一种基于Graphx的大电网快速拓扑分析的方法技术

一种基于Graphx的大电网快速拓扑分析方法，包括以下步骤：建立基于Spark的电力数据分析平台；获取智能电网调度控制系统电网模型；将电网模型按照地区、发电厂和变电站进行层次划分，并以对象的形式映射到Graphx数据库；获取智能电网调度控制系统的开关/刀闸状态；对电力网络进行分布式拓扑分析，形成电力网络拓扑关系，并实现可视化。本发明专利技术建立了标准的、高可用的电力系统拓扑分析云平台，提高了数据处理能力和拓扑分析能力，满足了智能电网高级应用对电网拓扑分析的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力网络拓扑逻辑图的设计
，具体地说是一种基于Graphx的大电网快速拓扑分析方法。
技术介绍
随着智能电网的迅速发展，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，电力系统和大运行体系的建设需要高效、精确的一体化建模技术，高效模型是该技术的保障。为此，通过建立标准的、开放的电力系统拓扑分析平台，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(EnergyManagementSystem)的IEC61970标准公共信息模型。现有的电力网络拓扑分析方法大多是以关系型数据模型为基础，通过传统的深度、广度搜索方法进行电力网络进行拓扑分析。随着电力系统高级应用对电力网络拓扑分析的精度、速度等要求的提高，在涉及到大电网拓扑分析的，传统的电力网络拓扑分析架构很难满足高精度、实时性的要求。现有的处理模型无法满足实时性与精确度的要求。因此，本文提出了一种基于Graphx的大电网快速拓扑分析方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于Graphx的大电网快速拓扑分析方法。，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。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是一种基于Graphx的大电网快速拓扑分析方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1)、建立基于Spark的电力数据分析平台；步骤2)、获取智能电网调度控制系统电网模型；步骤3)、将电网模型映射到Graphx数据库中；步骤4)、获取智能电网调度控制系统的开关/刀闸状态；步骤5)、对电力网络进行拓扑分析，形成电力网络拓扑图；步骤6)、可视化电力拓扑网络。进一步地，所述的步骤1)的的具体操作过程包括：步骤11)、电力数据分析平台具体采用HDFS、Graphx与Hive建立大数据存储系统；步骤12)、电力数据分析平台上搭建MapReduce并行化计算框架和Spark内存并行化计算框架作为大电网拓扑分析系统。进一步地，所述的步骤2)中的操作是从智能电网调度控制系统获取电网模型，存入系统内存。进一步地，所述的步骤3)的具体操作过程包括：步骤31)、在Graphx数据库中创建一个“Vertex”、“Edge”两个表格；步骤32)、将步骤2)中的获取的电网模型的所有的元件映射为“Vertex”表格中的顶点(vertex)；步骤33)、将步骤2)中的获取的电网模型的元件属性映射为“Vertex”表格中的属性(Property)，一个元件可以对应多个属性，并给每一个属性分配一个ID；步骤34)、将步骤2)中的获取的电网模型的元件连接关系映射为“Edge”表格中的关系(Reletionship)，关系可以是有向或者双边的，并分配起点(SourceID)和终点(DestinationID)两个ID。进一步地，所述的步骤4)中的操作是从智能电网调度控制系统获取开关/刀闸状态，存入系统内存。进一步地，所述的步骤5)的具体操作过程包括：步骤51)、将拓扑分析任务按照地区、发电厂和变电站分配给分析系统从节点；步骤52)、执行数据库SparkSQL命令，遍历所有电力元件；步骤53)、执行数据库SparkSQL命令，将搜索到的第一个闭合开关的两个端子都赋值拓扑逻辑节点为1；步骤54)、执行数据库SparkSQL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元件的端子都与这个拓扑逻辑节点相关联；步骤55)、执行数据库SparkSQL命令，遍历所有的开关，如果搜索到闭合且没有关联拓扑逻辑节点的开关，则对其两个端子赋值为下一个拓扑逻辑节点，返回重复执行步骤53)操作，否则执行步骤55)操作；步骤56)、执行数据库SparkSQL命令，重复步骤54)操作，直到所有变量的端子都有拓扑逻辑节点关联为止；步骤57)、执行数据库SparkSQL命令，输出拓扑逻辑节点。进一步地，所述的步骤6)中的利用Windows环境界面对电力网络拓扑进行可视化输出。所述步骤中的电器元件包括发电机、变压器和负荷。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种基于Graphx的大电网快速拓扑分析方法，是基于国际电工技术委员会(IEC)制定IEC61970这一标准、Graphx数据库对图存储与检索的强大功能、以及Spark的天然的分布式处理系统，运用IEC61970标准对电力网络拓扑关系进行分析并且形成拓扑关系，本专利技术运用IEC61970标准的CIM(公共信息模型)建立电网信息模型，然后映射到Graphx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。本专利技术采用广度优先的搜索方法对开关状态进行遍历，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为本专利技术的总流程示意图；图2为本专利技术的电力网络分析平台架构图；图3为本专利技术的电力网络模型映射到Graphx数据库的示意图；图4为本专利技术的电力网络拓扑分析的流程示意图；图5为本专利技术的存储系统的架构示意图；图6为本专利技术的存储系统的对象存储的原理示意图；图7为本专利技术的具体实施例之蓬莱电厂的形成节点编号后的示意图；图8为本专利技术的具体实施例之蓬莱电厂的形成开关编号后的示意图；图9为本专利技术的具体实施例之蓬莱电厂的形成支路编号后的示意图；图10为本专利技术发电机的拓扑逻辑节点矩阵的输出结果图；图11为本专利技术变压器的拓扑逻辑节点矩阵的输出结果图；图12为本专利技术负荷的拓扑逻辑节点矩阵的输出结果图；图13为本专利技术的具体实施例之蓬莱电厂的节点遍历示意图；图14为本专利技术的具体实施例之蓬莱电厂电力接线连接示意图。图15为本专利技术的具体实施例之IEEE测试样例的电力网络拓扑分析结果展示图。具体实施方式如图1至图15所示，本专利技术提供一种基于Graphx的大电网快速拓扑分析方法，如图1所示，本专利技术具体包括以下步骤：步骤1)、建立基于Spark的电力数据分析平台；步骤2)、获取智能电网调度控制系统电网模型；步骤3)、将电网模型映射到Graphx数据库中；步骤4)、获取智能电网调度控制系统的开关/刀闸状态；步骤5)、对电力网络进行拓扑分析，形成电力网络拓扑图；步骤6)、可视化电力拓扑网络。进一步地，所述的步骤1)的的具体操作过程包括：步骤11)、电力数据分析平台具体采用HDFS、Graphx与Hive建立大数据存储系统；步骤12)、电力数据分析平台上搭建MapReduce并行化计算框架和Spark内存并行化计算框架作为大电网拓扑分析系统。进一步地，所述的步骤2)中的操作是从智能电网调度控制系统获取电网模型，存入系统内存。进一步地，所述的步骤3)的具体操作过程包括：步骤31)、在Graphx数据库中创建一个“Vertex”、“Edge”两个表格；步骤32)、将步骤2)中的获取的电网模型的所有的元件映射为“Vertex”表格中的顶点(vertex)；步骤33)、将步骤2)中的获取的电网模型的元件属性映射为“Vertex”表格中的属性(Property)，一个元件可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Graphx的大电网快速拓扑分析方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1)、建立基于Spark的电力数据分析平台；步骤2)、获取智能电网调度控制系统电网模型；步骤3)、将电网模型映射到Graphx数据库中；步骤4)、获取智能电网调度控制系统的开关/刀闸状态；步骤5)、对电力网络进行拓扑分析，形成电力网络拓扑图；步骤6)、可视化电力拓扑网络。

【技术特征摘要】
1.一种基于Graphx的大电网快速拓扑分析方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1)、建立基于Spark的电力数据分析平台；步骤2)、获取智能电网调度控制系统电网模型；步骤3)、将电网模型映射到Graphx数据库中；步骤4)、获取智能电网调度控制系统的开关/刀闸状态；步骤5)、对电力网络进行拓扑分析，形成电力网络拓扑图；步骤6)、可视化电力拓扑网络。2.根据权利要求1所述的一种基于Graphx的大电网快速拓扑分析的方法，其特征是，所述的步骤3)的具体操作过程包括：步骤31)、在Graphx数据库中创建一个“Vertex”、“Edge”两个表格；步骤32)、将步骤2)中的获取的电网模型的所有的元件映射为“Vertex”表格中的顶点(vertex)；步骤33)、将步骤2)中的获取的电网模型的元件属性映射为“Vertex”表格中的属性(Property)，一个元件可以对应多个属性，并给每一个属性分配一个ID；步骤34)、将步骤2)中的获取的电网模型的元件连接关系映射为“Edge”表格中的关系(Reletionship)，关系可以是...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕宪龙，程新功，乔佳，吕彩莉，王广，张荣丰，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37