzing device further includes:
  • An online update unit configured to vary according to electrical topology electrical components and/or connection lines, Updating corresponding vertices and/or edges of the graph data model in the graph database.
  • the embodiment of the invention further provides a computer storage medium, wherein the computer storage medium stores computer executable instructions, and the computer executable instructions are used to execute the power distribution range analysis method of the distribution network according to the embodiment of the invention.
  • the map data model is established according to the vertices and edges of the map corresponding to the components, lines and connection relationships of the distribution network equipment provided by the embodiment of the present invention; and the data column import map is extracted from the data source data dictionary from the topology source data.
  • the data model establishes a graph database; determines the termination condition of the search according to the retrieval in the topology source data; performs extensive depth analysis according to the retrieval in the graph database; and analyzes the power grid outage range analysis method of the online batch update graph database to quickly locate the grid fault point
  • the location of the diffusion zone has excellent performance in dealing with large-scale faults in the distribution network, and provides support for data processing at the level of power failure emergency repair and distribution network management.
  • the technical solution provided by the embodiment of the present invention is based on the edge path retrieval, analyzes the affected area of the faulty electrical component, and combines the power outage management service feature and the graph database to quickly analyze the power outage diffusion range under the massive node, and is particularly suitable for processing the distribution network. Scale failure data.
  • the technical solution provided by the embodiment of the present invention combines the power outage management service and the graph database, has high data analysis efficiency, enhances the search scalability of the power outage range, and updates the data in real time, maintains the consistency of the graph database and the power topology map, and greatly improves the new The adaptability and real-time performance of the analysis method after adding electrical components.
  • FIG. 1 is a flowchart of analyzing a power outage range of a distribution network according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a flowchart of graph model data import according to an embodiment of the present invention.
  • graph computing technology As a fast-growing data storage and computational processing technology in recent years, focuses on solving massive data storage and its internal dependencies, and can update the nodes, edges, attributes and other elements of the graph in real time, and can support Parallel computing of large-scale data.
  • the power topology has a natural connection with the graph data structure, and the electrical components and their connection relationships correspond to the vertices and edges of the graph structure, respectively. Therefore, the graph model can be established by the grid topology, and the connection between the electrical equipment of the distribution network is abstracted into a vertex and the edge is connected, and the topology analysis is performed according to the path search of the graph database, thereby determining the data required for the distribution network business.
  • FIG. 1 A flowchart of a method for analyzing a power outage range of a distribution network based on a graph calculation according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. 1 , and specifically includes:
  • Step 101 construct a graph data model; corresponding electrical equipment components and lines in the distribution network correspond to vertices, and electrical connection between electrical equipment components or lines in the distribution network corresponds to edges, based on power of the distribution network
  • the topological relationship establishes a graph data model represented by the vertex and the edge by connecting the vertex to the edge; the attribute of the vertex of the graph structure in the graph data model is the same as the geographic information system (GIS) or the general information model (CIM) , Common Information Model) corresponding to the source data content.
  • GIS geographic information system
  • CIM general information model
  • Common Information Model Common Information Model
  • the relationship between the power grid topology and the graph structure is that the electrical components, lines and their connection relationships of the power grid topology correspond to the vertices and edges of the graph structure. Therefore, the map data model can be established according to the power topology of the distribution network, and the electrical equipment in the distribution network and the connection relationship between them are abstracted into the vertices and the connected edges in the graph structure, and the topology search is performed according to the path search of the graph database, and then Real The topology analysis of the distribution network now determines the data required for the business of the distribution network.
  • FIG. 2 is a flowchart of graph model data import according to an embodiment of the present invention.
  • the data structure of a desired vertex is analyzed, including an electrical device identifier, a voltage level, a switch state, a switch flag, a transformer flag, and a device port number.
  • Etc. as shown in Table 1, represents the data structure of the vertex and the corresponding data type, wherein the data structure includes a vertex name, an attribute name, and a data type of the attribute, and the data type of the attribute includes an electrical device identifier, a voltage level, a switch state, Switch mark, transformer mark, and device port number.
  • connection relationship between the edge and the vertex is represented, wherein the data structure includes the source vertex, the sink vertex and the edge attribute; the graph model data is created and named according to the source vertex, the sink vertex and the edge.
  • Step 102 Extract a data column from the topology source data according to the data dictionary in the graph data model and import the graph data structure to generate a graph database.
  • Import a data column into the established graph data model to generate a graph database For vertex data, the corresponding data column is directly extracted from the topology source data according to the data dictionary and imported into the vertex data structure in the established graph data model; for the side data, the electrical device identifier and its corresponding port number are extracted from the topology source data. If any two port numbers are equal, a pair between the two electrical devices is established. It should be related to generate edge data and import the established edge data structure.
  • the vertex data structure and the edge data structure are two data structures included in the graph data model.
  • Step 103 The power flow is transmitted along the edge, and the topology source data is retrieved, and the search is started from the set initial search node; when the leaf node or the turned off switchgear or the step-down transformer with a higher voltage level is retrieved, the search is stopped and performed. Diffusion analysis.
  • the analysis termination condition includes one of the following conditions:
  • the device Taking the power-off device as a starting point, the device is subjected to diffusion analysis until the analysis reaches the leaf node, and the analysis is terminated.
  • the switching state of the switching device is judged. If the switch state is closed, the analysis is not terminated and the diffusion analysis is continued; if the switch state is the open state, the analysis is terminated.
  • transformer type equipment If the transformer type equipment is analyzed, if the voltage level of the step-down transformer is greater than the power-off equipment, it is determined that the transformer-type equipment is a power point, and the analysis is terminated.
  • Step 104 retrieve the graph database, perform path search and topology analysis based on the established edge data structure, search for downstream devices of the power outage component, and perform diffusion analysis sequentially, and when the analysis termination condition is satisfied, the search ends, and the fault node set is input. When the analysis termination condition is not satisfied, the searched vertices are recorded and the initial power-off vertices are replaced.
  • the map database is updated to maintain the correspondence between the distribution network topology and the graph database.
  • the map database is updated in real time, and the corresponding vertices and/or edges of the graph data model in the graph database are added, removed or changed accordingly, and the actual data is always maintained. Correspondence between power topology and graph database.
  • the embodiment of the invention records a new analysis method for power outage of the distribution network from the perspective of graph calculation, and analyzes the affected area of the faulty electrical component based on the path search of the edge, which is particularly suitable for processing large-scale fault data of the distribution network, and supporting the emergency repair of the power outage. And distribution network management.
  • the present invention also provides a distribution network power failure range analyzing device, the device may include: a database unit, a retrieval unit, and a result processing unit;
  • the database unit is configured to import a data column extracted from the topology source data according to a data dictionary in a pre-established graph data model, and import the data column into the graph data model to create a graph database;
  • the searching unit is configured to perform a search in the graph database according to a preset search termination condition, and perform a diffusion analysis
  • the result processing unit is configured to determine a power outage range according to the analysis result retrieved and returned in the graph database.
  • the device may further include:
  • a modeling unit configured to establish a graph data model such that electrical device components and circuitry in the distribution network correspond to vertices in the graph data model, and a connection relationship between electrical device components in the distribution network corresponds to the The edges in the graph data model.
  • the device may further include:
  • An online update unit configured to update respective vertices and/or edges of the map data model in the map database based on changes in electrical topology electrical components and/or connection lines.
  • the database unit is configured to extract corresponding data from the distribution network topology source data according to a data dictionary Column, import it into the established vertex data structure of the graph data model; and, extract the electrical device identifier and its corresponding port number from the topology source data; if any two port number values are equal, the electrical is established based on the equal two port numbers The corresponding relationship of the device, generating edge data and importing the established edge data structure;
  • the retrieval unit may specifically include a first retrieval module and a second retrieval module
  • the first retrieval module is configured to retrieve network topology source data and determine a retrieval termination condition; wherein, when retrieving in the topology source data, when the leaf node is retrieved or the switchgear is turned off or is lowered with a higher voltage level When the transformer is pressed, the retrieval is stopped; the downstream equipment from the power-off device to the electrical topology communication is subjected to diffusion analysis, the analysis is stopped at the downstream device meeting the analysis termination condition, and the analyzed downstream device is taken as the analysis result and returned;
  • the second retrieval module is configured to perform path search and topology analysis based on the established edge data structure, search for downstream devices of the power outage component and perform diffusion analysis in sequence; and search for the analysis termination condition when the retrieval is performed in the graph database. End and output the node set; when the analysis termination condition is not satisfied, replace the newly retrieved node with the initial vertex and continue the search.
  • Embodiments of the present invention also provide a computer storage medium.
  • the computer storage medium stores computer executable instructions for performing the power outage range analysis method of the distribution network according to the embodiment of the present invention.
  • the computer executable instructions are configured to: extract data columns from the topology source data according to a data dictionary in a pre-established graph data model, and import the data columns into the graph data model to create a graph database; The retrieval is performed in the map database according to a preset retrieval termination condition, and diffusion analysis is performed; and the power failure range is determined according to the analysis result retrieved and returned in the graph database.
  • the computer executable instructions are configured to: before extracting a data column from the topology source data according to a data dictionary in a pre-established graph data model, establishing a graph data model, so that the electrical device in the distribution network The components and the lines correspond to vertices in the graph data model, and the connection relationship between the electrical device components in the distribution network corresponds to the graph data model side.
  • the computer executable instructions are configured to: extract a corresponding column from the distribution network topology source data according to the data dictionary, and import the same column into the graph data model established vertex data structure; and, from the topology source data
  • the electrical device identifier and its corresponding port number are extracted; if any two port numbers are equal, the correspondence between the electrical devices is established based on the equal two port numbers, the edge data is generated, and the established edge data structure is imported.
  • the computer executable instructions are configured to: when retrieving in the topology source data, stop searching when a leaf node or a switchgear that is turned off or a step-down transformer with a higher voltage level is retrieved Diffusion analysis is performed from the power-off device to the downstream equipment of the electrical topology communication, the analysis is stopped at the downstream device meeting the analysis termination condition, and the analyzed downstream device is taken as the analysis result and returned.
  • the computer executable instructions are configured to perform path search and topology analysis based on the established edge data structure, search for downstream devices of the power outage component, and sequentially perform diffusion when performing retrieval in the graph database. Analysis; when the analysis termination condition is satisfied, the search ends and the node set is output; when the analysis termination condition is not satisfied, the newly retrieved node is replaced with the initial vertex, and the retrieval is continued.
  • the computer executable instructions are configured to: perform a diffusion analysis from a power-off device as a starting point, until the analysis to the leaf node terminates the analysis; and if the switch device is analyzed, determine the switch device The switch state; if the switch state is closed, the analysis is not terminated; if the switch state is the open state, the analysis is terminated; if the transformer type device is analyzed, if the voltage level of the step-down transformer is greater than the power-off device, the transformer is determined The device is a power point and the analysis is terminated.
  • the computer executable instructions are configured to: add, remove, or change a corresponding data model in the graph database when the power topology electrical component and/or the connection line is added, removed, or changed. Vertices and/or edges to maintain the correspondence between the power topology and the graph database relationship.
  • the computer-executable instructions are configured to perform, according to the retrieval analysis performed on the graph database, starting from the power-off device, and determining that the downstream device set returned after the diffusion analysis is determined to be a power-off range.
  • embodiments of the present application can be provided as a method, system, or computer program product.
  • the present application can take the form of an entirely hardware embodiment, an entirely software embodiment, or an embodiment in combination of software and hardware.
  • the application can take the form of a computer program product embodied on one or more computer-usable storage media (including but not limited to disk storage, CD-ROM, optical storage, etc.) including computer usable program code.
  • the computer program instructions can also be stored in a computer readable memory that can direct a computer or other programmable data processing device to operate in a particular manner, such that the instructions stored in the computer readable memory produce an article of manufacture comprising the instruction device.
  • the apparatus implements the functions specified in one or more blocks of a flow or a flow and/or block diagram of the flowchart.
  • These computer program instructions can also be loaded onto a computer or other programmable data processing device such that a series of operational steps are performed on a computer or other programmable device to produce computer-implemented processing for execution on a computer or other programmable device. Instructions are provided for implementation The steps of a function specified in a block or blocks of a flow or a flow and/or a block diagram of a flow chart.
  • the technical solution of the embodiment of the present invention establishes a graph data model according to the vertices and edges of the graph corresponding to the components, lines and connection relationships of the distribution network device; and extracts the data column import graph data from the topology data of the data structure from the data dictionary of the data structure Model, establish a graph database; determine the termination condition of the search according to the retrieval in the topological source data; perform a wide depth analysis according to the retrieval in the graph database; and analyze the power grid outage range analysis method of the online batch update graph database quickly to the grid fault point
  • the location of the diffusion area has excellent performance in dealing with large-scale faults in the distribution network, and provides support for data processing at the level of power failure emergency repair and distribution network management;
  • the data analysis efficiency is high, the search scalability of the power outage range is enhanced, and the data is updated in real time, the consistency of the graph database and the power topology map is maintained, and the adaptability of the analysis method after the newly added electrical components is greatly improved. And real-time.

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Abstract

一种配电网停电范围分析方法、装置和计算机存储介质，根据预先建立的图数据模型中的数据字典从拓扑源数据中提取数据列，并将数据列导入图数据模型，建立图数据库；根据预先设置的检索终止条件在图数据库中进行检索，并进行扩散分析；根据图数据库中检索并返回的分析结果确定停电范围。

Description

一种配电网停电范围分析方法、装置和计算机存储介质
相关申请的交叉引用
本申请基于申请号为201610952567.8、申请日为2016年11月02日的中国专利申请提出，并要求该中国专利申请的优先权，该中国专利申请的全部内容在此以引入方式并入本申请。
技术领域
本发明涉及配电网停电管理业务及停电区域快速定位方法，具体涉及一种配电网停电范围分析方法、装置和计算机存储介质。
背景技术
停电管理系统(OMS)是建立在配电网安全监控和数据采集系统(DSCADA)、自动绘图/设备管理/地理信息系统(AM/FM/GIS)、配电设备检修管理系统、故障报修应答系统(TCM)和用户信息管理系统(CIS)等的基础上，将配电网运行的实时信息、设备检修信息、用户信息及地理信息等进行综合分析，确定最佳停电方案。
智能用电系统在线监测整个企业的生产能耗动态过程，收集生产过程中大量分散的用电、用水、用气等能耗数据，提供实时及历史数据分析、对比功能，以发现能源消耗过程和结构中存在的问题，通过优化运行方式和用能结构以及建立企业能耗评估、管理体系，提高企业现有供能设备的效率，实现节能增效、高效生产。
作为智能用电体系的关键环节的停电管理分析，已成为国内外学者关注的焦点，一般以可靠性指标和历史数据为基础的停电预测算法，在电力信息系统中，彼此连接的电气元件构成电力拓扑子网，多个子网又可构成 更大容量的电力拓扑网。早期的电力网络拓扑分析针对于特定的数据结构，效率低、扩展性差，难以满足新增大量电气元件后的自适应性，且传统的基于矩阵运算的潮流算法也难以满足日益扩大的电力系统业务的实时性要求。
随着智能电网的发展与推广，电力系统的供电水平日渐提高，较好地满足了各种用户的供电需求，但与此同时，用户在供电的可靠性、快捷性等方面提出了更高的要求。提高供电可靠性的一个重要方面在于减少停电事故，以及在发生停电后能迅速确定停电范围，以便及时抢修尽快恢复供电。
通常情况下，确定停电范围依赖于配电网设备数据库，在确定一个停电起始点和停电终点后，通过在该配电网设备数据库中查找两个点之间的电网拓扑模型给出停电范围。然而，这种查找停电范围的方式效率较低，对于具有海量节点和大规模数据的配电网无法快速确定停电范围。
发明内容
本发明实施例提供了一种配电网停电范围分析方法、装置和计算机存储介质，以精确确定停电范围，提高停电管理有效性。
本发明实施例提供的配电网停电范围分析方法，所述分析方法包括：
根据预先建立的图数据模型中的数据字典从拓扑源数据中提取数据列，并将所述数据列导入所述的图数据模型，建立图数据库；
根据预先设置的检索终止条件在所述图数据库中进行检索，并进行扩散分析；
根据所述图数据库中检索并返回的分析结果确定停电范围。
在一实施例中，所述根据预先建立的图数据模型中的数据字典从拓扑源数据中提取数据列之前，所述方法还包括：
建立图数据模型，使得配电网中的电气设备元件和线路对应于所述图 数据模型中的顶点，配电网中的电气设备元件之间的连接关系对应于所述图数据模型中的边。
在一实施例中，所述顶点的所述数据结构包括：电气设备标识、电压等级、开关状态、开关标志、变压器标志和设备端口号。
在一实施例中，所述图顶点的属性与从地理信息系统(GIS，Geographic Information System)或通用信息模型(CIM，Common Information Model)源数据内容相对应。
在一实施例中，所述建立图数据库，包括：
按照数据字典从配电网拓扑源数据中提取相应列，将其导入图数据模型已建立的顶点数据结构；和，
从拓扑源数据中提取电气设备标识及其对应的端口号；
若任意两端口号值相等，则基于相等的两端口号建立电气设备的对应关系，生成边数据并导入已建立的边数据结构。
在一实施例中，所述检索终止条件，包括：在拓扑源数据中检索时，当检索到叶子节点或关断的开关电器或带有更高电压等级的降压变压器时，停止检索；
从断电设备向电气拓扑联通的下游设备做扩散分析，在符合分析终止条件的下游设备处停止分析，并将分析到的下游设备作为分析结果并返回。
在一实施例中，在所述图数据库中进行检索时，基于已建立的边数据结构进行路径搜索和拓扑分析，搜索停电元件的下游设备并做扩散分析；
满足分析终止条件时搜索结束并输出节点集；不满足分析终止条件时将新检索到的节点替换初始顶点，继续进行检索。
在一实施例中，所述分析终止条件包括以下条件的其中之一：
以断电设备为起点，向下游设备做扩散分析，直至分析至叶子节点终止分析；
若分析到开关设备，则判断所述开关设备的开关状态；若开关状态为闭合状态，不终止分析；若开关状态为开启状态，终止分析；
若分析到变压器类设备时需判断，如果降压变压器的电压等级大于断电设备，则所述变压器类设备为电源点，终止分析。
在一实施例中，当电力拓扑电气元件和/或连接线路新增、去除或更改时，新增、去除或更改所述图数据库中图数据模型的相应的顶点和/或边，以保持电力拓扑和图数据库的对应关系。
在一实施例中，所述停电范围的确定包括：根据对所述图数据库进行的检索分析，以断电设备为起点，终止扩散分析后返回的下游设备集合确定为停电范围。
本发明实施例还提供了一种配电网停电范围分析装置，所述分析装置包括：数据库单元、检索单元和结果处理单元；
所述数据库单元，配置为根据预先建立的图数据模型中的数据字典将从拓扑源数据中提取的数据列，并将所述数据列导入图数据模型，建立图数据库；
所述检索单元，配置为根据预先设置的检索终止条件在所述图数据库中进行检索，并进行扩散分析；
所述结果处理单元，配置为根据所述图数据库中检索并返回的分析结果确定停电范围。
在一实施例中，所述配电网停电范围分析装置还包括：
建模单元，配置为建立图数据模型，使得配电网中的电气设备元件和线路对应于所述图数据模型中的顶点，配电网中的电气设备元件之间的连接关系对应于所述图数据模型中的边。
在一实施例中，所述配电网停电范围分析装置还包括：
在线更新单元，配置为根据电力拓扑电气元件和/或连接线路的变化， 更新所述图数据库中图数据模型的相应的顶点和/或边。
本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行本发明实施例所述的配电网停电范围分析方法。
本发明实施例提供的技术方案具有以下有益效果：
1、本发明实施例提供的按与配电网设备元件、线路及其连接关系对应的图的顶点和边，建立图数据模型；从数据结构的数据字典从拓扑源数据中提取数据列导入图数据模型，建立图数据库；根据拓扑源数据中的检索确定检索的终止条件；根据图数据库中检索做广深度的分析；在线批量更新图数据库的配电网停电范围分析方法可迅速对电网故障点的扩散区域定位，在处理配电网大规模故障时，具有出色的性能，为停电应急抢修和配电网管理从数据处理层面提供了支撑。
2、本发明实施例提供的技术方案基于边的路径检索，分析故障电气元件的影响区域，结合停电管理业务特征和图数据库，快速分析海量节点下的停电扩散范围，特别适合处理配电网大规模故障数据。
3、本发明实施例提供的技术方案结合停电管理业务和图数据库，数据分析效率高，增强停电范围的搜索扩展性，且实时更新数据，保持图数据库和电力拓扑图的一致性，大大提高新增电气元件后分析方法的自适应性和实时性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的配电网停电范围分析流程图；
图2为本发明实施例提供的图模型数据导入流程图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图，并以具体实施例的方式详细介绍本发明提供 的技术方案。
发明人在发明过程中注意到：
经长期观察、研究发现图计算技术作为近年来发展迅速的数据存储及计算处理技术，着重解决海量数据存储及其内部的依赖关系，可实时更新图的节点、边、属性等要素，且可支持大规模数据的并行计算。此外，电力拓扑与图数据结构有着天然的联系，电气元件及其连接关系分别对应于图结构的顶点和边。因此可由电网拓扑建立图模型，将配电网电气设备之间的连接抽象成顶点与边相连，依据图数据库的路径搜索进行拓扑分析，进而确定配电网业务所需数据。
为精确确定停电范围，提高停电管理有效性，需要提供一种根据电网拓扑实时数据，将停电管理业务特征和图数据库结合，借助于图的遍历检索优势，快速分析海量节点下的停电扩散范围的方法。
下面进行详细说明。
本发明实施例提供的基于图计算的配电网停电范围分析方法的一种流程图如图1所示，具体包括：
步骤101：构建图数据模型；将配电网中的电气设备元件和线路对应于顶点，配电网中的电气设备元件之间或线路间的连接关系对应于边，基于所述配电网的电力拓扑关系通过边连接顶点，建立以所述顶点与边表示的图数据模型；所述图数据模型中的图结构的顶点的属性同地理信息系统(GIS，Geographic Information System)或通用信息模型(CIM，Common Information Model)源数据内容相对应。
配电网电力拓扑与图结构的联系在于：配电网电力拓扑的电气元件、线路及其连接关系对应于图结构的顶点和边。由此可根据配电网电力拓扑建立图数据模型，将配电网中的电气设备及其间的连接关系抽象成图结构中的顶点以及连接的边，依据图数据库的路径搜索进行拓扑分析，进而实 现配电网的拓扑分析，也即确定配电网的业务所需数据。
图2为本发明实施例提供的图模型数据导入流程图，如图2所示，分析所需顶点的数据结构，包括电气设备标识、电压等级、开关状态、开关标志、变压器标志和设备端口号等，如表1所示，表示顶点的数据结构以及对应的数据类型，其中，数据结构包括顶点名、属性名及属性的数据类型，属性的数据类型包括电气设备标识、电压等级、开关状态、开关标志、变压器标志以及设备端口号等。
表1
Figure PCTCN2017098046-appb-000001
如表2所示，表示边与顶点之间的连接关系，其中，数据结构包括源顶点、宿顶点和边属性；根据源顶点、宿顶点和边建立图模型数据并命名。
表2
Figure PCTCN2017098046-appb-000002
步骤102：根据图数据模型中的数据字典，从拓扑源数据中提取数据列并导入所述图数据结构，生成图数据库。
向已建立的图数据模型中导入数据列，生成图数据库。对于顶点数据，按照数据字典从拓扑源数据中直接提取相应数据列导入已建立的图数据模型中的顶点数据结构；对于边数据，从拓扑源数据中提取电气设备标识及其对应的端口号，若任意两端口号值相等，则建立起两电气设备之间的对 应关系，生成边数据，导入已建立的边数据结构。其中，所述顶点数据结构和所述边数据结构为所述图数据模型中包括的两种数据结构。
步骤103：电力流沿边传输，检索拓扑源数据，从设置的初始搜索节点开始进行检索；当检索到叶子节点或关断的开关电器或带有更高电压等级的降压变压器时停止检索并进行扩散分析。
综合电力拓扑结构和停电传递特点，以断电设备向电气拓扑联通的下游设备做广度和深度的分析，在符合分析终止条件的下游设备处停止，将分析到的下游设备作为分析结果并返回；其中，分析终止条件包括以下条件的其中之一：
以断电设备为起点，向下设备做扩散分析，直至分析至叶子节点，终止分析。
如果分析到开关设备，则判断所述开关设备的开关状态。若开关状态为闭合状态，则不终止分析，继续进行扩散分析；若开关状态为开启状态，则终止分析。
若分析到变压器类设备，如果降压变压器的电压等级大于断电设备，则判定所述变压器类设备为电源点，终止分析。
步骤104：检索图数据库，基于已建立的边数据结构进行路径搜索和拓扑分析，搜索停电元件的下游设备并依次做扩散分析，满足分析终止条件时，检索结束，输入故障节点集合。而不满足分析终止条件时，则记录已搜索顶点，并替换初始断电顶点。
在上述图模型数据的基础上，基于已建立的边数据结构，进行路径搜索和拓扑分析，搜索停电元件的下游设备，依次做广深度的扩散分析。当遇到分析终止条件时分析结束，并输出节点集，否则将新检索到的节点替换初始节点，继续进行检索。由此得到受到初始故障节点扩散影响的所有节点，即为停止电气元件。
进一步地，随着配电网拓扑的改造，对图数据库进行更新，以保持配电网拓扑和图数据库的对应关系。
当电网拓扑电气元件和/或连接线路新增、去除或更改时，实时更新图数据库，对图数据库中图数据模型的相应顶点和/或边进行相应的新增、去除或更改，始终保持实际电力拓扑和图数据库的对应关系。
本发明实施例从图计算角度记载了一种新的配电网停电分析方法，基于边的路径检索，分析故障电气元件的影响区域，特别适合处理配电网大规模故障数据，支撑停电应急抢修和配电网管理。
本发明还提供了一种配电网停电范围分析装置，所述装置可以包括：数据库单元、检索单元和结果处理单元；
所述数据库单元，配置为根据预先建立的图数据模型中的数据字典将从拓扑源数据中提取的数据列，并将所述数据列导入图数据模型，建立图数据库；
所述检索单元，配置为根据预先设置的检索终止条件在所述图数据库中进行检索，并进行扩散分析；
所述结果处理单元，配置为根据所述图数据库中检索并返回的分析结果确定停电范围。
所述装置还可以包括：
建模单元，配置为建立图数据模型，使得配电网中的电气设备元件和线路对应于所述图数据模型中的顶点，配电网中的电气设备元件之间的连接关系对应于所述图数据模型中的边。
所述装置还可以包括：
在线更新单元，配置为根据电力拓扑电气元件和/或连接线路的变化，更新所述图数据库中图数据模型的相应的顶点和/或边。
所述数据库单元，配置为按数据字典从配电网拓扑源数据中提取相应 列，将其导入图数据模型已建立的顶点数据结构；和，从拓扑源数据中提取电气设备标识及其对应的端口号；若任意两端口号值相等，则基于相等的两端口号建立电气设备的对应关系，生成边数据并导入已建立的边数据结构；
所述检索单元具体可以包括第一检索模块和第二检索模块；
所述第一检索模块，配置为检索网络拓扑源数据并确定检索终止条件；其中，在拓扑源数据中检索时，当检索到叶子节点或关断的开关电器或带有更高电压等级的降压变压器时，停止检索；从断电设备向电气拓扑联通的下游设备做扩散分析，在符合分析终止条件的下游设备处停止分析，并将分析到的下游设备作为分析结果并返回；
所述第二检索模块，配置为在所述图数据库中进行检索时，基于已建立的边数据结构进行路径搜索和拓扑分析，搜索停电元件下游设备并依次做扩散分析；满足分析终止条件时搜索结束并输出节点集；不满足分析终止条件时将新检索到的节点替换初始顶点，继续进行检索。
本发明实施例还提供了一种计算机存储介质。所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行本发明实施例所述的配电网停电范围分析方法。具体的，所述计算机可执行指令用于执行：根据预先建立的图数据模型中的数据字典从拓扑源数据中提取数据列，并将所述数据列导入所述图数据模型，建立图数据库；根据预先设置的检索终止条件在所述图数据库中进行检索，并进行扩散分析；根据所述图数据库中检索并返回的分析结果确定停电范围。
作为一种实施方式，所述计算机可执行指令用于执行：根据预先建立的图数据模型中的数据字典从拓扑源数据中提取数据列之前，建立图数据模型，使得配电网中的电气设备元件和线路对应于所述图数据模型中的顶点，配电网中的电气设备元件之间的连接关系对应于所述图数据模型中的 边。
作为一种实施方式，所述计算机可执行指令用于执行：按照数据字典从配电网拓扑源数据中提取相应列，将其导入图数据模型已建立的顶点数据结构；和，从拓扑源数据中提取电气设备标识及其对应的端口号；若任意两端口号值相等，则基于相等的两端口号建立电气设备的对应关系，生成边数据并导入已建立的边数据结构。
作为一种实施方式，所述计算机可执行指令用于执行：在拓扑源数据中检索时，当检索到叶子节点或关断的开关电器或带有更高电压等级的降压变压器时，停止检索；从断电设备向电气拓扑联通的下游设备做扩散分析，在符合分析终止条件的下游设备处停止分析，并将分析到的下游设备作为分析结果并返回。
作为一种实施方式，所述计算机可执行指令用于执行：在所述图数据库中进行检索时，基于已建立的边数据结构进行路径搜索和拓扑分析，搜索停电元件的下游设备并依次做扩散分析；满足分析终止条件时搜索结束并输出节点集；不满足分析终止条件时将新检索到的节点替换初始顶点，继续进行检索。
作为一种实施方式，所述计算机可执行指令用于执行：以断电设备为起点，向下游设备做扩散分析，直至分析至叶子节点终止分析；若分析到开关设备，则判断所述开关设备的开关状态；若开关状态为闭合状态，不终止分析；若开关状态为开启状态，终止分析；若分析到变压器类设备，如果降压变压器的电压等级大于断电设备，则判定所述变压器类设备为电源点，终止分析。
作为一种实施方式，所述计算机可执行指令用于执行：当电力拓扑电气元件和/或连接线路新增、去除或更改时，新增、去除或更改所述图数据库中图数据模型的相应的顶点和/或边，以保持电力拓扑和图数据库的对应 关系。
作为一种实施方式，所述计算机可执行指令用于执行：根据对所述图数据库进行的检索分析，以断电设备为起点，终止扩散分析后返回的下游设备集合确定为停电范围。
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。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
工业实用性
本发明实施例的技术方案按与配电网设备元件、线路及其连接关系对应的图的顶点和边，建立图数据模型；从数据结构的数据字典从拓扑源数据中提取数据列导入图数据模型，建立图数据库；根据拓扑源数据中的检索确定检索的终止条件；根据图数据库中检索做广深度的分析；在线批量更新图数据库的配电网停电范围分析方法可迅速对电网故障点的扩散区域定位，在处理配电网大规模故障时，具有出色的性能，为停电应急抢修和配电网管理从数据处理层面提供了支撑；
基于边的路径检索，分析故障电气元件的影响区域，结合停电管理业务特征和图数据库，快速分析海量节点下的停电扩散范围，特别适合处理配电网大规模故障数据；
结合停电管理业务和图数据库，数据分析效率高，增强停电范围的搜索扩展性，且实时更新数据，保持图数据库和电力拓扑图的一致性，大大提高新增电气元件后分析方法的自适应性和实时性。

Claims (14)

  1. 一种配电网停电范围分析方法，所述分析方法包括：
    根据预先建立的图数据模型中的数据字典从拓扑源数据中提取数据列，并将所述数据列导入所述图数据模型，建立图数据库；
    根据预先设置的检索终止条件在所述图数据库中进行检索，并进行扩散分析；
    根据所述图数据库中检索并返回的分析结果确定停电范围。
  2. 如权利要求1所述的配电网停电范围分析方法，其中，所述根据预先建立的图数据模型中的数据字典从拓扑源数据中提取数据列之前，所述方法还包括：
    建立图数据模型，使得配电网中的电气设备元件和线路对应于所述图数据模型中的顶点，配电网中的电气设备元件之间的连接关系对应于所述图数据模型中的边。
  3. 如权利要求2所述的配电网停电范围分析方法，其中，所述顶点的所述数据结构包括：电气设备标识、电压等级、开关状态、开关标志、变压器标志和设备端口号。
  4. 如权利要求2所述的配电网停电范围分析方法，其中，所述图顶点的属性与从地理信息系统GIS或通用信息模型CIM源数据内容相对应。
  5. 如权利要求1所述的配电网停电范围分析方法，其中，所述建立图数据库，包括：
    按照数据字典从配电网拓扑源数据中提取相应列，将其导入图数据模型已建立的顶点数据结构；和，
    从拓扑源数据中提取电气设备标识及其对应的端口号；
    若任意两端口号值相等，则基于相等的两端口号建立电气设备的对应关系，生成边数据并导入已建立的边数据结构。
  6. 如权利要求1所述的配电网停电范围分析方法，其中，所述检索终止条件，包括：在拓扑源数据中检索时，当检索到叶子节点或关断的开关电器或带有更高电压等级的降压变压器时，停止检索；
    从断电设备向电气拓扑联通的下游设备做扩散分析，在符合分析终止条件的下游设备处停止分析，并将分析到的下游设备作为分析结果并返回。
  7. 如权利要求1所述的配电网停电范围分析方法，其中，在所述图数据库中进行检索时，基于已建立的边数据结构进行路径搜索和拓扑分析，搜索停电元件的下游设备并依次做扩散分析；
    满足分析终止条件时搜索结束并输出节点集；不满足分析终止条件时将新检索到的节点替换初始顶点，继续进行检索。
  8. 如权利要求6或7所述的配电网停电范围分析方法，其中，所述分析终止条件包括以下条件的其中之一：
    以断电设备为起点，向下游设备做扩散分析，直至分析至叶子节点终止分析；
    若分析到开关设备，则判断所述开关设备的开关状态；若开关状态为闭合状态，不终止分析；若开关状态为开启状态，终止分析；
    若分析到变压器类设备，如果降压变压器的电压等级大于断电设备，则判定所述变压器类设备为电源点，终止分析。
  9. 如权利要求1所述的配电网停电范围分析方法，其中，还包括：当电力拓扑电气元件和/或连接线路新增、去除或更改时，新增、去除或更改所述图数据库中图数据模型的相应的顶点和/或边，以保持电力拓扑和图数据库的对应关系。
  10. 如权利要求1所述的配电网停电范围分析方法，其中，所述停电范围的确定包括：根据对所述图数据库进行的检索分析，以断电设备为起点，终止扩散分析后返回的下游设备集合确定为停电范围。
  11. 一种配电网停电范围分析装置，所述分析装置包括：数据库单元、检索单元和结果处理单元；
    所述数据库单元，配置为根据预先建立的图数据模型中的数据字典将从拓扑源数据中提取的数据列，并将所述数据列导入所述图数据模型，建立图数据库；
    所述检索单元，配置为根据预先设置的检索终止条件在所述图数据库中进行检索，并进行扩散分析；
    所述结果处理单元，配置为根据所述图数据库中检索并返回的分析结果确定停电范围。
  12. 如权利要求11所述的配电网停电范围分析装置，其中，所述装置还包括：
    建模单元，配置为建立图数据模型，使得配电网中的电气设备元件和线路对应于所述图数据模型中的顶点，配电网中的电气设备元件之间的连接关系对应于所述图数据模型中的边。
  13. 如权利要求11所述的配电网停电范围分析装置，其中，所述装置还包括：
    在线更新单元，配置为根据电力拓扑电气元件和/或连接线路的变化，更新所述图数据库中图数据模型的相应的顶点和/或边。
  14. 一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行权利要求1至10任一项所述的配电网停电范围分析方法。
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