一种基于社交网络的电力网络拓扑分析的方法

摘要

本发明公开了一种基于社交网络的电力网络拓扑分析的方法，包括以下步骤：对电力网络接线图中的节点、开关和支路进行编号；定义电力网络中的用电设备的相关变量，并将电力元件的端子号进行描述，形成拓扑矩阵；建立Mysql‑CIM模型，并将电力拓扑矩阵映射到模型中；对电力网络进行拓扑分析，形成电力网络拓扑图，并实现可视化。本发明将社交网络的处理思路应用到电力网络的拓扑分析中，建立了高效的、开放的电力系统信息模型，促进了电力网络的互操作、降低了生产和维护成本、大幅度提高了电力网络拓扑分析的速度与精度。

说明书

技术领域

本发明涉及电力网络拓扑逻辑图的设计技术领域，具体地说是一种基于社交网络的电力网络拓扑分析的方法。

背景技术

随着社会的不断发展，电力网络规模的扩大，电网的运行方式变得越来越复杂，再加上区域间互联等因素的影响，电力系统对电网的可靠性、安全性、稳定性、以及信息共享和应用集成的要求越来越高。为此，通过建立标准的、开放的电力系统信息模型，促进各应用间的互操作，降低生产和维护成本，提高系统的实时性就显得尤为重要。

国际电工技术委员会(IEC)制定了一些标准，其中有应用于调度中心EMS(Energy Management System)的IEC 61970标准公共信息模型。现有的电力网络拓扑分析方法大多是通过传统的深度、广度等搜索方法进行电力网络进行拓扑分析。随着电力系统的迅速发展，电力系统的在线仿真，在线监测对电力系统拓扑分析的时间刻度与精度提出了更高的要求。传统方法的算法复杂度非常高，尤其是涉及到复杂的区域级别的大电网的拓扑分析是时间刻度较大，达不到系统实时性的要求。

在互联网技术迅速发展的大背景下，基于互联网的社交网络日趋复杂。一些互联网巨头为了精准的处理社交网络关系、提高社交网站的用户体验，不惜重金开发社交网络处理系统。本文将互联网企业对社交网络的处理思想应用于电力网络拓扑分析中，提出了一种基于社交网络的电力网络拓扑分析的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于社交网络的电力网络拓扑分析的方法，用于解决目前我国电力系统形成电力网络拓扑关系图的手段复杂且多样，使得成本高并且速度慢的问题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是一种基于社交网络的电力网络拓扑分析的方法，包括以下步骤：

步骤1)、对电力网络接线图进行编号；

步骤2)、定义电力网络中的用电设备的相关变量，形成拓扑矩阵；

步骤3)、将电力拓扑矩阵映射到Mysql-CIM模型；

步骤4)、对电力网络进行拓扑分析，形成电力网络拓扑图；

步骤5)、可视化电力拓扑网络。

进一步地，所述的步骤1)的具体操作过程包括：

步骤11)、对电力网络接线图的所有连接节点按照从母线到末端的原则依次进行任意编号；

步骤12)、对电力网络接线图的所有开关按照从母线到末端的原则进行依次任意编号；

步骤13)、对电力网络接线图的所有支路按照从母线到末端的原则进行依次任意编号。

进一步地，所述的步骤2)中的变量具体包括开关变量、开关端子变量、发电机端子变量、变压器端子变量和输出的开关端子数组。

进一步地，所述的步骤3)的具体操作过程包括：

步骤31)、在Mysql数据库中分别创建“个体”、“关系”、“权重”、“社交”、“拓扑”五个表格；

步骤32)、将步骤1)中的所有的电力元件从步骤2)映射为社交网络中的“个体”，并填入“个体”表格中的“节点(Node)”字段；

步骤33)、将步骤1)中的所有的元件的类型、属性从步骤2)映射为社交网络中的熟悉程度的类型、属性，并分别填入“权重”表格中的“类型(Type)”、“权重(Weight)”字段；

步骤34)、将步骤1)中的节点之间连接关系的情况从步骤2)映射为社交关系中的“关系”，并填入“关系”表格中的“关系(Reletionship)”字段；

步骤35)、分析“关系”表中的所有元件的连接关系，并填入“社交”表格中的“开始”、“结束”字段，并把对应类型、权重分别填入“类型”、“权重”字段，形成有权有向的“社交网络(SocialNet)”。

进一步地，所述的步骤4)的具体操作过程包括：

步骤41)、执行Mysql数据库命令，搜索到第一个开关闭合开关；

步骤42)、执行Mysql数据库命令，对搜索到的第一个开关的两个端子都赋值为拓扑逻辑节点1，并填入“拓扑”表格中对应的开关的“起点”、“终点”字段；

步骤43)、执行Mysql数据库命令，遍历该变量的所有节点，将这个拓扑逻辑节点连接的所有变量的端子都与这个拓扑逻辑节点相关联，并填入“拓扑”表格中对应的元件的“起点”、“终点”字段；

步骤44)、执行Mysql数据库命令对变量进行重新搜索，如果搜索到闭合并且没有关联拓扑逻辑节点的开关，则对其两个端子赋值下一个逻辑节点，返回重复执行步骤43)操作，否则执行步骤45)操作；

步骤45)、执行Mysql数据库命令，重复步骤44)操作，直到所有的闭合开关都有拓扑逻辑节点关联为止；

步骤46)、执行Mysql数据库命令，输出拓扑逻辑节点。

进一步地，所述的步骤5)中的利用Windows环境界面对电力网络拓扑进行可视化输出。

所述步骤中的电力元件包括发电机、变压器和负荷。

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种基于社交网络的电力网络拓扑分析的方法，是基于国际电工技术委员会(IEC)制定IEC 61970这一标准与Mysql数据库对对象存储与检索的强大功能，运用IEC 61970标准对电力网络拓扑关系进行分析并且形成拓扑关系，本发明运用IEC 61970标准的CIM(公共信息模型)建立电网信息模型，然后映射到Mysql数据库中。在CIM模型中，设计算法根据端子、连接节点的关系及实时开关状态，形成拓逻辑扑节点，本发明采用广度优先的搜索方法对开关状态的遍历，从而到实现可合并节点的目的，简便了电力网络拓扑关系形成的手段，建立了标准的、开放的电力系统信息模型，促进了互操作、降低生产和维护成本、大幅度提高了系统的时效性和精确性。

附图说明

图1为本发明的总流程示意图；

图2为本发明的对电力网络接线图进行编号的流程示意图；

图3为本发明的变量的连接节点关联到相应的拓扑逻辑节点的流程示意图；

图4为本发明的搜索变量的具体流程示意图；

图5为本发明的Mysql-CIM模型的原理示意图；

图6为本发明的具体实施例之蓬莱电厂的形成节点编号后的示意图；

图7为本发明的具体实施例之蓬莱电厂的形成开关编号后的示意图；

图8为本发明的具体实施例之蓬莱电厂的形成支路编号后的示意图；

图9为本发明的电力接线图的拓扑逻辑节点矩阵的输出结果图；

图10为本发明的蓬莱电厂电力接线拓扑可视化图。

具体实施方式

如图1至图10所示，本发明提供了一种基于社交网络的电力网络拓扑分析的方法，如图1所示，本发明具体包括以下步骤：

步骤1)、对电力网络接线图进行编号；

步骤2)、定义电力网络中的用电设备的相关变量，形成拓扑矩阵；

步骤3)、将电力拓扑矩阵映射到Mysql-CIM模型；

步骤4)、对电力网络进行拓扑分析，形成电力网络拓扑图；

步骤5)、可视化电力拓扑网络。

进一步地，所述的步骤1)的具体操作过程包括：

步骤11)、对电力网络接线图的所有连接节点按照从母线到末端的原则依次进行任意编号；

步骤12)、对电力网络接线图的所有开关按照从母线到末端的原则进行依次任意编号；

步骤13)、对电力网络接线图的所有支路按照从母线到末端的原则进行依次任意编号。

进一步地，所述的步骤2)中的变量具体包括开关变量、开关端子变量、发电机端子变量、变压器端子变量和输出的开关端子数组。

进一步地，所述的步骤3)的具体操作过程包括：

步骤31)、在Mysql数据库中分别创建“个体”、“关系”、“权重”、“社交”、“拓扑”五个表格；

步骤32)、将步骤1)中的所有的电力元件从步骤2)映射为社交网络中的“个体”，并填入“个体”表格中的“节点(Node)”字段；

步骤33)、将步骤1)中的所有的元件的类型、属性从步骤2)映射为社交网络中的熟悉程度的类型、属性，并分别填入“权重”表格中的“类型(Type)”、“权重(Weight)”字段；

步骤34)、将步骤1)中的节点之间连接关系的情况从步骤2)映射为社交关系中的“关系”，并填入“关系”表格中的“关系(Reletionship)”字段；

步骤35)、搜索“关系”表中的所有元件的连接关系，并填入“社交”表格中的“开始”、“结束”字段，并把对应类型、权重分别填入“类型”、“权重”字段，形成有权有向的“社交网络(SocialNet)”。

进一步地，所述的步骤4)的具体操作过程包括：

步骤41)、执行Mysql数据库命令，搜索到第一个开关闭合开关；

步骤42)、执行Mysql数据库命令，对搜索到的第一个开关的两个端子都赋值为拓扑逻辑节点1，并填入“拓扑”表格中对应的开关的“起点”、“终点”字段；

步骤43)、执行Mysql数据库命令，遍历该变量的所有节点，将这个拓扑逻辑节点连接的所有变量的端子都与这个拓扑逻辑节点相关联，并填入“拓扑”表格中对应的元件的“起点”、“终点”字段；

步骤44)、执行Mysql数据库命令对变量进行重新搜索，如果搜索到闭合并且没有关联拓扑逻辑节点的开关，则对其两个端子赋值下一个逻辑节点，返回重复执行步骤43)操作，否则执行步骤45)操作；

步骤45)、执行Mysql数据库命令，重复步骤44)操作，直到所有的闭合开关都有拓扑逻辑节点关联为止；

步骤46)、执行Mysql数据库命令，输出拓扑逻辑节点。

进一步地，所述的步骤5)中的利用Windows环境界面对电力网络拓扑进行可视化输出。

利用本发明的操作，给蓬莱电厂进行电力网络接线，其中Mysql-CIM原理示意图如图5所示，节点编号结果如图6所示，开关编号结果如图7所示，支路编号结果如图8所示，对应的拓扑逻辑节点矩阵如图9所示，电力网络图谱可视化如图10所示。

通过以上操作，最后形成的蓬莱电厂的电力网络接线图如图10所示。

以上只是本发明的具体实施例，并不限制本发明的保护范围，在不改变本发明的原理下，本领域的普通技术人员在此基础上所做的各种变形或等同替换，均在本发明的保护范围内。