一种基于图数据库的电力系统运行状态模拟构建方法及系统与流程

本发明涉及电力系统信息化，尤其涉及一种基于图数据库的电力系统运行状态模拟构建方法及系统。

背景技术：

1、电力系统状态模拟是故障反演、光伏发电计划调节、改造规划等业务开展上有重要技术支撑。然而，随着电力系统主配网一体化建设持续推进以及新能源大规模接入，大电网状态模拟建模的复杂度与实施难度显著提升。

2、一方面，配网中压线路不断延伸、低压台区拓扑逐步完善，主配网一体化状态模拟、区域级状态模拟等大电网场景下的电网设备规模持续增长，传统关系型数据库在设备查询、关联检索等环节的性能瓶颈日益突出。

3、另一方面，状态模拟结果的可视化展示存在范围与效果上的局限。当前电力系统自动成图技术仍不完善，多局限于指定区域成图，主流方式仍以人工绘制为主，成果以单线图、厂站图为主；针对网格详图、联络关系图、新能源消纳测算等专业业务场景的可视化图形支撑不足，难以实现自定义区域电网接线图的灵活展示。

4、此外，现有自动化系统中的状态模拟功能大多依赖专用状态模拟态构建，不支持多用户并行开展状态模拟置数操作，无法加载历史模型进行回溯分析，也缺少对电网图形与数据模型的在线增、删、改编辑能力，导致状态模拟应用场景受限，难以满足规划、分析类业务的精细化、实用化需求。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种基于图数据库的电力系统运行状态模拟构建方法及系统，解决当前电网系统状态模拟在场景管理、响应效率、编辑能力不足的问题。

2、技术方案：本发明所述的基于图数据库的电力系统运行状态模拟构建方法，包括：

3、构建基于图数据库的电网静态模型；

4、将电网静态模型作为数据基础，通过接入电力自动化系统断路器实时遥信变位信息及电力自动化系统一次设备的模型异动信息执行电网实时动态拓扑更新；

5、构建图数据库电网运行历史快照；

6、以历史快照或者基于电网实时动态拓扑的实时断面为基础，叠加增/删/改电网设备，构建内存投影图；

7、内存投影图引入历史、实时或者未来预测/计划运行数据，构建状态模拟运行及数据环境，结合运行分析类高级应用实现状态模拟场景。

8、进一步地，构建电网静态模型包括：读取电力系统各电压等级关系型数据库的一次设备表；基于neo4j图数据库模型结构，将所述一次设备表中的设备及其连接点号重构为点，将设备与设备连接点号的连接关系重构为边，将设备类型和连接点号类型重构为点的标签，将设备的固有属性重构为设备点的属性；基于重构得到的点、边、标签及属性，生成以设备为节点、以电气连接关系为边的电网拓扑图，形成电网静态模型。

9、进一步地，电力自动化系统一次设备的模型异动信息包括：

10、读取设备台账异动消息，若异动消息为新增，则在图数据库新增该设备的点，根据设备台账信息赋予设备点属性及设备类型标签，查询图数据库当前是否含有该设备连接点号的点，若不存在则创建该设备连接点号的点，然后创建设备与其连接点号的静态连接关系标签的边，若设备为开关类设备，则根据实时遥信状态查询结果创建动态连接关系的边，若不为开关类设备则创建动态连接关系的边；

11、若异动消息为删除，则首先删除图数据库中该设备与其节点号直接相连的所有边，然后删除该设备的点，最后判断该设备的连接点号的点在删除完设备后是否不与其他设备点存在边的连接关系，若无连接关系则删除该连接点号的点；若异动消息为修改，如果修改的台账数据为连接点号，执行删除和新增逻辑中节点号异动逻辑，否则直接修改设备点的属性数据。

12、进一步地，基于电力自动化系统一次设备的模型异动信息，当监测到新增或变更的非开关类设备时，创建该非开关类设备与其连接点号之间的静态连接关系和动态连接关系标签的边；当监测到新增或变更的开关类设备时，创建该开关类设备与其连接点号之间的静态连接关系的边，如果此时此设备的遥信状态为合，则创建该开关类设备与其连接点号之间的动态连接关系的边。

13、进一步地，执行电网实时动态拓扑更新包括：

14、读取开关类设备实时遥信状态，若开关类设备遥信状态为合且开关类设备点与其通过静态连接关系直接相连的设备连接点号点无动态连接关系标签的边，则创建该设备与其连接点号的动态连接点号的动态连接关系标签的边；

15、若开关类设备遥信状态为合且开关类设备点与其通过静态连接关系直接相连的设备连接点号点含有动态连接关系标签的边，则保持不变；

16、若开关类设备遥信状态为分且开关类设备点与其通过静态连接关系直接相连的设备连接点号点无动态连接关系标签的边，则保持不变；

17、若开关类设备遥信状态为分且开关类设备点与其通过静态连接关系直接相连的设备连接点号点含有动态连接关系标签的边，则删除该设备与其连接点号的动态连接点号的动态连接关系标签的边。

18、进一步地，构建图数据库电网运行历史快照，包括：按照既定周期，获取全网设备模型数据和运行状态数据，生成图数据库的全网数据断面文件，并将断面文件存储为历史快照。

19、进一步地，以历史快照或者实时断面为基础，叠加增/删/改电网设备，构建内存投影图包括：

20、以历史快照或实时断面中的电网设备为节点、设备间连接为边，并施加增/删/改电网设备对应的节点和边的增删操作，形成图数据；

21、通过调用图数据库原生投影过程，将图数据中的指定节点与关系类型映射到内存中，构建出全网或局部的内存投影图。

22、一种基于图数据库的电力系统状态模拟构建系统，包括：

23、模型数据初始化模块，用于图数据库模型初始断面生成；

24、电网实时动态拓扑模块，用于将电网静态模型作为数据基础，通过接入电力自动化系统断路器实时遥信变位信息及电力自动化系统一次设备的模型异动信息执行电网实时动态拓扑更新；

25、历史模型断面快照管理模块，用于周期性保存全网数据快照断面，管理其有效生命周期和数据恢复与销毁；

26、内存投影图管理模块，用于根据业务使用者需求生成、创建、销毁对应业务场景的状态模拟场景；

27、登录管理及权限模块，用于通过权限角色绑定账号、角色分配不同权限的方式控制用户的使用权力；

28、运行数据管理模块，用于管理存入系统的时序数据，包括历史运行数据管理功能、典型负荷管理功能、时序场景管理功能和天气数据管理功能；

29、状态模拟应用展示模块，提供用户和第三方业务系统可视化展示状态模拟场景数据，包括状态模拟图形加载功能、图形编辑功能、状态模拟时序数据加载功能、状态模拟计算功能和状态模拟图形保存功能。

30、一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述程序被处理器执行时实现所述的基于图数据库的电力系统运行状态模拟构建方法。

31、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的基于图数据库的电力系统运行状态模拟构建方法。

32、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：1、通过采用图数据库存储电网设备模型与拓扑连接关系，实现了模型拓扑结构表达的直观性，有效解决了传统关系型数据库在设备拓扑查询时因需要根据连接节点号遍历查询所有设备模型表而导致的资源浪费问题；2、通过状态模拟场景的创建与展示可由用户自由选取范围，不受源端系统图形文件是否存在的限制，打破了现有自动成图技术的区域局限；3、通过状态模拟场景数据支持自定义加载，模型及拓扑连接关系可灵活进行编辑操作，有效扩展了状态模拟实用化场景，满足规划分析类业务的精细化需求。