[发明专利]一种电网拓扑关系快速构建与分析方法

说明书

技术领域

本专利属于电网管理与应用领域。使用地理信息系统（GIS）的相关技术，结合电网地理位置信息，快速构建电网拓扑模型，并可实时进行拓扑关系的检查、更新与修改，以及常规的电网拓扑分析。

背景技术

在电力应用与管理系统中, 网络结构的描述和拓扑分析具有重要的地位, 甚至是很多业务应用的基石, 早期的网络拓扑分析都是基于特定的数据结构, 其普遍存在的缺点是效率低和扩展性差, 当网络中新增了某个设备或者某个电气元件具备新的拓扑特性时不能很好地自动适应,可能需要进行大量的修改, 从系统的角度看稳定性和复用性都较弱, 不能很好地适应未来电力信息系统智能化发展的趋势. 因此如何从实际的电力系统中抽取通用的拓扑模型、如何利用此通用拓扑更好地进行快速的、智能的电力图形拓扑分析已成为业界热点。

传统的电网拓扑分析研究主要集中在拓扑分析算法与拓扑分析应用上，由于没有与GIS技术相结合，电网拓扑分析结果显示不直观，交互性差，极大地制约了电网拓扑应用的发展。近年来，GIS在国内电力行业的应用飞速发展，也为电网拓扑分析指明了新的研究方向。由于基于通用GIS其它电网信息系统兼容性较差，不能很好的与其它电力信息系统进行集成。

本项专利提出了一种快速构建电网拓关系，并实时进行拓扑重建、检查，不仅关注空间数据的处理，更加注重设备间的连接关系，更加关注电网拓扑的表示，以及电网的拓扑应用分析。

发明内容

本发明针对传统电网拓扑构建多采用图形学图论等相关方法构建，采用GIS相关技术进行构建，与此同时实现快速拓扑分析应用。

本发明的电网拓扑关系快速构建与分析方法主要包括构建电网拓扑关系、根据电网拓关系进行电网分析以及电网拓扑校验，各部分内容具体如下：

1）构建电网拓扑关系的过程如下：

1.1）拓扑空间数据结构的构建。拓扑空间数据结构是根据拓扑几何学原理进行空间数据组织的方式。在电网拓扑关系中，多边形结构是拓扑空间数据结构的具体体现。本方法根据多边形结构，建立相应的数据表用于描述结点、线段、多边形的几何属性（如点位置、线段长度等）以及其对应设备的业务属性(如设备类型、设备名称等)。这是拓扑关系建立的一个重要方面，主要方便拓扑算法的快速实现以及拓扑关系的存储。

1.2）对电网设备点、电网线以及电网区域面进行测量采集位置信息，根据建立的拓扑空间数据结构填充对应的位置属性，建立完整的设备空间数据表。电网设备点之间的空间数据关系包括拓扑包含（指几何上存在于空间图形的同类但不同级的元素之间的拓扑关系）、拓扑相邻（指几何上存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系，如结点邻接关系，多边形邻接关系）、拓扑关联（指几何上存在于空间图形的不同类元素之间的拓扑关系）三个方面。

1.3）对电网设备点、电网线以及电网区域面进行业务上的信息采集，填入业务信息数据，建立设备属性数据表。通过设备属性数据表与设备空间数据表相应设备的属性数据与空间数据进行拓扑关系关联，形成设备拓扑关系信息表。

1.4）通过设备拓扑关系信息表，利用GIS系统，从而构建电网拓扑关系，在地图中显示整个电网的拓扑信息及设备分布情况。

2）电网拓扑分析的过程如下：电网连通性分析、电网追踪分析以及停电区域分析以及电网拓扑校验分析。主要技术方案如下：

2.1）电网连通性分析：通过已经建立的拓扑关系信息表，从已知的电网数据起点开始，逐步迭代寻找与其关联电网，并使用不同的颜色属性标记是否连通或连通性障碍。

2.2）电网追踪分析：通过步骤（1）建立的拓扑关系信息表逐步寻找关联电网，包括全网追踪、回路追踪和有目标追踪。全网追踪的追踪范围是整个电网，回路追踪只查询位于同一回路的设备，有目标追踪是指在电网中以某一个设备为起点，来追踪某一特定目标或是符合某类条件的目标，当目标被发现时，追踪就停止。

2.3）停电范围分析：在对电网中开关设备进行模拟操作后，计算停电区域，并将停电区域在电子地图上进行高亮显示。停电范围计算是把电网分成若干电气连通的子网络，其中不包含电源点的子网就是停电区域，也可采用其他本领域公知的方式计算停电范围。停电范围分析在电力调度中有很大的辅助作用，在调试中心要改变运行方式时，可以在地理信息系统中模拟进行，将模拟分析结果作为一个参考意见，从而使电网的运行更加安全、稳定。