基于区域划分的电网子图构建方法、拓扑分析方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于区域划分的电网子图构建方法、拓扑分析方法及装置，该电网子图构建方法包括：获取电网系统中的设备元件及其属性信息，建立为顶点数据；根据设备的地理区域属性将顶点数据划分为多个区域顶点集；获取各区域顶点集中每两个顶点间的二元关系，根据二元关系构建各区域顶点集的二元关系集；根据电网系统中设备元件的连接关系构建第一边集；根据二元关系集和第一边集的对应关系，构建区域顶点集的对应的第二边集；根据区域顶点集与第二边集构建电网系统的区域子图。通过实施本发明专利技术，有效的对电网数据进行划分，且划分后的子图规模相对平衡，从而实现电网数据的分布式存储和并行化处理，提高了拓扑分析的效率。

Construction method, topology analysis method and device of power network subgraph based on region partition

The invention discloses a power network subgraph construction method, a topology analysis method and a device based on region partition. The power network subgraph construction method includes: acquiring the information of equipment components and their attributes in the power network system and establishing them as vertex data; dividing the vertex data into multiple regional vertex sets according to the geographical region attributes of the equipment; and acquiring the vertex sets between each two vertices in each regional vertex set. According to the binary relation, the binary relation set of each region vertex set is constructed; the first edge set is constructed according to the connection relation of equipment elements in the power system; the second edge set of the region vertex set is constructed according to the correspondence relation between the binary relation set and the first edge set; and the region subgraph of the power system is constructed according to the region vertex set and the second edge set. By implementing the present invention, the grid data can be effectively partitioned, and the size of the subgraph is relatively balanced after partitioning, thereby realizing the distributed storage and parallel processing of the grid data, and improving the efficiency of the topology analysis.

【技术实现步骤摘要】
基于区域划分的电网子图构建方法、拓扑分析方法及装置
本专利技术涉及电网系统分布式计算领域，具体涉及一种基于区域划分的电网子图构建方法、拓扑分析方法及装置。
技术介绍
近年来，基于”图论”的图数据库技术作为一种新型的数据管理方式及计算模式，由于其天然可以很方便的表示网络结构的数据，成为了具有复杂关联关系的海量数据存储和计算的热点模式。电网系统由于其天生的网络化特征可以标识为图，图数据技术可帮助简化复杂电网系统的拓扑连接关系。但是现有的图数据库技术，如GraphX、Neo4j等，其主要的优势在于对图数据的迭代计算，虽然对一般的图数据应用具有普适性，但是对于电网的超大规模数据，轻易就会超过千万的边数据和顶点数据，在一个图上进行拓扑分析显然会带来效率低下、速度慢等问题；另一方面，电网数据由于其特殊的结构特征，传统的几何划分可能会导致划分后的子图规模差距过大，从而并行处理的时候带来大量的通讯消耗。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种基于区域划分的电网子图构建方法、拓扑分析方法及装置以解决现有技术中拓扑分析效率低下和通讯消耗过高的技术问题。本专利技术提供的技术方案如下：本专利技术实施例第一方面提供一种基于区域划分的电网子图构建方法，该电网子图构建方法包括如下步骤：获取电网系统中的设备元件及其属性信息，建立为顶点数据；根据所述设备的地理区域属性将所述顶点数据划分为多个区域顶点集；获取各所述区域顶点集中每两个顶点间的二元关系，根据所述二元关系构建各所述区域顶点集的二元关系集；根据所述电网系统中设备元件的连接关系构建第一边集；根据所述二元关系集和所述第一边集的对应关系，构建所述区域顶点集的对应的第二边集；根据所述区域顶点集与所述第二边集构建所述电网系统的区域子图。优选地，所述根据所述二元关系集和所述第一边集的对应关系，构建所述区域顶点集的对应的第二边集，包括：判断所述二元关系集中的二元关系在所述第一边集中是否有对应的边存在；当有对应边存在，则保留所述二元关系集中对应的二元关系；当没有对应边存在，则删除所述二元关系集中对应的二元关系；根据删除没有对应边存在的二元关系后的二元关系集构建所述第二边集。本专利技术实施例第二方面提供一种电网拓扑多子图并行分析方法，应用于如本专利技术实施例第一方面所述的基于区域划分的电网子图构建方法构建的电网系统的区域子图，该并行分析方法包括：获取所述第一边集中除所述第二边集以外的边，构成子图连接边集；根据所述子图连接边集对应的顶点数据构建子图连接顶点，根据所述子图连接顶点和所述子图连接边集构建子图连接关系；根据所述地理区域属性确定第一预设顶点所在的第一区域子图；在所述第一区域子图中以第一预设顶点为源顶点进行广度搜索，将搜索到的顶点数据作为拓扑顶点，根据所述拓扑顶点构建拓扑集合；判断所述拓扑顶点和所述第一预设顶点之间的拓扑深度是否大于或等于所述第一预设深度；当所述拓扑深度大于或等于所述第一预设深度时，则将所述拓扑集合确定为所述第一区域子图的拓扑集合。优选地，当所述拓扑深度小于所述第一预设深度，且所述拓扑顶点为子图连接顶点时，则根据所述子图连接关系构建与所述拓扑顶点所在的区域子图连接的子图集；在所述子图集中以所述拓扑顶点为第二预设顶点，以所述第一预设深度和所述拓扑深度的差值为第二预设深度进行广度搜索，根据搜索到的顶点数据构建子图集拓扑集合，与所述拓扑集合合并得到主集合。本专利技术实施例第三方面提供一种基于区域划分的电网子图构建装置，该电网子图构建装置包括：顶点数据构建模块，用于获取电网系统中的设备元件及其属性信息建立为顶点数据；区域顶点集构建模块，用于根据所述设备的地理区域属性将所述顶点数据划分为多个区域顶点集；二元关系集构建模块，用于获取各所述区域顶点集中每两个顶点的二元关系，根据所述二元关系构建各所述区域顶点集的二元关系集；第一边集构建模块，用于根据所述电网系统中设备元件的连接关系构建第一边集；第二边集构建模块，用于根据所述二元关系集和所述第一边集的对应关系，构建所述区域顶点集的对应的第二边集；区域子图构建模块，用于根据所述区域顶点集与所述第二边集构建区域子图。优选地，所述第二边集构建模块包括：判断子模块，用于判断所述二元关系集中的二元关系在所述第一边集中是否有对应的边；第二边集构建子模块，当有对应边存在，则所述第二边集构建子模块保留所述二元关系集中对应的二元关系；当没有对应边存在，所述第二边集构建子模块删除所述二元关系集中对应的二元关系，并根据删除没有对应边存在的二元关系后的二元关系集构建所述第二边集。本专利技术实施例第四方面提供一种电网拓扑多子图并行分析装置，应用于如本专利技术实施例第一方面所述的基于区域划分的电网子图构建方法构建的电网系统的区域子图，该并行分析装置包括：子图连接边集构建模块，用于获取所述第一边集中所述第二边集以外的边，构成子图连接边集；子图连接关系构建模块，用于根据所述子图连接边集对应的顶点数据构建子图连接顶点，根据所述子图连接顶点和所述子图连接边集构建子图连接关系；拓扑集合构建模块，用于根据所述地理区域属性确定第一预设顶点所在的第一区域子图，在所述第一区域子图中以第一预设顶点为源顶点进行广度搜索，将搜索到的顶点数据为拓扑顶点，根据所述拓扑顶点构建拓扑集合；拓扑判断模块，用于判断所述拓扑顶点和所述第一预设顶点之间的拓扑深度是否大于或等于所述第一预设深度；当所述拓扑深度大于或等于所述第一预设深度时，则将所述拓扑集合确定为所述第一区域子图的拓扑集合。优选地，所述电网拓扑多子图并行分析装置还包括：主集合构建模块，当所述拓扑深度小于所述第一预设深度，且所述拓扑顶点为子图连接顶点时，所述主集合构建模块根据所述子图连接关系构建与所述拓扑顶点所在的区域子图连接的子图集；主集合确定模块，用于在所述子图集中以所述拓扑顶点为第二预设顶点，以所述第一预设深度和所述拓扑深度的差值为第二预设深度进行广度搜索，根据搜索到的顶点数据构建子图集拓扑集合，与所述拓扑集合合并得到主集合。本专利技术实施例第五方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如本专利技术实施例第一方面所述的基于区域划分的电网子图构建方法，或者，使所述计算机执行如本专利技术实施例第二方面所述的电网拓扑多子图并行分析方法。本专利技术实施例第六方面一种基于区域划分的电网拓扑多子图并行分析设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如本专利技术实施例第一方面所述的基于区域划分的电网子图构建方法，或者，执行如本专利技术实施例第二方面所述的电网拓扑多子图并行分析方法。本专利技术技术方案，与现有技术相比，至少具有如下优点：本专利技术实施例提供的基于区域划分的电网子图构建方法，根据电网设备的区域属性划分电网数据，使得划分后的多个区域顶点集规模相对平衡，减小了后续并行处理时的通讯消耗，在构建区域子图时，获取了各区域顶点集中每两个顶点间的二元关系，根据二元关系集和第一边集的对应关系，构建区域顶点集的对应的第二边集，形成区域子图对应的边集，这样构建的区域子图内部信息不回丢失。本专利技术实施例提供的电网拓扑多子图并行分析方法，应用于本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于区域划分的电网子图构建方法，其特征在于，包括如下步骤：获取电网系统中的设备元件及其属性信息，建立为顶点数据；根据所述设备的地理区域属性将所述顶点数据划分为多个区域顶点集；获取各所述区域顶点集中每两个顶点间的二元关系，根据所述二元关系构建各所述区域顶点集的二元关系集；根据所述电网系统中设备元件的连接关系构建第一边集；根据所述二元关系集和所述第一边集的对应关系，构建所述区域顶点集的对应的第二边集；根据所述区域顶点集与所述第二边集构建所述电网系统的区域子图。

【技术特征摘要】
1.一种基于区域划分的电网子图构建方法，其特征在于，包括如下步骤：获取电网系统中的设备元件及其属性信息，建立为顶点数据；根据所述设备的地理区域属性将所述顶点数据划分为多个区域顶点集；获取各所述区域顶点集中每两个顶点间的二元关系，根据所述二元关系构建各所述区域顶点集的二元关系集；根据所述电网系统中设备元件的连接关系构建第一边集；根据所述二元关系集和所述第一边集的对应关系，构建所述区域顶点集的对应的第二边集；根据所述区域顶点集与所述第二边集构建所述电网系统的区域子图。2.根据权利要求1所述的基于区域划分的电网子图构建方法，其特征在于，所述根据所述二元关系集和所述第一边集的对应关系，构建所述区域顶点集的对应的第二边集，包括：判断所述二元关系集中的二元关系在所述第一边集中是否有对应的边存在；当有对应边存在，则保留所述二元关系集中对应的二元关系；当没有对应边存在，则删除所述二元关系集中对应的二元关系；根据删除没有对应边存在的二元关系后的二元关系集构建所述第二边集。3.一种电网拓扑多子图并行分析方法，应用于如权利要求1或2所述的基于区域划分的电网子图构建方法构建的电网系统的区域子图，其特征在于，包括：获取所述第一边集中除所述第二边集以外的边，构成子图连接边集；根据所述子图连接边集对应的顶点数据构建子图连接顶点，根据所述子图连接顶点和所述子图连接边集构建子图连接关系；根据所述地理区域属性确定第一预设顶点所在的第一区域子图；在所述第一区域子图中以第一预设顶点为源顶点进行广度搜索，将搜索到的顶点数据作为拓扑顶点，根据所述拓扑顶点构建拓扑集合；判断所述拓扑顶点和所述第一预设顶点之间的拓扑深度是否大于或等于所述第一预设深度；当所述拓扑深度大于或等于所述第一预设深度时，则将所述拓扑集合确定为所述第一区域子图的拓扑集合。4.根据权利要求3所述的电网拓扑多子图并行分析方法，其特征在于，当所述拓扑深度小于所述第一预设深度，且所述拓扑顶点为子图连接顶点时，则根据所述子图连接关系构建与所述拓扑顶点所在的区域子图连接的子图集；在所述子图集中以所述拓扑顶点为第二预设顶点，以所述第一预设深度和所述拓扑深度的差值为第二预设深度进行广度搜索，根据搜索到的顶点数据构建子图集拓扑集合，与所述拓扑集合合并得到主集合。5.一种基于区域划分的电网子图构建装置，其特征在于，包括：顶点数据构建模块，用于获取电网系统中的设备元件及其属性信息建立为顶点数据；区域顶点集构建模块，用于根据所述设备的地理区域属性将所述顶点数据划分为多个区域顶点集；二元关系集构建模块，用于获取各所述区域顶点集中每两个顶点的二元关系，根据所述二元关系构建各所述区域顶点集的二元关系集；第一边集构建模块，用于根据所述电网系统中设备元件的连接关系构建第一边集；...

【专利技术属性】
技术研发人员：周爱华，裘洪彬，朱力鹏，宋岩，包海龙，胡斌，陈睿，柴博，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国网上海市电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11