一种用于轨道交通电力系统的拓扑模型及其分析方法技术方案

一种用于轨道交通电力系统的拓扑模型及其分析方法，涉及电力监控系统的拓扑分析技术。本发明专利技术拓扑模型，其结构特点是，它包括设备和导线两种元素。电力系统中所有种类的设备均归属设备节点，通过设备类型进行区分，设备与设备之间通过导线进行连接；拓扑模型中的设备和导线与实际电气系统图保持一致，均以编码进行标识。同现有技术相比，本发明专利技术能使拓扑模型简化，减少拓扑计算量，不仅能输出所有设备和导线的带电状态，还能输出交流网络中设备和导线的供电主所源。

【技术实现步骤摘要】
一种用于轨道交通电力系统的拓扑模型及其分析方法
本专利技术涉及电力监控系统的拓扑分析技术，特别是用于轨道交通电力系统的拓扑模型及其分析方法。
技术介绍
在电力监控系统中，需要分析电力系统中各分段线路和开关等元件的连接关系，以便可以直观地显示各分段线路的状态（是否带电，供电来源等）。电力系统拓扑分析是电力能量流(生产、传输、使用)流动过程中，对用于转换、保护、控制这一过程的元件状态的分析，目的是形成便于电网分析与计算的模型。现有技术的电力拓扑分析算法中，对表达拓扑结构连接关系模型的构造，一般通过节点、端子、连接点等元素进行描述。端子是设备对外的连接节点，两个设备之间的连接关系则表现为两个设备上的端子连接一个共同的连接点，连接点是虚拟的，反而言之，如果两个端子与同一个连接点连接，则说明这两个端子所属的设备是连接的。这样的模型，可以很清晰的将常规设备连接、多端子设备连接和星状设备连接等进行清晰地描述。这种多元素构成的连接关系模型有两个弊端，第一，连接模型与实际生产现场所用的电气系统图中的元素并非一一对应，在电力系统图中，端子是不存在的，连接点则表现为导线。第二，导致连接关系的描述较为复杂，造成拓扑计算数据量较大，导致计算效率降低。同时，现有技术的算法输出数据内容较为单一，表现为设备的带电状态，不输出实时的供电源，同时因电力拓扑模型的限制，也不对导线的带电状态和和供电源进行输出，无法满足数据使用方对供电源所供电区区域的展示，同时无法满足供电系统图中对导线的供电状态展示。
技术实现思路
r>针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是提供一种用于轨道交通电力系统的拓扑模型及其分析方法。它能使拓扑模型简化，减少拓扑计算量，不仅能输出所有设备和导线的带电状态，还能输出交流网络中设备和导线的供电主所源。为了达到上述专利技术目的，本专利技术的技术方案以如下方式实现：一种用于轨道交通电力系统的拓扑模型，其结构特点是，它包括设备和导线两种元素。电力系统中所有种类的设备均归属设备节点，通过设备类型进行区分，设备与设备之间通过导线进行连接；拓扑模型中的设备和导线与实际电气系统图保持一致，均以编码进行标识。在上述用于轨道交通电力系统拓扑模型的分析方法，其步骤为：（一）构建由设备和导线组成的拓扑模型。（二）先后分别对交流网络和直流网络进行实时拓扑分析，分析方法包括传统链路链接法、矩阵法、深度优先搜索法、广度优先搜索法、节点融合法等。（三）以深度优先搜索法为例，其分析逻辑如下；1）交流网络拓扑分析：A.将所有电源点数据入栈，作为交流网络分析的根节点，为整体拓扑分析提供初始数据。B.栈顶节点出栈；若从堆栈中获取不到节点，则交流网络拓扑分析结束。C.查找与当前节点相连的所有导线，排除已标记的导线，保留未标记的导线。D.查找与导线相连接的所有未标记的设备节点集合。E.循环遍历找到的设备节点集合，并针对每一个设备节点进行如下操作：判断当前节点是否归属于交流类型，若不属于，则忽略此节点进行下一节点的分析；若属于，则对当前节点进行标记。标记完成后，判断此节点设备类型是否为整流器设备，若是则跳过此节点，开始下一设备节点的分析。若不是整流器设备，判断设备是否为开关刀闸，若不是则对此设备节点进行入栈操作；若是，则获取此开关刀闸对应测点的实时数据判断此刀闸当前的开合状态；若开关刀闸断开，跳过此节点开始下一设备节点的分析；若开关刀闸闭合，则对此设备节点进行入栈操作。F.完成与导线相连设备的相关操作后，返回步骤B继续进行。2）直流网络拓扑分析：采用与上述交流网络拓扑分析一致的方法，依赖于交流网络拓扑分析的结果，以带电的整流器为根节点进行遍历查找。（四）实时输出各设备、各导线的信息内容：拓扑分析过程中，被标记的内容包含两部分，一部分为拓扑分析中被分析到的设备和导线，另一部分为拓扑分析结果输出的依据。输出的信息内容包含交流网络中各设备和各导线的带电状态，以及带电设备的供电主所源。直流网络中各设备和各导线的带电状态；被标记则为带电状态，未被标记则为不带电状态。在上述分析方法中，所述导线已标记表示导线已经被其他拓扑分析分支分析过。在上述分析方法中，所述将导线进行标记，标记内容包括导线ID和当前分支的根节点对应的供电主所源ID；所述对当前节点进行标记，标记内容包括设备ID和当前分支的根节点对应的供电主所源ID。在上述分析方法中，所述供电主所源包括供电的主所或者变电所。本专利技术由于采用了上述模型和分析方法，同现有技术相比，具有以下有益效果：1、设备之间的连接关系以设备和导线的形式展示并输出，更加贴近实际的应用需求，数据模型的简化减少了数据量，提高了计算效率。2、不仅输出了全部设备的带电信息，同时输出了全部导线的带电信息，输出内容更加全面，符合轨道交通实际电力系统结构需求和展示需求；对于交流网络，输出供电来源，满足应用系统对各主所供电区域的展示需求。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。附图说明图1为本专利技术的方法流程图；图2为本专利技术实施例中电气连接示意图；图3为本专利技术实施例中构建的拓扑关系数据库模型图；图4为本专利技术实施例中分析方法流程图。具体实施方法参看图1，本专利技术先建立好简化版的拓扑模型，以设备和导线两种元素构建出拓扑模型的连接关系，再分别对交流网络和直流网络进行拓扑分析，最后输出带电状态和供电主所源。在本专利技术中，基于轨道交通多个应用系统的需求调研，构建了符合实际需求的表述电力连接关系的数据模型，将传统形式中以端子、连接点、设备等多元素构建的模型，抽象简化为仅仅由设备和导线两种元素构建的模型。对多端子设备、包含绕组的变压器、星状设备连接等连接形式，以特殊的转换形式进行转换。参看图2，D01、D02、D03、D04、D05、D06是常规设备节点，B01为母线设备，K01为开关刀闸设备，T01为变压器设备。模型的转换如下：1)B01为母线设备，是典型的多端子设备，对多端子进行转换；与B01连接设备为D01、D03、K01，转换为三根导线，分别为：导线ID设备1设备2B01<-->D01B01D01B01<-->K01B01K01B01<-->D03B01D03表12)D02、D03、D04构成星型连接结构；这三个设备是相互进行连接的，转换为三根导线，分别为：导线ID设备1设备2D02<-->D03D02D03D02<-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于轨道交通电力系统的拓扑模型，其特征在于，它包括设备和导线两种元素；电力系统中所有种类的设备均归属设备节点，通过设备类型进行区分，设备与设备之间通过导线进行连接；拓扑模型中的设备和导线与实际电气系统图保持一致，均以编码进行标识。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于轨道交通电力系统的拓扑模型，其特征在于，它包括设备和导线两种元素；电力系统中所有种类的设备均归属设备节点，通过设备类型进行区分，设备与设备之间通过导线进行连接；拓扑模型中的设备和导线与实际电气系统图保持一致，均以编码进行标识。


2.根据权利要求1所述用于轨道交通电力系统拓扑模型的分析方法，其步骤为：
（一）构建由设备和导线组成的拓扑模型；
（二）先后分别对交流网络和直流网络进行实时拓扑分析，分析方法包括传统链路链接法、矩阵法、深度优先搜索法、广度优先搜索法、节点融合法；
（三）以深度优先搜索法为例，其分析逻辑如下；
1）交流网络拓扑分析：
将所有电源点数据入栈，作为交流网络分析的根节点，为整体拓扑分析提供初始数据；
栈顶节点出栈；若从堆栈中获取不到节点，则交流网络拓扑分析结束；
查找与当前节点相连的所有导线，排除已标记的导线，保留未标记的导线；
查找与导线相连接的所有未标记的设备节点集合；
循环遍历找到的设备节点集合，并针对每一个设备节点进行如下操作：

判断当前节点是否归属于交流类型，若不属于，则忽略此节点进行下一节点的分析；若属于，则对当前节点进行标记；

标记完成后，判断此节点设备类型是否为整流器设备，若是则跳过此节点，开始下一设备节点的分析；

若不是整流器设备，判断设备是否为开关刀闸，若不是则对此设备节点进...

【专利技术属性】
技术研发人员：元进辉，陈建华，吴雁军，
申请(专利权)人：同方股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11