适用于电网可视化仿真模型自动生成的拓扑分层识别方法技术

本发明专利技术公开了适用于电网可视化仿真模型自动生成的拓扑分层识别方法，包括源数据中的数据表，通过拼合所述数据表的拓扑信息来生成全拓扑结构，并解构所述全拓扑结构中的支路和处理单端点元件，得到全拓扑信息表T、节点信息表F；将所述全拓扑结构中的输电线路支路移除，得到若干彼此孤立的厂站，并通过基于非输电支路‑节点关联矩阵对所述厂站进行辨识后，搜索出所有厂站信息，并制得电气节点‑站点对应表，最后根据厂站信息对站点进行自动命名；通过处理所述全拓扑信息表T、节点信息表F、非输电支路‑节点关联矩阵的行和列以及厂站信息完成站内拓扑识别；通过站内拓扑识别、厂站信息，并基于输电支路‑节点关联矩阵完成站间拓扑识别。

Topology Hierarchical Recognition Method for Automatic Generation of Visual Power Network Simulation Model

The invention discloses a hierarchical identification method of topology suitable for automatic generation of visual simulation model of power grid, including data tables in source data, generating a full topology structure by combining the topological information of the data tables, deconstructing the branches in the full topology structure and processing single-end elements, obtaining the full topology information table T and node information table F, and transferring the information in the full topology structure. The branch of the power line is removed, and several isolated plants and stations are obtained. After identifying the plants and stations based on the non-transmission branch node correlation matrix, all plant and station information is searched, and the corresponding table of electrical node The row and column of the node correlation matrix and the plant-station information are used to complete the station-to-station topology identification. The station-to-station topology identification is accomplished by the station-to-station topology identification and plant-to-station information, and based on the transmission branch and node correlation matrix.

【技术实现步骤摘要】
适用于电网可视化仿真模型自动生成的拓扑分层识别方法
本专利技术涉及适用于电力系统仿真分析
，具体涉及适用于电网可视化仿真模型自动生成的拓扑分层识别方法。
技术介绍
随着电力系统的发展，电磁暂态仿真已成为现代电力系统分析的必要手段。由于大型电网电磁暂态建模工作量大、易出错，利用已有机电暂态仿真数据自动生成电磁暂态仿真的基础数据文件和可视化仿真模型，成为提高建模效率和准确性的有效方法。目前主流电磁暂态仿真程序(如PSACD、ADPSS等)均具备仿真数据的单线图交互及模块化封装功能，当仿真节点数较少时，仿真模型可用单线图清晰展示，但在实际大型电网电磁暂态仿真时，由于其节点数较多，单线图将相互交织、难以清晰布局，往往需按实际厂站对仿真节点进行封装，以形成清晰的站间布局和站内布局。因此，在可视化仿真模型自动生成时，为保证自动生成的电磁暂态模型布局清晰、层次清楚、修改便捷，有必要从大规模电网仿真数据中自动识别出所有节点的厂站归属、站内设备连接关系以及厂站之间的拓扑连接，并根据“站间拓扑+站内拓扑”的分层结构进行厂站布局和参数映射。目前的电网拓扑识别工作大多限于网络的单层拓扑识别，未涉及如何将站间拓扑和站内拓扑分层识别和布局的问题。相关文献提出一种配电网分层拓扑模型，但其研究对象为辐射型的中压配电网，不适用于大规模复杂主网拓扑辨识。也有相关文献提出一种基于孤岛搜索的电力系统拓扑分层方法，利用深度优先搜索算法进行孤岛搜索，可适用于常规省级规模电网的拓扑识别，但在处理区域级及以上的大型电网或站内节点数巨多的电网数据时运算效率较低，甚至无法计算。因此，传统方法均难直接适应现代大型电网电磁暂态可视化仿真模型自动生成中电网拓扑分层识别的分析需要。
技术实现思路
本专利技术针对大型电网电磁暂态可视化仿真模型自动生成按实际厂站对仿真节点进行封装的需求，提出适用于电网可视化仿真模型自动生成的拓扑分层识别方法，该方法可基于现有机电暂态仿真数据，快速可靠地识别出“站间拓扑+站内拓扑”，并按需处理数据中的零阻抗支路，为后续拓扑布局和参数映射工作提供拓扑结构和数据索引，且该专利技术也可用于大型电网的其他可视化建模和自动成图领域。本专利技术通过下述技术方案实现：适用于电网可视化仿真模型自动生成的拓扑分层识别方法，包括以下步骤：步骤A、通过拼合所述源数据中的数据表的拓扑信息来生成全拓扑结构，并解构所述全拓扑结构中的支路和处理单端点元件，得到全拓扑信息表T、节点信息表F；步骤B、将所述全拓扑结构中的输电线路支路移除，得到若干彼此孤立的厂站，并通过基于非输电支路-节点关联矩阵对所述厂站进行辨识后，搜索出所有厂站信息，并制得电气节点-站点对应表，最后根据厂站信息对站点进行自动命名；步骤C、通过处理所述全拓扑信息表T、节点信息表F、非输电支路-节点关联矩阵的行和列以及厂站信息完成站内拓扑识别；步骤D、通过站内拓扑识别、厂站信息，并基于输电支路-节点关联矩阵完成站间拓扑识别。进一步的，所述全拓扑结构指由所有电气节点和全部元件所确定的拓扑结构，所述全拓扑结构为单层拓扑结构。进一步的，所述源数据为已有的机电暂态仿真数据。进一步的，所述对源数据进行预处理的步骤还包括对单端点元件的处理。进一步的，所述对源数据进行预处理的步骤还包括：对所述源数据中的数据表的拓扑信息中所含有的孤岛进行辨识，生成相应初始拓扑的全拓扑信息表T和节点信息表F。进一步的，所述步骤B厂站信息搜索的具体步骤如下：B1、根据全拓扑信息表T生成描述全拓扑结构的支路-节点关联矩阵R0；B2、从支路-节点关联矩阵R0中将输电线路支路移除，得到描述下层拓扑的非输电支路-节点关联矩阵R1；B3、利用基于关联矩阵的连通片辨识方法对关联矩阵R1进行连通片辨识，其中所述每一个连通片代表一个厂站，搜索出所有厂站，并制得电气节点-站点对应表；B4、根据厂站信息对站点进行自动命名，并生成站点信息表。进一步的，步骤D中所述输电支路-节点关联矩阵，是指厂站节点与输电线路支路之间的关联矩阵R2。进一步的，在进行所述站内拓扑识别时，按需对零阻抗支路做简化处理。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、基于阻抗信息识别出厂站信息并基于站点进行节点分层识别，克服了单层拓扑描述给大型电网电磁暂态可视化仿真模型带来的布局混乱、可视效果差、修改不便的弊端；2、可根据实际建模需要选择零阻抗支路的处理简化策略；3、采用基于关联矩阵的方法实现连通片辨识，其计算可靠性和效率优于采用深度优先的孤岛搜索算法，克服了其在处理区域级及以上的大规模电网或站内节点数巨多的电网数据时运算效率较低、甚至不能运算的弊端。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为电气节点-站点对应表示意图；图2为站点信息表示意图；图3为简化电力系统的拓扑模型示意图；图4为利用本专利技术所提算法得出的下层拓扑识别结果的示意图，其中(a)为下层全拓扑识别结果示意图，(b)为零阻抗支路简化后的识别结果示意图，(c)为上层拓扑识别结果示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例1为统一表述，下文叙述中术语约定如下：拓扑结构表示节点之间或节点与元件之间的连接或关联关系。厂站是一片不包含任何输电线路元件的连通区域，厂站内部的拓扑称为站内拓扑，厂站之间的拓扑称为站间拓扑。本文中，全拓扑结构是指由所有电气节点和全部元件确定的拓扑结构，是包含了完整拓扑信息的单层拓扑结构；下层拓扑结构是指由所有电气节点和非输电线路元件确定的拓扑结构，任一站内拓扑结构是其子拓扑。上层拓扑结构是指由所有厂站逻辑节点和输电线路元件确定的拓扑结构，即站间拓扑结构。步骤A、首先对源数据进行预处理，大型电网电磁暂态可视化仿真模型自动生成工作的数据源常为已有机电暂态仿真数据(PSASP\BPA\PSSE等数据形式)，其预处理过程主要包括以下几个部分：拼合全拓扑信息：由于机电暂态仿真数据常采用“多数据表/卡”数据结构，使得描述电力系统拓扑的完整信息分散在不同的数据表中，以PSASP7.3格式数据为例，系统全拓扑信息分散于“交流线表”、“变压器表”、“直流线表”等多张数据表中，故需将这些数据表中所包含的拓扑信息自动拼合，以获得完整的全拓扑结构。原始的全拓扑信息表中至少应包含以下关键字段：支路有效标记、i侧节点名、j侧节点名、支路原始编号；解构支路类型：为便于站内拓扑识别及元件参数映射，还需给出全拓扑结构中每条支路的元件类型。因此需基于支路阻抗信息、节点电压及其他特征进行综合判断，将原始支路自动解构为交流输电线、短接线、两绕组变压器、三绕组变压器、串联电抗器、串联电容器、高压并联电抗器、低压并联电抗器、低压并联电容器等支路，并进行标记。具体解构方法视源数据特点而定，但为排除源数据建模习惯和错误的影响，解构判据应采用阻抗信息而不采用文本和字符。解构后的全拓扑信息表T至少应包含以下关键字段：支路有效标记、i侧节点名、j侧节点名、支路原始编号、支路类型；处理单端点元件：由于支路-节点关联矩阵仅描述双端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.适用于电网可视化仿真模型自动生成的拓扑分层识别方法，其特征在于，还包括以下步骤：步骤A、通过拼合所述源数据中的数据表的拓扑信息来生成全拓扑结构，并解构所述全拓扑结构中的支路和处理单端点元件，得到全拓扑信息表T、节点信息表F；步骤B、将所述全拓扑结构中的输电线路支路移除，得到若干彼此孤立的厂站，并通过基于非输电支路‑节点关联矩阵对所述厂站进行辨识后，搜索出所有厂站信息，并制得电气节点‑站点对应表，最后根据厂站信息对站点进行自动命名；步骤C、通过处理所述全拓扑信息表T、节点信息表F、非输电支路‑节点关联矩阵的行和列以及厂站信息完成站内拓扑识别；步骤D、通过站内拓扑识别、厂站信息，并基于输电支路‑节点关联矩阵完成站间拓扑识别。

【技术特征摘要】
1.适用于电网可视化仿真模型自动生成的拓扑分层识别方法，其特征在于，还包括以下步骤：步骤A、通过拼合所述源数据中的数据表的拓扑信息来生成全拓扑结构，并解构所述全拓扑结构中的支路和处理单端点元件，得到全拓扑信息表T、节点信息表F；步骤B、将所述全拓扑结构中的输电线路支路移除，得到若干彼此孤立的厂站，并通过基于非输电支路-节点关联矩阵对所述厂站进行辨识后，搜索出所有厂站信息，并制得电气节点-站点对应表，最后根据厂站信息对站点进行自动命名；步骤C、通过处理所述全拓扑信息表T、节点信息表F、非输电支路-节点关联矩阵的行和列以及厂站信息完成站内拓扑识别；步骤D、通过站内拓扑识别、厂站信息，并基于输电支路-节点关联矩阵完成站间拓扑识别。2.根据权利要求1所述的适用于电网可视化仿真模型自动生成的拓扑分层识别方法，其特征在于，所述全拓扑结构指由所有电气节点和全部元件所确定的拓扑结构，所述全拓扑结构为单层拓扑结构。3.根据权利要求1所述的适用于电网可视化仿真模型自动生成的拓扑分层识别方法，其特征在于，所述源数据为已有的机电暂态仿真数据。4.根据权利要求1所述的适用于电网可视化仿真模型自动生成的拓扑分层识别方法，其特征在于，所述对源数据进行预处理的步骤还包括对单端点元件的处理。5.根据权利要求1所述的适用于电网可视化仿真模型自动生成的拓扑分层识别方法，其特征在于，所述对源数据进行预处理的步骤还包括：对所述源数据中的数据表的拓扑信息中所含有的孤岛进行辨识，生成相应的全拓扑信息表T和节点信息表F。6.根据权利要求1所述的适用于电网可视化仿真模型自动生成的拓扑分层识别方法，其特征在于，所述步骤B厂站信息搜索的具体步骤如下：B1、根据全拓扑信息表T生成描述全拓扑结构的支...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐伦，常晓青，王曦，史华勃，丁理杰，张华，魏巍，孙昕炜，王亮，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：四川,51