一种基于图论的快速拓扑分析及拓扑岛建立的方法技术

本发明专利技术涉及电力系统领域的拓扑分析技术，具体涉及一种基于图论的快速拓扑分析及拓扑岛建立的方法；其包括有建模、生成拓扑点、生成拓扑岛三步；本发明专利技术能够通过图论识别分析方法对电力系统进行拓扑分析；其能够综合考虑广度、深度优先搜索算法的优缺点，充分利用深度优先对环路网络的搜索优势；其实现了电力网络快速拓扑分析及拓扑岛建立，大大提高了电力网络拓扑分析结果的精准性、快速性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图论的快速拓扑分析及拓扑岛建立的方法
本专利技术涉及电力系统领域的拓扑分析技术，具体涉及一种基于图论的快速拓扑分析及拓扑岛建立的方法。
技术介绍
随着电力系统的运行和发展导致电力网络的规模越来越大，电力系统调度部门面对大规模的电网结构，难以及时的判断处理电力系统问题，为此研发了各种电力系统分析软件，这些分析软件的应用很好的解决了此问题。电力系统拓扑分析在电网运行控制和分析计算中起着至关重要的作用，为状态估计、潮流计算等电力系统分析软件高级应用提供基础网络结构数据，同时智能电网系统实时、超实时仿真系统要求电力系统拓扑分析结果越来越精确，速度越来越快，这都给电力系统拓扑分析结果的准确性、快速性提出了更高的要求。目前存在的各种拓扑分析算法中，采用最广泛的是搜索算法，包括广度、深度优先搜索算法以及各种变形。然而，这些算法应用在电力网络拓扑分析中，需要完全占用CPU时间，并不能达到电力系统拓扑分析的准确性、快速性的要求。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术下存在的上述问题，研发了一种基于图论的快速拓扑分析及拓扑岛建立的方法。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种基于图论的快速拓扑分析及拓扑岛建立的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、建模：通过数据接口获取电网数据，根据IEC61970标准建立电网模型，在电网模型基础上抽象支路和节点数据集，根据电网中连接点关系建立连接点数据集；S2、生成拓扑点：通过连接点数据集以及连接点与设备的关系建立连接点关系链表，通过连接点关系链表生成拓扑点；S3、生成拓扑岛：通过拓扑点以及拓扑点与设备的关系建立拓扑点关系链表，通过拓扑点关系链表生成拓扑岛。进一步的，在S1中，所述建模具体包括如下步骤：a、图论拓扑辨识分析：研究电力网络拓扑关系，将整个电力系统抽象成一个图；图是抽象支路和节点的集合，它反映图中所包含的各支路之间的联结关系；将图论的方法应用在电力网络拓扑分析中，电气元件的连接点可映射为图的顶点，闭合的开关、刀闸、线路和变压器等电气元件可映射为图的边；在进行电力网络拓扑分析时，将开关、刀闸等无阻抗类电气元件两端连接点归并为一个拓扑点；将线路、变压器和电抗器等阻抗类电气元件的拓扑点归结到一个拓扑岛；b、建立连接点数组容器ConnNode：根据电网中共有连接点数量建立数组容器ConnNode用于存储连接点关系，并初始化容器，清空容器所存数据。进一步的，在S2中，所述生成拓扑点具体包括如下步骤：c、遍历电网连接点：以线路及变压器为边界，依次遍历电网连接点，并找到连接点所连接的所有开关及刀闸；d、遍历连接点所连接的所有开关刀闸：遍历每个连接点所连接的开关及刀闸，如果开关或刀闸断开，则跳过；如果闭合，则记录开关或刀闸另一侧的连接点到容器ConnNode；e、连接点关系建立：判断连接点是否遍历完毕，如果没有，则取下一个连接点，遍历连接点所连接的所有开关及刀闸，并记录下连接点关系到容器ConnNode，将连接点关系存储到容器，如果遍历结束，则完成连接点关系建立；f、基于连接点关系生成拓扑点：在已经获得的连接点关系的基础上，遍历连接点关系容器ConnNode，直接通过扩充邻接节点的方式生成拓扑点；g、建立拓扑点数组容器TopoNode：根据电网共有拓扑点数量，建立数组容器TopoNode用于存储拓扑点的连接关系，初始化TopoNode容器，清除所存数据。进一步的，在S3中，所述生成拓扑岛具体包括如下步骤：h、遍历拓扑点：依次遍历电网拓扑点，找到每个拓扑点所连接的线路及变压器；I、遍历拓扑点所连接的线路及变压器：遍历每一个拓扑点连接的所有线路及变压器，记录其另一侧的拓扑点到容器TopoNode，将拓扑点关系存储到容器中；J、建立拓扑点关系：判断拓扑点是否遍历完毕，如果没有，则取下一个拓扑点，继续遍历拓扑点连接的所有线路及变压器，并记录拓扑点关系，将拓扑点关系存入容器TopoNode；如果遍历完毕，则完成拓扑点关系建立；k、拓扑岛生成：拓扑岛的生成在拓扑点连接关系的基础上，遍历拓扑点连接关系容器TopoNode，通过扩充邻接拓扑点的方式可以获取整个拓扑岛，完成电力网络拓扑分析。本专利技术的有益效果在于：其能够通过图论识别分析方法对电力系统进行拓扑分析；其能够综合考虑广度、深度优先搜索算法的优缺点，充分利用深度优先对环路网络的搜索优势；其实现了电力网络快速拓扑分析及拓扑岛建立，大大提高了电力网络拓扑分析结果的精准性、快速性。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术的流程示意图；图2为一种电力网络设备连接关系图；图3为一种拓扑点连接关系图；图2中，1-6为电气连接点编号；图3中，1-7为拓扑点编号，其中6为三绕组变压器虚拟拓扑点。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步地说明。本专利技术如图1所述，其包括如下步骤：一种基于图论的快速拓扑分析及拓扑岛建立的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、建模：通过数据接口获取电网数据，根据IEC61970标准建立电网模型，在电网模型基础上抽象支路和节点数据集，根据电网中连接点关系建立连接点数据集；S2、生成拓扑点：通过连接点数据集以及连接点与设备的关系建立连接点关系链表，通过连接点关系链表生成拓扑点；S3、生成拓扑岛：通过拓扑点以及拓扑点与设备的关系建立拓扑点关系链表，通过拓扑点关系链表生成拓扑岛。进一步的，在S1中，所述建模具体包括如下步骤：a、图论拓扑辨识分析：研究电力网络拓扑关系，将整个电力系统抽象成一个图；图是抽象支路和节点的集合，它反映图中所包含的各支路之间的联结关系；将图论的方法应用在电力网络拓扑分析中，电气元件的连接点可映射为图的顶点，闭合的开关、刀闸、线路和变压器等电气元件可映射为图的边；在进行电力网络拓扑分析时，将开关、刀闸等无阻抗类电气元件两端连接点归并为一个拓扑点；将线路、变压器和电抗器等阻抗类电气元件的拓扑点归结到一个拓扑岛；b、建立连接点数组容器ConnNode：根据电网中共有连接点数量建立数组容器ConnNode用于存储连接点关系，并初始化容器，清空容器所存数据。进一步的，在S2中，所述生成拓扑点具体包括如下步骤：c、遍历电网连接点：以线路及变压器为边界，依次遍历电网连接点，并找到连接点所连接的所有开关及刀闸；d、遍历连接点所连接的所有开关刀闸：遍历每个连接点所连接的开关及刀闸，如果开关或刀闸断开，则跳过；如果闭合，则记录开关或刀闸另一侧的连接点到容器ConnNode；e、连接点关系建立：判断连接点是否遍历完毕，如果没有，则取下一个连接点，遍历连接点所连接的所有开关及刀闸，并记录下连接点关系到容器ConnNode，将连接点关系存储到容器，如果遍历结束，则完成连接点关系建立；以上所述以图2所示的电力网络设备连接关系图为例，电力网络中共包含有连接点数量为6；遍历所有的连接点，生成连接点关系如下：ConnNode[1]={4,5}；ConnNode[2]={3,6}；ConnNode[3]={2}；ConnNode[4]={1}；ConnNode[5]={1}；ConnNode[6]={2}；f、基于连接点关系生成拓扑点：在已经获得的连接点关系的基础上，遍历连接点关系容器ConnNode，直接通过扩充邻接节点的方式生成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图论的快速拓扑分析及拓扑岛建立的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、建模：通过数据接口获取电网数据，根据IEC61970标准建立电网模型，在电网模型基础上抽象支路和节点数据集，根据电网中连接点关系建立连接点数据集；S2、生成拓扑点：通过连接点数据集以及连接点与设备的关系建立连接点关系链表，通过连接点关系链表生成拓扑点；S3、生成拓扑岛：通过拓扑点以及拓扑点与设备的关系建立拓扑点关系链表，通过拓扑点关系链表生成拓扑岛。

【技术特征摘要】
1.一种基于图论的快速拓扑分析及拓扑岛建立的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、建模：通过数据接口获取电网数据，根据IEC61970标准建立电网模型，在电网模型基础上抽象支路和节点数据集，根据电网中连接点关系建立连接点数据集；所述建模具体包括如下步骤：a、图论拓扑辨识分析：研究电力网络拓扑关系，将整个电力系统抽象成一个图；图是抽象支路和节点的集合，它反映图中所包含的各支路之间的联结关系；将图论的方法应用在电力网络拓扑分析中，电气元件的连接点映射为图的顶点，闭合的开关、刀闸、线路和变压器电气元件映射为图的边；在进行电力网络拓扑分析时，将开关、刀闸无阻抗类电气元件两端连接点归并为一个拓扑点；将线路、变压器和电抗器阻抗类电气元件的拓扑点归结到一个拓扑岛；b、建立连接点数组容器ConnNode：根据电网中共有连接点数量建立数组容器ConnNode用于存储连接点关系，并初始化容器ConnNode，清空容器ConnNode所存数据；S2、生成拓扑点：通过连接点数据集以及连接点与设备的关系建立连接点关系链表，通过连接点关系链表生成拓扑点；生成拓扑点具体包括如下步骤：c、遍历电网连接点：以线路及变压器为边界，依次遍历电网连接点，并找到连接点所连接的所有开关及刀闸；d、遍历连接点所连接的所有开关刀闸：遍历每个连接点所连接的开关及刀闸，如果开关或刀闸断开，则跳过；如果闭合，则记录开关或刀闸另一侧的连接点到容器ConnNode；e、连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：高军，侯广松，张欣，孟会增，李喜同，吴衍达，甄颖，马群，候智圆，踪凯，耿晋，陈波涛，程昭龙，曾宪振，王磊，杨文，吴翠娟，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司菏泽供电公司，山东安信源信息技术有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东;37