一种高效的电网拓扑分析方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高效的电网拓扑分析方法，包括：在电网中，以厂站母线或分位开关为边界，动态划分拓扑区域；将独立的拓扑区域视作一个拓扑岛对象，以一数据结构体来存储拓扑区域搜索信息，该数据结构体包括厂站母线列表、分位开关信息、拓扑岛内的接地对象、拓扑岛内的普通电气设备列表或环路上的设备信息；将拓扑分析任务拆分成了数据接收和拓扑运算两个并行的线程，周期性地扫描数据接收线程，将设备变位信息写入到数据表，针对每个变位信息生成对应的拓扑运算子任务。发明专利技术的方案减小单次拓扑搜索范围，减少设备变位时的拓扑搜索次数，极大提高了配电网拓扑分析效率。

An Efficient Method and Device for Power Network Topology Analysis

The present invention relates to an efficient method of power network topology analysis, which includes: in power network, the topology area is dynamically divided by the bus or switch of plant and station; the independent topology area is regarded as a topology island object, and the search information of the topology area is stored by a data structure, which includes the bus list of plant and station, the information of the sub-switch and the grounding in the topology island. Object, the list of common electrical equipment in the topology island or the device information on the loop; the task of topology analysis is divided into two parallel threads: data receiving and topology operation. The threads of data receiving are scanned periodically, and the device modification information is written into the data table. The corresponding sub-tasks of topology operation are generated for each modification information. The invented scheme reduces the scope of single topology search, reduces the number of topology search times when the equipment is dislocated, and greatly improves the efficiency of distribution network topology analysis.

【技术实现步骤摘要】
一种高效的电网拓扑分析方法及装置
本专利技术涉及一种高效的电网拓扑分析方法及装置。
技术介绍
配电网承担着向各个电力用户输送和分配电能的任务，大型城市的配电网是一个庞大的电力网络系统。随着配电自动化程度的不断提高，传统的配电主站拓扑分析功能已经无法满足配电网的动态拓扑分析需求。特别是在台风雷暴等极端天气或其他大面积停电情况下，配电终端将在短时间内上报大量遥信变位和SOE数据，形成“雪崩”效应，往往会导致传统的电网拓扑分析软件的数据队列堵塞甚至系统瘫痪。因此，开发一套能够自如应对“雪崩”场景的高性能电网拓扑分析软件，具有十分重大的意义。
技术实现思路
针对目前配电网拓扑分析软件所涉电网规模庞大、设备数量繁多、分析耗时长、特别是在“雪崩”场景下容易出现队列堵塞甚至系统瘫痪的问题，本专利技术提供一种高效的电网拓扑分析方法及装置，可以快速响应拓扑状态变化需求。本专利技术的技术方案第一方面为一种高效的电网拓扑分析方法，所述方法包括以下步骤：A、在电网中，以厂站母线或分位开关为边界，动态划分拓扑区域；B、将独立的拓扑区域视作一个拓扑岛对象，以一数据结构体来存储拓扑区域搜索信息，该数据结构体包括厂站母线列表、分位开关信息、拓扑岛内的接地对象、拓扑岛内的普通电气设备列表或环路上的设备信息；C、将拓扑分析任务拆分成了数据接收和拓扑运算两个并行的线程，周期性地扫描数据接收线程，将设备变位信息写入到数据表，针对每个变位信息生成对应的拓扑运算子任务，其中每个拓扑运算子任务以变位开关自身所处的节点为起始点，并且以所处的拓扑岛边界为终止点。进一步，在执行所述步骤A之前，还包括：根据接地线路、停电线路、正常供电线路或合环运行线路，预定义多个子区域。进一步，所述步骤C包括：通过数据接收线程，将设备变位信息存入无锁哈希表中；通过拓扑运算的调度线程从该无锁哈希表读取相关信息后再清除。进一步，所述步骤C还包括：拓扑运算线程并行执行一个或多个拓扑运算子任务，其中每个拓扑运算子任务用于搜索拓扑岛对象中的电力设备。进一步，在所述步骤C中，每个拓扑运算子任务包括以下步骤：S301、拓扑搜索下一设备；S302、判断是否是拓扑岛的边界设备，是则执行下一步骤，否则执行步骤S305；S303、判断拓扑岛的双侧是否都有电源，是则将当前设备信息写入环网设备表然后返回步骤S301，否则将当前设备信息写入普通电气设备表然后执行步骤S304；S304、判断是否是接地线路，是则将当前设备信息写入接地设备表然后返回步骤S301，否则直接返回步骤S301；S305、判断是否是母线电源设备，是则将当前设备信息写入母线电源表，否则写入分位开关表；S306、完成该拓扑岛的拓扑状态的确定。进一步，在所述步骤C中，对于多个拓扑运算子任务，采用OpenMP并行计算技术进行并行任务调度管理。本专利技术的技术方案第二方面为一种计算机装置，包括存储器、处理器及储存在存储器上并能够在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的方法。本专利技术的技术方案第三方面为一种计算机可读存储介质，其上储存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。本专利技术的有益效果为：(1)按照合理规则将电网划分为多个拓扑区域，减小单次拓扑分析的搜索范围①配网拓扑分析以厂站母线为边界，将电网划分为上级电网和本级电网②对于本级电网，以配电线为单位实施拓扑区域划分，每条配电线路都是一个相对独立的拓扑区域。③对于停电区域，以处于分断状态的开关为边界，进一步减小单次拓扑分析的搜索范围。(2)采用“先拓扑搜索后状态分析”的软件处理流程，有效减少拓扑搜索次数。①基于设备连接关系进行拓扑搜索并记录为适合状态分析的简单数据结构。②然后根据拓扑搜索结果实施综合拓扑分析，从而实现一次检索确定多种拓扑状态：接地、停电、带电、合环等等。(3)提供强大的并行处理机制，可以同时处理很多个设备变位事件。①通过“两段式”处理，把数据接收和拓扑运算分开。②采用无锁哈希表进行数据存储，提供卓越的多线程并发访问支持，并抑制单一设备的高频抖动变位。③采用OpenMp技术实现多任务并行处理，充分利用服务器的多核cpu资源。附图说明图1所示为根据本专利技术的方法的总体流程图。图2所示为根据本专利技术的方法中的拓扑分析整体流程图。图3所示为根据本专利技术的方法中的拓扑运算子任务流程图。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本专利技术的目的、方案和效果。需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本
的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本文所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本专利技术的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本专利技术的范围施加限制。电网拓扑分析是指根据电网连接关系和设备的运行状态进行动态分析，从而确定系统中各种电气设备的带电状态，分析电源点和供电路径，以便于电网调控人员直观掌控电网运行状态、供电关系、故障影响范围等。本专利技术采取了多项措施以提高电网拓扑分析的综合性能，下面结合附图进行详细说明。(1)划分拓扑区域鉴于配电网是一个规模庞大的网络，因此把电网划分为很多个相对独立的区域，使得每次的拓扑分析都可以限定在一个较小的范围内进行，对提高配电网拓扑软件性能有着重要意义。根据配电网自身的特点，可以按照以下原则进行拓扑区域划分：①以厂站母线为边界，把将电网划分为上级电网和本级电网。厂站母线既是拓扑的区域边界，也被视作本级电网的电源点。上级电网拓扑发生变化，会影响该母线下辖的所有配电线电气拓扑(即上级电网运行方式变化导致厂站母线的供电/停电状态发生变化，则该母线锁连接的全部馈线需要重新做一遍拓扑分析)；而本级电网拓扑发生变化，不会影响上级电网的电气拓扑状态。附图1所示的简单电气接线图中，蓝色虚线框划分的区域均属各种拓扑区域。其中，“上级电网1”、“上级电网2”所属区域为上级电网，其他区域为本级电网。②以厂站母线为起点，以处于分位状态的开关为终点，将本级电网划分为若干个配电线区域。即按照配电线的实时供电范围划分电气拓扑区域。鉴于配电网“闭环设计、开环运行”的现状，绝大多数配电线在运行期间都处于“辐射型”供电模式，每条配电线路都是一个天然独立的拓扑区域。特别地，在实施线路倒闸操作的过程中，线路之间可能发生短时间的合环运行状态。对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效的电网拓扑分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：A、在电网中，以厂站母线或分位开关为边界，动态划分拓扑区域；B、将独立的拓扑区域视作一个拓扑岛对象，以一数据结构体来存储拓扑区域搜索信息，该数据结构体包括厂站母线列表、分位开关信息、拓扑岛内的接地对象、拓扑岛内的普通电气设备列表或环路上的设备信息；C、将拓扑分析任务拆分成了数据接收和拓扑运算两个并行的线程，周期性地扫描数据接收线程，将设备变位信息写入到数据表，针对每个变位信息生成对应的拓扑运算子任务，其中每个拓扑运算子任务以变位开关自身所处的节点为起始点，并且以所处的拓扑岛边界为终止点。

【技术特征摘要】
1.一种高效的电网拓扑分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：A、在电网中，以厂站母线或分位开关为边界，动态划分拓扑区域；B、将独立的拓扑区域视作一个拓扑岛对象，以一数据结构体来存储拓扑区域搜索信息，该数据结构体包括厂站母线列表、分位开关信息、拓扑岛内的接地对象、拓扑岛内的普通电气设备列表或环路上的设备信息；C、将拓扑分析任务拆分成了数据接收和拓扑运算两个并行的线程，周期性地扫描数据接收线程，将设备变位信息写入到数据表，针对每个变位信息生成对应的拓扑运算子任务，其中每个拓扑运算子任务以变位开关自身所处的节点为起始点，并且以所处的拓扑岛边界为终止点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在执行所述步骤A之前，还包括：根据接地线路、停电线路、正常供电线路或合环运行线路，预定义多个子区域。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：通过数据接收线程，将设备变位信息存入无锁哈希表中；通过拓扑运算的调度线程从该无锁哈希表读取相关信息后再清除。4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述步骤C还包括：拓扑运算线程并行执行一个或多个拓扑运算子任务，其中每个拓扑运算子任务用于搜索拓扑岛对象中的电力设备。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤C中，每个拓扑运算子任务包括以下步骤：S301、拓扑搜索下一设备；S302、判断是否是拓扑岛的边界设备，是则执行下一步骤，否则执行步骤S305；S303、判断拓扑岛的双侧是否都有电源，是则将当前设备信息写入环网设备表然后返回步骤S301，否则将当前设备信息写入普通电气设备表然后执行步骤S304；S304、判断是否是接地线路，是则将当前设备信息写入接地设备表然后返回步骤S301，否则直接返回步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：张泽虎，张科，杨春平，刘国庆，姚琳，
申请(专利权)人：珠海许继芝电网自动化有限公司，珠海许继电气有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44