[發明專利]一種電網拓撲關系快速構建與分析方法

無效

• 申請號: 201310647554.6
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103646355A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 顏璟儀;劉森;甘杉;高曉靜;駱書劍;錢正浩;湯彧
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

技術領域

本專利屬于電網管理與應用領域。使用地理信息系統（GIS）的相關技術，結合電網地理位置信息，快速構建電網拓撲模型，并可實時進行拓撲關系的檢查、更新與修改，以及常規的電網拓撲分析。

背景技術

在電力應用與管理系統中,?網絡結構的描述和拓撲分析具有重要的地位,?甚至是很多業務應用的基石,?早期的網絡拓撲分析都是基于特定的數據結構,?其普遍存在的缺點是效率低和擴展性差,?當網絡中新增了某個設備或者某個電氣元件具備新的拓撲特性時不能很好地自動適應,可能需要進行大量的修改,?從系統的角度看穩定性和復用性都較弱,?不能很好地適應未來電力信息系統智能化發展的趨勢.?因此如何從實際的電力系統中抽取通用的拓撲模型、如何利用此通用拓撲更好地進行快速的、智能的電力圖形拓撲分析已成為業界熱點。

傳統的電網拓撲分析研究主要集中在拓撲分析算法與拓撲分析應用上，由于沒有與GIS技術相結合，電網拓撲分析結果顯示不直觀，交互性差，極大地制約了電網拓撲應用的發展。近年來，GIS在國內電力行業的應用飛速發展，也為電網拓撲分析指明了新的研究方向。由于基于通用GIS其它電網信息系統兼容性較差，不能很好的與其它電力信息系統進行集成。

本項專利提出了一種快速構建電網拓關系，并實時進行拓撲重建、檢查，不僅關注空間數據的處理，更加注重設備間的連接關系，更加關注電網拓撲的表示，以及電網的拓撲應用分析。

發明內容

本發明針對傳統電網拓撲構建多采用圖形學圖論等相關方法構建，采用GIS相關技術進行構建，與此同時實現快速拓撲分析應用。

本發明的電網拓撲關系快速構建與分析方法主要包括構建電網拓撲關系、根據電網拓關系進行電網分析以及電網拓撲校驗，各部分內容具體如下：

1）構建電網拓撲關系的過程如下：

1.1）拓撲空間數據結構的構建。拓撲空間數據結構是根據拓撲幾何學原理進行空間數據組織的方式。在電網拓撲關系中，多邊形結構是拓撲空間數據結構的具體體現。本方法根據多邊形結構，建立相應的數據表用于描述結點、線段、多邊形的幾何屬性（如點位置、線段長度等）以及其對應設備的業務屬性(如設備類型、設備名稱等)。這是拓撲關系建立的一個重要方面，主要方便拓撲算法的快速實現以及拓撲關系的存儲。

1.2）對電網設備點、電網線以及電網區域面進行測量采集位置信息，根據建立的拓撲空間數據結構填充對應的位置屬性，建立完整的設備空間數據表。電網設備點之間的空間數據關系包括拓撲包含（指幾何上存在于空間圖形的同類但不同級的元素之間的拓撲關系）、拓撲相鄰（指幾何上存在于空間圖形的同類元素之間的拓撲關系，如結點鄰接關系，多邊形鄰接關系）、拓撲關聯（指幾何上存在于空間圖形的不同類元素之間的拓撲關系）三個方面。

1.3）對電網設備點、電網線以及電網區域面進行業務上的信息采集，填入業務信息數據，建立設備屬性數據表。通過設備屬性數據表與設備空間數據表相應設備的屬性數據與空間數據進行拓撲關系關聯，形成設備拓撲關系信息表。

1.4）通過設備拓撲關系信息表，利用GIS系統，從而構建電網拓撲關系，在地圖中顯示整個電網的拓撲信息及設備分布情況。

2）電網拓撲分析的過程如下：電網連通性分析、電網追蹤分析以及停電區域分析以及電網拓撲校驗分析。主要技術方案如下：

2.1）電網連通性分析：通過已經建立的拓撲關系信息表，從已知的電網數據起點開始，逐步迭代尋找與其關聯電網，并使用不同的顏色屬性標記是否連通或連通性障礙。

2.2）電網追蹤分析：通過步驟（1）建立的拓撲關系信息表逐步尋找關聯電網，包括全網追蹤、回路追蹤和有目標追蹤。全網追蹤的追蹤范圍是整個電網，回路追蹤只查詢位于同一回路的設備，有目標追蹤是指在電網中以某一個設備為起點，來追蹤某一特定目標或是符合某類條件的目標，當目標被發現時，追蹤就停止。

2.3）停電范圍分析：在對電網中開關設備進行模擬操作后，計算停電區域，并將停電區域在電子地圖上進行高亮顯示。停電范圍計算是把電網分成若干電氣連通的子網絡，其中不包含電源點的子網就是停電區域，也可采用其他本領域公知的方式計算停電范圍。停電范圍分析在電力調度中有很大的輔助作用，在調試中心要改變運行方式時，可以在地理信息系統中模擬進行，將模擬分析結果作為一個參考意見，從而使電網的運行更加安全、穩定。