[發明專利]基于Neo4j的配電網電壓暫降故障定位及其可視化系統

在審

• 申請號: 202110247355.0
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113009279A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 黃媛;劉俊勇;劉友波;劉繼春;張強
• 申請（專利權）人: 四川大川云能科技有限公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 何悅

本發明公開了基于Neo4j的配電網電壓暫降故障定位及其可視化系統，用于解決上述現有技術中存在的技術問題之一，如：發生電壓暫降后，需要快速掌握電壓暫降擾動源定位。同時，電壓暫降分析需要對電網海量監測信息下進行實時拓撲分析。然而，電網數據的實時性及儲存效率是亟需解決的關鍵技術難題。通過Neo4j圖數據庫對電網拓撲結構及其連接關系的配電網空間數據、配電網實時電壓數據、地理環境數據進行存儲，從而進行配電網故障定位相關的電力圖計算。通過Neo4j圖數據庫的交互式查詢設計的人機界面，實現電壓暫降故障定位的可視化展示。

技術領域

本發明屬于配電網供配電技術領域，具體涉及基于Neo4j的配電網電壓暫降故障定位及其可視化系統。

背景技術

電壓暫降是電網正常運行中不可避免的電壓暫態現象。隨著電網向自動化和數字化的快速發展，越來越多的敏感性設備得到了廣泛的應用，使得電壓暫降逐漸突出。配電網處于電力系統末端，設備類別多、運行方式多變。電壓暫降事件給配電網造成的經濟損失巨大。發生電壓暫降后，需要快速掌握電壓暫降擾動源定位。同時，電壓暫降分析需要對電網海量監測信息下進行實時拓撲分析。然而，電網數據的實時性及儲存效率是亟需解決的關鍵技術難題。

目前，國內外已經用圖數據庫和圖形計算在電力系統中的應用展開了研究。圖數據庫是以“節點”表示實體、“邊”表示實體之間的關聯關系，可實現對復雜關聯關系海量數據分布式存儲和并行處理的數據庫。配電網本質上也是一個圖形，通過適當地定義節點和邊，可以將配電網建模為圖數據庫中的圖模型。

因此，現階段亟需將Neo4j圖數據庫適用于大量數據的配電網電壓暫降故障定位及其可視化展示。

發明內容

本發明目的在于提供基于Neo4j的配電網電壓暫降故障定位及其可視化系統，用于解決上述現有技術中存在的技術問題之一，如：發生電壓暫降后，需要快速掌握電壓暫降擾動源定位。同時，電壓暫降分析需要對電網海量監測信息下進行實時拓撲分析。然而，電網數據的實時性及儲存效率是亟需解決的關鍵技術難題。通過Neo4j圖數據庫對電網拓撲結構及其連接關系的配電網空間數據、配電網實時電壓數據、地理環境數據進行存儲，從而進行配電網故障定位相關的電力圖計算。通過Neo4j圖數據庫的交互式查詢設計的人機界面，實現電壓暫降故障定位的可視化展示。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

基于Neo4j的配電網電壓暫降故障定位及其可視化系統，其特征在于，分為以下三個層次，

第一層是數據管理層；利用Neo4j圖數據庫對配電網實時電壓數據、CIM/E配電網模型數據、地理環境數據進行存儲；通過存儲的各類數據將配電網網絡建模為圖模型；

第二層為電壓暫降故障定位系統相關計算函數層；在圖計算平臺的基礎上，針對電壓暫降故障定位系統應用功能的特點，提出對應的電力圖計算函數；

第三層為電壓暫降故障定位系統的應用層；在電壓暫降故障定位系統上，基于圖數據庫中的各類電力圖計算函數，按照圖數據庫查詢方式組織的應用層，為電壓暫降提供各類分析計算、電壓暫降故障定位與展示。

進一步的，其中，在第三層的電壓暫降故障定位之前，還需要合理配置監測點，使得這些監測點的可觀測區域組合能夠覆蓋全網，具體如下：

系統全部節點的可觀測區域可以用一個N*F階的0-1矩陣M表示，稱之為可觀測矩陣，其元素為：

式中，N表示系統節點數，F表示系統故障點數，V_ij表示故障點j發生故障時i節點的電壓，V_t表示電壓暫降臨界值，M_ij＝1表示節點i發生電壓暫降；

首先分析對稱短路故障，設m為監測點、f為故障點，則三相短路故障下的監測點m的電壓為：