[發明專利]一種基于靜態拓撲島的電網連通性分析方法

有效

• 申請號: 201710325152.2
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107169646B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 王有斌;程立光;李文雯;楊中華;張文華;劉雨
• 申請（專利權）人: 祥云供電有限公司;昆明能訊科技有限責任公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 昆明大百科專利事務所 53106
• 代理人: 何健

一種基于靜態拓撲島的電網連通性分析方法，含以下步驟：(1)建立靜態拓撲島；(2)計算各設備的動態可達設備；(3)建立通用遍歷器；(4)運行通用遍歷器，收集訪問函數visitor得到的節點，按需求的格式返回查詢結果；(5)若開關狀態發生變動，或設備被模擬為故障等，修改所影響設備的相關狀態即可。本發明的有益效果是：大幅減少了系統在節點狀態時的性能開銷；因此，本方法以極小的分析時的開銷為代價，兼具了性能和實時性。代碼高度復用，具有很強的可擴展性。龐大的電網被分割成了多個拓撲島，可方便地將拓撲島分散到分布式系統中，由于拓撲島不會進行拆分/合并的修改操作，故無需處理由于修改操作帶來的分布式系統一致性問題。

背景技術

電網連通性分析在電力系統中有著重要作用。如電源點追溯、短路計算、停電分析等，都是基于電網連通性分析的應用。相對于其它領域的連通性分析業務，電網連通性分析具有設備數量和種類多、拓撲結構復雜、節點狀態變動頻繁的特點，因此，電網連通性分析的方法必須具有高效處理大量拓撲節點的能力，并且具有較高的實時性。

現有的電網拓撲連通性分析方法一般有兩種：鄰接矩陣法和樹/有向圖搜索法。

鄰接矩陣法是構造一個n*n的0-1矩陣M(n為拓撲節點數)，若節點i可達節點j，則將矩陣M[i][j]置為1,進行連通性分析時，從指定節點遍歷為矩陣M中為1的要素即可，鄰接矩陣法實現簡單，實時性高，但矩陣較為稀疏時，空間浪費較大，且隨著節點數n的增長，算法的時間成本和空間成本都按平方增長，不適用于節點數較多的分析。

樹/有向圖搜索法是將連通關系構建為一個樹或有向圖，進行連通性分析時采用深度優先或廣度優先的方式，遍歷樹/有向圖中的節點。樹/有向圖搜索法的時間、空間開銷都比鄰接矩陣法要好，但在實現上比鄰接矩陣法要復雜許多，同時，當節點連接狀態發生變化時，需要對樹進行調整，當節點數較多時，樹的深度會較深，導致節點的調整開銷較大，對系統實時性造成影響。

在電力領域，一般會采用拓撲島分析的方法對上述方法進行優化：預先把具有直接或間接連接關系的設備聚合在一起，得到一個拓撲島。進行分析時，只需在待分析設備所屬的拓撲島上進行遍歷，而不需要涉及整個電網，大大減少了運算量。但電網中的開關狀態發生變化，或需要模擬某些設備故障時，可能會對拓撲島進行合并/拆分操作，性能開銷比較大。

發明內容

本文根據電網的特點，基于深度優先的樹/有向圖搜索法和現有拓撲島聚合方法，提出了一種基于靜態拓撲島的電網連通性分析方法，使得電網連通性分析系統擁有較高性能和實時性的同時，還兼具高擴展性、易于部署到分布式環境中的優點。

一種基于靜態拓撲島的電網連通性分析方法，所述分析方法包括以下步驟：

步驟(1)建立靜態拓撲島視所有開關設備均處于斷開狀態，遍歷所有設備節點，將有連通關系的設備合為一組，直到遍歷結束，每組節點即為一個拓撲島，各節點數據結構中的相鄰設備信息也在此次遍歷中得到；

步驟(2)計算各設備的動態可達設備；

步驟(3)建立通用遍歷器：通用遍歷器的工作步驟如下:

(3.1)接收應用程序傳入的節點訪問函數visitor、終止條件函數isEnd；

(3.2)構建一個棧S，將起始節點壓入棧中；

(3.3)從棧S中取出棧頂節點e，若e被標記為已讀，則轉至步驟(3.6)；

(3.4)將e標記為已讀，并將e遞給終止條件函數isEnd，若函數isEnd(e)返回結束標記，則結束整個遍歷過程；

(3.5)將e的靜態可達設備壓入棧中，傳遞e給訪問函數visitor處理，并根據visitor的返回結果，決定將e的哪些動態可達設備壓入棧中；

(3.6)若棧S中尚有元素，則跳轉至步驟(3.3)，否則結束整個遍歷過程；