基于电网资源模型的电网拓扑结构及分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电网拓扑存储模型和分析技术、基于电网运行特性的电网运行管理技 术，具体为基于电网资源模型的电网拓扑结构及分析方法。
【背景技术】
[0002] 从发电厂等供电点到终端的用户，电网的网络结构和设备类型复杂繁多，电网计 划与实际运行方式、开关设备的状态、供电电源的设置、多电源的供电保障等电网独有的特 性，决定了电网拓扑分析应具有的特点。
[0003] 在电网运行管理工作中，需要电网拓扑分析技术来支撑电网运行管理系统的各项 功能，如故障设备定位、查找设备的供电电源，设备影响的供电用户，开关状态变更后的设 备带电状态分析等。随着电网建设的发展和电网规模的不断增长，电力设备种类越来越多， 电网拓扑结构越来越复杂，现有的电网分析技术的方案主要为以下两种： 1. 采用设备台帐信息进行设备所属关系的管理，根据设备所属信息进行电网拓扑分 析技术研究和实现； 2、 采用通用的拓扑算法进行拓扑分析技术研究，重点在于拓扑模型和拓扑算法的使 用，而忽略的电网本身的拓扑结构特点。
[0004] 以上两种电网拓扑分析技术在分析过程中数据量巨大，系统响应时间过长，不能 满足实时性和实用性需求。并且忽略了电网拓扑的特性，如版本状态、开关状态、带电状态、 电源点等。未使用符合电网结构特点的模型进行拓扑数据的管理，导致数据查询和内存加 载过程耗时长，电网拓扑分析性能差，电网拓扑分析功能不全。因此迫切需要建立一套符合 电网特性的，准确高效的拓扑分析技术。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种电网拓扑结构及分析方法，以满足当前电网运行管理 的精益化要求。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 基于电网资源模型的电网拓扑结构，包括互相联结的电网运行管理系统、存储数据模 型及拓扑分析组件；所述的电网运行管理系统上设有可远程调用的松耦合的开放接口；所 述的存储数据模型基于电网GIS平台数据进行加载和填充；所述的拓扑分析组件采用基版 本和数个编辑版本的隔离分析结构，编辑版本下电网拓扑模型仅存储与基版本拓扑数据的 差异信息，包含删除、新增和修改，电网拓扑分析基于基版本时，所有编辑版本下的拓扑数 据会被隔离；电网拓扑分析基于指定的编辑版本时，其它编辑版本的拓扑数据会被隔离。
[0007] 其中，所述的存储数据模型包括可调用的： (1) 拓扑关系数据表：和具体空间对像对应，设有连接节点、端子、导电设备编号； (2) 图实例表：定义所有的对象模型，是所有对象模型的基类； (3) 对象子类型表：描述设备大类和子类型之间的关系、及其设备的端子数量、是否开 断类设备； (4) 空间数据地物配置表：描述了空间表的配置信息，通过设备类型和图ID确认地物 表和视图表； (5) 图形拓扑信息表：描述各设备类型的信息表。
[0008] 本发明还公开了采用上述拓扑结构，基于电网资源模型的电网拓扑分析方法，包 括以下步骤， 51. 初始化：加载和填充存储数据模型；建立拓扑分析辅助表，获取相关数据，载入到 拓扑分析辅助表中；建立相关的触发器，捕捉存储数据模型内的增量变化情况，并反映到拓 扑分析辅助表中，触发器捕捉增删改操作，并将其记入增量表中，由程序根据实际情况采用 增量表更新其内存，初始化完成； 52. 设备属性查询：对各种设备类型对应的属性进行预先处理； 53. 拓扑分析：电网拓扑分析组件进行连通性分析、停电分析、供电分析、拓扑检测及 拓扑搜索。
[0009] 其中，所述的停电分析包括： (1) 停电范围分析，根据起点设备断开分析其影响的停电范围，得出影响的供电设备的 总个数； (2) 模拟停电分析，指定起点模拟分析对支路设备的带电影响范围，分析电路径排列的 电网资源对象集合，得出各支路端子的带电信息； (3) 溯源分析，指定一个设备，查找具体的供电设备的对象ID及供电路径，支持跨电压 等级的电源追溯分析。
[0010] 其中，所述的供电分析包括： (1) 供电半径分析，指定一个拓扑设备起点，搜索该设备的最大供电半径，分析得出最 大长度对象集合中电缆线和导线的总长度； (2) 供电范围分析，指定一个拓扑设备起点，分析其所能供电的影响范围，得出符合要 求的设备列表； (3) 转供电模拟分析，对选择的设备对象或用户接入点进行转供电模拟分析，返回分析 出的所有转供电方案，所有转供电方案以列表的形式展示。
[0011] 步骤S3中拓扑分析提供COM组件接口和远程调用两种方式，根据COM组件接口可 使用电网拓扑分析功能或者通过HTTP方式访问电网拓扑分析服务，获取分析数据。使用者 可根据自身应用的技术架构而选择COM组件接口或远程调用：使用电网拓扑分析技术提供 的COM组件和组件接口规范可以实现对电网拓扑分析功能的调用。使用者将组件添加到 自己的组件库中，根据COM组件接口规范文档中指定的接口方法即可使用电网拓扑分析功 能；使用电网拓扑分析的远程调用服务，相比COM组件更简单，不需要添加任何文件，只需 要根据服务调用规范文档中的说明，通过HTTP方式访问电网拓扑分析服务，即可使用电网 拓扑分析技术。同时提供两种方式，使该发明的适用范围更广，使用更灵活。
[0012] 本发明的拓扑分析支持电网计划运行方式和实际运行方式，所述的计划运行方式 为指定开关类设备计划运行的开关状态或开关位置（即档位)，开关类设备的开关状态或开 关位置可以根据运行方式来动态分析。
[0013] 其中，拓扑分析支持带电状态的分析，即通过查找供电方向是否有带电的供电电 源点，以及拓扑网络中的电气拓扑关系，计算所有分析设备的带电状态。
[0014] 进一步地，拓扑分析支持模拟分析功能，通过模拟指定开关的开关状态或开关位 置（即档位)，分析模拟状态下电网网架的带电状态，以及和当前实际电网网架带电状态存 在差异(实际带电模拟分析为失电，实际失电模拟分析为带电）的信息。
[0015] 采用以上技术方案后，本发明的有益效果为： (1)根据电网拓扑结构特点，设计独立的拓扑数据存储模型，提供更快的数据查询和拓 扑计算速度。基于电网拓扑的存储和分析省时省力，符合电网特性，准确高效，可满足当前 电网运行管理的精益化要求。
[0016] (2)支持创建版本并相互隔离，保证开关模拟操作、设备变更操作等状态对当前实 际电网不产生拓扑影响。支持开关的运行方式和开关状态，支持电源点设置，达到满足电网 特性的拓扑分析能力。
[0017] (3)提供基于COM组件的拓扑分析技术实现，为电网运行管理系统实现提供可重 用组件。
[0018] (4)提供基于服务的拓扑分析技术实现，为电网运行管理系统提供可远程调用的 松耦合的开放接口。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明方法的初始化过程示意图。
【具体实施方式】
[0020] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。
[0021] 本发明公开了一种基于电网资源模型的电网拓扑结构，包括互相联结的电网运行 管理系统、存储数据模型及拓扑分析组件。
[0022] 电网运行管理系统上设有可远程调用的松耦合的开放接口。存储数据模型基于电 网GIS平台数据进行加载和填充。拓扑分析组件采用基版本和数个编辑版本的隔离分析 结构，编辑版本下电网拓扑模型仅存储与基版本拓扑数据的差异信息，包含删除、新增和修 改，电网拓扑分析基于基版本时，所有编辑版本下的拓扑数据会被隔离；电网拓扑分析基于 指定的编辑版本时，其它编辑版本的拓扑数据会被隔离。
[0023] 根据电网拓扑结构的独有特点，设计拓扑分析专用的数据模型结构。本发明的存 储数据模型包括（1)拓扑关系数据表；（2)图实例表；（3)对象子类型表；（4)空间数据地 物配置表；（5)图形拓扑信息表。具体表的参数设置如表1~表5所不：
本发明还公开了采用上述拓扑结构，基于电网资源模型的电网拓扑分析方法，以下详 述步骤。
[0024] SI.初始化。如图1所示，其过程为：加载和填充存储数据模型；建立拓扑分析辅 助表，获取相关数据，载入到拓扑分析辅助表中；建立相关的触发器，捕捉存储数据模型内 的增量变化情况，并反映到拓扑分析辅助表中，触发器捕捉增删改操作，并将其记入增量表 中，由程序根据实际情况采用增量表更新其内存，初始化完成。
[0025] 因为拓扑对象表和拓扑节点信息描述表数据量巨大，若直接在这两个表基础上进 行分析，那么整体的分析性能将会比较低。因此需要在数据加载阶段对拓扑分析所需要的 数据进行预处理。该步骤在数据加载阶段对拓扑分析所需要的数据进行预处理，为提升拓 扑分析性能，设计的数据模型如表6所示：
为了描述单个端子的设备为同一个连接中各设备的中间必经设备，当设定该设备为停 止条件时能够做到不继续在此支路上搜索下去，故将拓扑关系表(如表1)中的数据预处理 到表6的逻辑如下。
[0026] L寻找同一个C0NNECTIVITYN0DEID的记录进行集中处理。
[0027] 2.如果得到的记录中有一个端子的设备那么在topoanalyse_data表中该设备和 其他设备之间都有连接关系，且其它设备