[發明專利]一種基于Spark的電力系統拓撲島快速識別系統和方法

有效

• 申請號: 201710847824.6
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107742883B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 劉晟東;劉育權;胡金星;陸國俊;郭媛君;吳國沛;吳瓊;張志亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院;廣州供電局有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 44316 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 趙勍毅

本發明涉及電網分析技術領域，特別涉及一種基于Spark的電力系統拓撲島快速識別系統和方法，適用于大型電網系統的拓撲分析，通過Spark框架下的大規模并行圖計算組件GraphX構建電網拓撲圖，并且通過基于內存的并行計算對拓撲圖進行分析處理，得到電網系統中的拓撲島，GraphX并行圖計算框架能夠實現大規模拓撲圖的并行計算分析，對于復雜的大型電網系統，采用GraphX能夠快速識別計算出電網中的拓撲島。

技術領域

本發明涉及電網分析技術領域，特別涉及一種基于Spark的電力系統拓撲島快速識別系統和方法。

背景技術

電力系統拓撲分析是電力能量(生產、傳輸、使用)流動過程中，對用于轉換、保護、控制這一過程的元件在電力系統分析中認為阻抗近似為0的元件狀態的分析，目的是形成便于電網分析與計算的模型，它界于底層和高層之間。就調度自動化而言，底層信息(如SCADA)是拓撲分析的基礎，高層應用(如狀態估計、安全調度等)是拓撲分析的目的。可見，電力系統在實時運行中，這些元件的狀態變化決定了運行方式的變化。如何依據廠站實時信息、快速、準確地跟蹤這些變化，是電力系統運行控制和風險分析中需要解決的一個基礎而關鍵的問題。

進行廠站拓撲分析時廠站內雙端元件表示為圖的邊，單端元件處理為圖的頂點，分析后廠站劃分為若干母線節點；進行網絡拓撲分析時系統內輸電線路、變壓器等有阻抗元件表示為圖的邊，母線節點處理為圖的頂點，分析后系統被劃分為若干個子系統。因此廠站拓撲分析和系統拓撲分析都歸結為對不同層次無向圖劃分連通片問題即拓撲島識別問題。

目前對電力系統拓撲島識別的方法主要有深度搜索法，廣度搜索法，關聯矩陣法等。深度/廣度搜索原理簡單，但是對復雜網絡略顯不足；關聯矩陣計算量大，對于大型電網計算效率偏低。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種基于Spark的電力系統拓撲島快速識別系統和方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種基于Spark的電力系統拓撲島快速識別系統，包括數據收集模塊、制表模塊、制圖模塊、識別模塊；其中，

所述收集模塊，用于獲取并解析CIM/E文件，得到所在電網的拓撲連接數據；

所述制表模塊，用于根據拓撲連接數據進行整理和解析，得到支路表與器件表；

所述制圖模塊，通過Spark根據支路表與器件表中的頂點和邊構建電網系統GraphX拓撲圖；

所述識別模塊，對電網系統GraphX拓撲圖進行計算處理，得到整個電網系統GraphX拓撲圖中的子圖，對所述子圖進行分類處理，得到每個子圖對應頂點的頂點屬性，根據頂點屬性對拓撲島進行快速識別。

進一步的，還包括檢查模塊，所述檢查模塊根據CIM/E文件的數據對拓撲分析的識別結果進行檢查確認。

具體的，所述收集模塊，采用基于Java的Dom4J API，對數據進行分析處理，得到拓撲包和核心包數據。

作為一種改進，所述制表模塊，根據解析出來的拓撲包和核心包數據進行處理分析，得到器件ID—器件ID的支路連接關系,再以器件ID作為頂點，器件ID—器件ID作為邊，制作支路表與器件表。

作為更進一步改進，所述制圖模塊中還包括過濾單元，在制作支路表與器件表過程中，剔除掉CIM文件中虛擬的電器元件，并對在E文件中描述為斷開的斷路器與刀閘的器件也需要進行過濾。

具體的，所述“通過Spark根據支路表與器件表中的頂點和邊構建電網系統GraphX拓撲圖”具體包括：對頂點與邊進行映射處理，給每個器件的ID映射一個長整形數字，以器件的ID作為該頂點的屬性，通過SparkContext與SparkConf進入Spark，讀取點和邊數據后以RDD的方式進行存儲；再通過點的RDD和邊的RDD構建電網系統GraphX拓撲圖。