电网自动化智能分区方法
【专利摘要】一种电网自动化智能分区方法，首先构建电网模型，将电网抽象成由顶点集和边集组成的数据结构，然后根据电网拓扑结构定义分区边界信息，再判断电网拓扑连接发生变化后，对电网模型进行拓扑搜索，获得分区信息，在显示设备上显示分区信息。本发明能够快速识别出电网内各设备的分区信息，迅速地发现分区的合并与解列情况，在保证实时性的情况下，减少拓扑计算的次数。
【专利说明】电网自动化智能分区方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电网自动化智能分区方法。
【背景技术】
[0002] 电网调度系统已经运行了多年，较为成熟稳定，但随着电网规模逐渐扩大，一些基 本功能也渐渐增加了维护工作与监控难度。
[0003] 电网调度系统的分区功能中，调度员需要快速地获取设备所属分区，而在电网调 度系统连接方式改变引起分区合并或解列时，不能直观地从现有电网调度系统中得到信 息，目前的做法还是基于人工判断，工作繁琐且难以保证信息准确度。
[0004] 这不仅限制了技术支持系统运行的实际效果与技术发展，而且对于满足电网进一 步发展的需要存在一定的差距，降低了智能电网的智能化、先进性、安全可靠性。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种电网自动化智能分区方法，能够快速识别出电网内各设备的分区 信息，迅速地发现分区的合并与解列情况，在保证实时性的情况下，减少拓扑计算的次数。
[0006] 为了达到上述目的，本发明提供一种电网自动化智能分区方法，该方法包含以下 步骤： 步骤S1、构建电网模型，将电网抽象成由顶点集和边集组成的数据结构； 步骤S2、根据电网拓扑结构定义分区边界信息； 步骤S3、判断电网拓扑连接是否发生变化，如果是，进行步骤S4 ; 步骤S4、对电网模型进行拓扑搜索，获得分区信息，进行步骤S5 ; 步骤S5、在显示设备上显示分区信息，返回步骤S2。
[0007] 所述的步骤S1包含以下步骤： 步骤S1. 1、将电网中的设备抽象为节点和边； 开断设备存在两个节点号，交流线段属于双节点设备，母线、终端设备属于单节点设 备，三卷变压器属于三节点设备，每个节点即是一个顶点，双节点设备包含一条边，三节点 设备包含两条边； 步骤S1. 2、对顶点集和边集及进行整体建模，实现电网设备间连接关系的生成。
[0008] 所述的步骤S1. 2中，整体建模的方法采用有向图。
[0009] 所述的步骤S2中，所述的电网拓扑结构包含若干分区、分区之间的边界线路、以 及分区之间的联络线；每个分区包含500kV厂站和连接500kV厂站的若干220kV厂站。 [0010] 所述的步骤S2中，采用分区信息表来定义分区边界信息， 分区信息表的结构包含：中文名称、英文名称、合并标识、合并分区ID、母线ID和边界 线路ID ; 所述的分区信息表中，"中文名称"一栏中填入分区的中文名称，"英文名称"一栏中填 入分区的英文名称，"中文名称"和"英文名称"与该分区中的交流线段设备具有一一对应关 系，如果分区之间的联络线为运行状态，则认为分区是合并的，则在"合并标识"一栏中填入 "是"，"合并分区ID" 一栏中填入合并的多个分区中第一个分区的ID，"母线ID" 一栏中填 入所有的母线，"边界线路ID" 一栏中填入所有的边界线路的ID。
[0011] 所述的步骤S3中，通过不同分区的分区信息表中的合并标识的变化来判断电网 拓扑连接是否发生变化。
[0012] 所述的步骤S4包含以下步骤： 步骤S4. 1、采用拓扑搜索方法依次遍历电网模型数据结构中的每一个节点，在开关断 开处或分界线路处停止搜索； 步骤S4. 2、搜索路径上的所有节点都属于同一个分区，为该分区内的每个设备编上分 区号； 步骤S4. 3、根据该分区内的交流线段设备，在分区信息表中查找到分区名称，建立分区 号与分区名称的对应关系。
[0013] 所述的步骤S4. 1中，所述的拓扑搜索方法包含深度优先搜索和广度优先搜索。
[0014] 本发明具有以下优点： 1、利用已定义模型节点连接关系，构建电网模型，定义合适的数据结构，保证各种资源 统一性。
[0015] 2、遍历电网内每一个节点，在较短时间内计算出全网设备的分区信息，可以在保 证实时性的情况下，减少拓扑计算的次数。
[0016] 3、利用可视化技术，将分区信息转换为文字，直观的显示在图形界面上，方便查 看。
[0017] 4、智能地识别电网内各设备所属分区，并在拓扑连接发生变化时，自动触发分区 重新识别，迅速地发现分区的合并与解列情况，同时更新设备所属分区。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1是本发明的流程图。
[0019] 图2是电网拓扑图。
[0020] 图3是无向图。
[0021] 图4是无向图的边数组。
[0022] 图5是有向网图。
[0023] 图6就是有向网图的邻接矩阵。
[0024] 图7是无向图的邻接表。
[0025] 图8和图9是带权值的有向网图的邻接表。
【具体实施方式】
[0026] 以下根据图1?图9具体说明本发明的较佳实施例。
[0027] 如图1所示，本发明提供一种电网自动化智能分区方法，该方法包含以下步骤： 步骤S1、构建电网模型，将电网抽象成由顶点集和边集组成的数据结构； 步骤S2、根据电网拓扑结构定义分区边界信息； 步骤S3、判断电网拓扑连接是否发生变化，如果是，进行步骤S4 ; 步骤S4、对电网模型进行拓扑搜索，获得分区信息，进行步骤S5 ; 步骤S5、在显示设备上显示分区信息，返回步骤S2。
[0028] 所述的步骤S1包含以下步骤： 步骤S1. 1、将电网中的设备抽象为节点和边； 构建电网模型时，电网建模的各设备均会分配各自的节点号，并由自身性质决定一个 设备的节点号个数，开断设备(开关、刀闸）等存在两个节点号，交流线段也属于双节点设 备，母线、终端设备等属于单节点设备，三卷变压器属于三节点设备，直联的两个设备，各自 的节点号中须有一个相同，以此来构成整个电网的设备连接关系，从数据结构角度来说，每 个节点即是一个顶点，双节点设备包含一条边，三节点设备包含两条边。
[0029] 步骤S1. 2、对顶点集和边集及进行整体建模，实现电网设备间连接关系的生成； 所述的步骤S1. 2中，整体建模的方法可采用有向图。
[0030] 电网系统中各类设备可抽象为顶点与边的集合，每一个顶点即是一个设备节点， 每条边可代表一个双端设备，整个电网由无数个顶点与边组成一张无向图，通过数据结构 与算法可对电网设备进行整体建模，并发掘其中的连接关系，在关系网络中完成电力系统 应用、例如拓扑防误、旁路代自动识别、电气岛分析等等。
[0031] 图（Graph)是一种较线性表和树更为复杂的非线性结构。在线性结构中，结点之 间的关系是线性关系，除开始结点和终端结点外，每个结点只有一个直接前趋和直接后继。 在树形结构中，结点之间的关系实质上是层次关系，同层上的每个结点可以和下一层的零 个或多个结点（即孩子）相关，但只能和上一层的一个结点（即双亲）相关(根结点除外)。然 而在图结构中，对结点（图中常称为顶点）的前趋和后继个数都是不加限制的，即结点之间 的关系是任意的。图中任意两个结点之间都可能相关。由此，图的应用极为广泛，特别是近 年来的迅速发展，已渗透到诸如语言学、逻辑学、物理、化学、通信工程、计算机科学以及数 学的其它分支中。
[0032] 若图G中的每条边都是有方向的，则称G为有向图（Digraph)。在有向图中，一条 有向边是由两个顶点组成的有序对，有序对通常用尖括号表示。例如，< vi，vj >表示一条 有向边，vi是边的始点(起点)，vj是边的终点。因此,< vi, vj >和< vj, vi >是两条不 同的有向边。有向边也称为弧（Arc),边的始点称为弧尾（Tail),终点称为弧头（Head)。
[0033] 图G由两个集合V和E组成，记为G = (V，E)，其中v是顶点的有穷非空集合，E是 V中顶点偶对(称为边)的有穷集。通常，也将图G的顶点集和边集分别记为V (G)和E (G)。 E (G)可以是空集，若E (G)为空，则图G只有顶点而没有边，称为空图。
[0034] 图的邻接矩阵存储方式是用两个数组来表示图。一个一维数组存储图中顶点信 息，一个二维数组(邻接矩阵）存储图中的边或弧的信息。
[0035] 设图G有η个顶点，则邻接矩阵是一个n*n的方阵，定义为：
【权利要求】
1. 一种电网自动化智能分区方法，其特征在于，该方法包含以下步骤： 步骤S1、构建电网模型，将电网抽象成由顶点集和边集组成的数据结构； 步骤S2、根据电网拓扑结构定义分区边界信息； 步骤S3、判断电网拓扑连接是否发生变化，如果是，进行步骤S4 ; 步骤S4、对电网模型进行拓扑搜索，获得分区信息，进行步骤S5 ; 步骤S5、在显示设备上显示分区信息，返回步骤S2。
2. 如权利要求1所述的电网自动化智能分区方法，其特征在于，所述的步骤S1包含以 下步骤： 步骤S1. 1、将电网中的设备抽象为节点和边； 开断设备存在两个节点号，交流线段属于双节点设备，母线、终端设备属于单节点设 备，三卷变压器属于三节点设备，每个节点即是一个顶点，双节点设备包含一条边，三节点 设备包含两条边； 步骤S1. 2、对顶点集和边集及进行整体建模，实现电网设备间连接关系的生成。
3. 如权利要求2所述的电网自动化智能分区方法，其特征在于，所述的步骤S1. 2中，整 体建模的方法采用有向图。
4. 如权利要求2所述的电网自动化智能分区方法，其特征在于，所述的步骤S2中，所述 的电网拓扑结构包含若干分区、分区之间的边界线路、以及分区之间的联络线；每个分区包 含500kV厂站和连接500kV厂站的若干220kV厂站。
5. 如权利要求4所述的电网自动化智能分区方法，其特征在于，所述的步骤S2中，采用 分区信息表来定义分区边界信息， 分区信息表的结构包含：中文名称、英文名称、合并标识、合并分区ID、母线ID和边界 线路ID ; 所述的分区信息表中，"中文名称"一栏中填入分区的中文名称，"英文名称"一栏中填 入分区的英文名称，"中文名称"和"英文名称"与该分区中的交流线段设备具有一一对应关 系，如果分区之间的联络线为运行状态，则认为分区是合并的，则在"合并标识"一栏中填入 "是"，"合并分区ID" 一栏中填入合并的多个分区中第一个分区的ID，"母线ID" 一栏中填 入所有的母线，"边界线路ID" 一栏中填入所有的边界线路的ID。
6. 如权利要求5所述的电网自动化智能分区方法，其特征在于，所述的步骤S3中，通过 不同分区的分区信息表中的合并标识的变化来判断电网拓扑连接是否发生变化。
7. 如权利要求6所述的电网自动化智能分区方法，其特征在于，所述的步骤S4包含以 下步骤： 步骤S4. 1、采用拓扑搜索方法依次遍历电网模型数据结构中的每一个节点，在开关断 开处或分界线路处停止搜索； 步骤S4. 2、搜索路径上的所有节点都属于同一个分区，为该分区内的每个设备编上分 区号； 步骤S4. 3、根据该分区内的交流线段设备，在分区信息表中查找到分区名称，建立分区 号与分区名称的对应关系。
8. 如权利要求7所述的电网自动化智能分区方法，其特征在于，所述的步骤S4. 1中，所 述的拓扑搜索方法包含深度优先搜索和广度优先搜索。
【文档编号】H02J13/00GK104218673SQ201410382993
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】吴世敏, 徐芳敏, 卫忠, 张麟, 夏威, 张晋, 朱齐, 解翔, 王伟, 陈国新, 陈志樑, 奚曹明 申请人:国网上海市电力公司, 国电南瑞科技股份有限公司