面向电网拓扑管理的图数据建模系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种面向电网拓扑管理的图数据建模系统及方法，对电网拓扑数据进行特征属性值提取，利用皮尔逊积矩相关系数法判断设备与设备间关联性，形成拓扑关联图，设立端子，边的属性，形成第一、第二、第三属性结构拓扑图，填充业务数据信息，结合业务优先级别，把设备节点信息连接形成单元结构，组成不同优先级别的单元框架，把提炼出来的电网图逻辑模型以及拓扑结构，结合三个属性结构进行全图数据连通，映射为电网拓扑管理图数据模型。本发明专利技术解决了电网拓扑数据在图数据库中的建模问题，采用图数据库技术来存储和分析电网拓扑数据，使得电网拓扑数据高效快速的存入图数据库中，保证电网拓扑图数据库的安全稳定运行。

Graphic Data Modeling System and Method for Power Network Topology Management

【技术实现步骤摘要】
面向电网拓扑管理的图数据建模系统及方法
本专利技术涉及一种图数据建模系统及方法，特别是涉及一种面向电网拓扑管理的图数据建模系统及方法。
技术介绍
随着城镇化建设和电力系统的快速发展、用电需求不断的增长，新能源及多元化负荷快速发展，新型能源、分布式电源、电动汽车、储能装置大量涌现；电力架结构和运行方式日渐复杂化，终端用电负荷呈现增长快、变化大、多样化的新趋势，配电网由“无源”变为“有源”，潮流由“单向”变为“多向”，这都使得电网运行与资产管理面临新的问题。电网拓扑数据将电力设备、变电站、输配电网络、电力用户与电力负荷和生产及管理等核心业务连接起来。电网拓扑数据记录电网网络特征，包括电网物理关系、客户关系、资产关系形成的网络拓扑结构，同时在其基础上产生了海量的电网运行数据、状态监测数据和智能电表数据。这些电网拓扑数据成为整个电网运行中营销、配电、调度等业务管理的基础，对这些数据展开高效分析能有力地支撑电网营销配一体化应用。然而，随着电网运维精细化管理和营调配贯通，业务的开展，电网拓扑分析遇到了越多来越多的瓶颈：①电网设备管理已延伸至低压及农网用户，涉及电网设备量迅猛增长，也导致电网拓扑数据几何级增长；②营调配业务贯通并精细化管理延伸至电网末端，带来频繁的业务访问及用户量大幅攀升，电网拓扑分析压力激增；③电网调度应用以及电网实时数据展现需求对电网拓扑数据实时更新需求有了进一步提高，也同时提高了电网拓扑分析的性能要求。使用新的先进计算技术针对电网拓扑数据展开分析研究已经成为电网运行与资产管理必须解决的紧迫问题。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，由于其可以实现图型网络数据结构的分布式存储与并行处理，成为具有复杂关联关系的海量数据存储和计算的热点模式。图数据库已广泛应用在互联网网页排序、社交数据分析、供应链管理等领域。与传统关系型数据库相比较，图数据库在海量复杂数据拓扑分析方面的性能得到提升。图数据库技术已广泛应用于金融风范防止，IT设备管理，社交网络分析，在电网领域内的应用还处于探索期。因此，为了确保电力系统的稳定安全运行，对电网拓扑数据进行图建模有着非常重要的意义。面向电网拓扑管理的图数据建模方法主要需考虑两个方面的问题：(1)如何从大量电力数据中提取数据特征以及数据与数据之间的相关性，并能快速生成拓扑关联图。(2)如何保证在生成拓扑图的同时，能在模型中训练电力拓扑数据进行高效的管理以及实时更新，最大化保证原有数据的特征性和完整性。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术要解决的技术问题是提供一种面向电网拓扑管理的图数据建模系统及方法，解决电网拓扑数据在图数据库中的建模问题，采用图数据库技术来存储和分析电网拓扑数据，使得电网拓扑数据高效快速的存入图数据库中，保证电网拓扑图数据库的安全稳定运行。技术方案：本专利技术所述的面向电网拓扑管理的图数据建模系统，包括特征提取器、拓扑关联图生成器、属性结构图生成器、图数据模型管理器；所述的特征提取器将采集到的电网拓扑数据进行属性特征的提取，将属性特征的数据类型映射为数值类型，生成第一属性结构拓扑图；所述的拓扑关联图生成器判断第一属性结构拓扑图中设备节点之间的相关性，将相关性强的设备节点中添加强联系属性，形成拓扑关联图；所述的属性结构图生成器将所述的拓扑关联图录入图数据库系统，设置端子节点存储设备节点的连接关系和连接关系属性，设置边属性，生成第二属性结构拓扑图；所述图数据模型管理器结合业务优先级别，将业务数据信息导入到第二属性结构拓扑图中，生成第三属性结构拓扑图，并将第三属性结构拓扑图进行数据连通，映射为电网拓扑管理图数据模型。进一步的，所述的判断设备节点之间相关性的方法为皮尔逊积矩相关系数法。进一步的，属性结构图生成器设置边属性具体为：将边所连接节点间电力流向、节点间线路拓扑关系、节点从属关系和比较优先级存储为边属性。进一步的，所述比较优先级的设置具体为：根据电压判定，电压越高，优先级越高。本专利技术所述的面向电网拓扑管理的图数据建模方法，包括以下步骤：(1)在电网拓扑数据中提取特征值，建立属性信息表；(2)根据属性信息表建立设备节点，生成第一属性结构拓扑图；(3)判断第一属性结构拓扑图中设备节点之间的相关性，将相关性强的设备节点中添加强联系属性，形成拓扑关联图；(4)将所述的拓扑关联图录入图数据库系统，设置端子节点存储设备节点的连接关系和连接关系属性，设置边属性，生成第二属性结构拓扑图；(5)结合业务优先级别，将业务数据信息导入到第二属性结构拓扑图中，生成第三属性结构拓扑图；(6)将第三属性结构拓扑图进行数据连通，判断图是否连通，如果是则映射为电网拓扑管理图数据模型，如果否则返回步骤(2)循环执行。进一步的，方法还包括：循环进行步骤(1)至步骤(6)，将所获取更新的电网拓扑数据导入所述电网拓扑管理图数据模型，实现数据模型的实时更新。进一步的，所述的判断设备节点之间相关性的方法为皮尔逊积矩相关系数法。进一步的，步骤(4)中设置边属性具体为：将边所连接节点间电力流向、节点间线路拓扑关系、节点从属关系和比较优先级存储为边属性。进一步的，所述比较优先级的设置具体为：根据电压判定，电压越高，优先级越高。进一步的，步骤(4)中设备节点的连接关系中电气连接的优先级高于物理连接的优先级。有益效果：本专利技术能够根据当前属性特征提取对数据进行提取多个维度属性值，然后利用皮尔逊积矩相关系数法来分析节点与节点之间的关联性问题，舍弃无用关联，再用拓扑数据与逻辑关系相融合的方法，利用第一第二第三属性结构拓扑分析，进而形成电网拓扑管理的图数据模型，从而解决了电网大数据存储速度慢，查询效率低以及拓扑分析压力大的问题，提高了电网拓扑分析的性能。附图说明图1是本专利技术的系统结构图；图2是本专利技术的方法流程图；图3是本专利技术的具体使用流程图。具体实施方式本实施例的面向电网拓扑管理的图数据建模系统如图1所示，它主要包括四个部分:特征提取器、拓扑关联图生成器、属性结构图生成器、图数据模型管理器。特征提取器是将采集到的电网大数据进行属性特征的提取，得到既有连续又有离散的电力数据属性信息，为了方便处理，把所有的数据类型都映射为数值类型；拓扑关联图生成器是将得到的第一属性结构拓扑图G1，利用皮尔逊积矩相关系数法判断设备与设备间关联性，形成拓扑关联图；属性结构图生成器是将端子、设备以及边的属性特征进行融合，形成第二属性结构拓扑图G2；图数据模型管理器是把业务数据信息，结合业务优先级别，把设备节点信息连接形成单元结构，组成不同优先级别的单元框架，形成第三属性结构拓扑图G3，进而形成电网拓扑管理图数据模型，并实现实时动态更新。下面给出具体介绍：(一)特征提取器特征提取器主要是把采集到的电力大数据进行属性特征的提取，根据电力系统的分析经验，设置属性特征优先级，本专利技术通过将无序的属性值，根据影响程度优先级进行降序排列，然后对得到的既有连续又有离散的电力数据属性信息，映射为数值型，并把每个属性特征都记录下来生成第一属性结构拓扑图G1。第一属性结构拓扑图中至少包括设备ID,子类别，设备型号以及IP地址，端口信息和存放位置信息，这样，就得到了容易处理的且具有电力系统优先级的属性特征集合。(二)拓扑关联图生成器拓扑关联图生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向电网拓扑管理的图数据建模系统，其特征在于：包括特征提取器、拓扑关联图生成器、属性结构图生成器、图数据模型管理器；所述的特征提取器将采集到的电网拓扑数据进行属性特征的提取，将属性特征的数据类型映射为数值类型，生成第一属性结构拓扑图；所述的拓扑关联图生成器判断第一属性结构拓扑图中设备节点之间的相关性，将相关性强的设备节点中添加强联系属性，形成拓扑关联图；所述的属性结构图生成器将所述的拓扑关联图录入图数据库系统，设置端子节点存储设备节点的连接关系和连接关系属性，设置边属性，生成第二属性结构拓扑图；所述图数据模型管理器结合业务优先级别，将业务数据信息导入到第二属性结构拓扑图中，生成第三属性结构拓扑图，并将第三属性结构拓扑图进行数据连通，映射为电网拓扑管理图数据模型。

【技术特征摘要】
1.一种面向电网拓扑管理的图数据建模系统，其特征在于：包括特征提取器、拓扑关联图生成器、属性结构图生成器、图数据模型管理器；所述的特征提取器将采集到的电网拓扑数据进行属性特征的提取，将属性特征的数据类型映射为数值类型，生成第一属性结构拓扑图；所述的拓扑关联图生成器判断第一属性结构拓扑图中设备节点之间的相关性，将相关性强的设备节点中添加强联系属性，形成拓扑关联图；所述的属性结构图生成器将所述的拓扑关联图录入图数据库系统，设置端子节点存储设备节点的连接关系和连接关系属性，设置边属性，生成第二属性结构拓扑图；所述图数据模型管理器结合业务优先级别，将业务数据信息导入到第二属性结构拓扑图中，生成第三属性结构拓扑图，并将第三属性结构拓扑图进行数据连通，映射为电网拓扑管理图数据模型。2.根据权利要求1所述的面向电网拓扑管理的图数据建模系统，其特征在于：所述的判断设备节点之间相关性的方法为皮尔逊积矩相关系数法。3.根据权利要求1所述的面向电网拓扑管理的图数据建模系统，其特征在于，属性结构图生成器设置边属性具体为：将边所连接节点间电力流向、节点间线路拓扑关系、节点从属关系和比较优先级存储为边属性。4.根据权利要求3所述的面向电网拓扑管理的图数据建模系统，其特征在于，所述比较优先级的设置具体为：根据电压判定，电压越高，优先级越高。5.一种面向电网拓扑管理的图数据建模方法，其特征在于包括以下步骤：(1)在电网拓扑数据中提取特征值，建立属性信息表；(2)根据属性信息表...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓松，吴新新，岳东，付雄，葛辉，朱博宇，徐雨楠，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32