一种基于图数据库的电网拓扑版本管理工具及方法与流程

1.本发明涉及电网拓扑分析技术领域，具体的说是一种基于图数据库的电网拓扑版本管理工具及方法。


背景技术：

2.电网实时拓扑在电力系统中占有非常重要的地位，是电力系统运行分析统筹规划的依据。电网实时拓扑能够为电网实时故障分析包括故障定位、故障隔离以及线路转供方案制定提供基础。电网实时拓扑提供线变关系查询服务，为电网在正常和故障情况下负荷分析提供基础。随着企业中台技术的不断演变，电网实时拓扑作为电网企业重要的公共服务，逐渐成为电网实时运行监控和分析的的主要基础服务。由于电网具体点多面广、异动频繁等特点，电网实时拓扑的实时性、准确性以及连续性成为一个难点，提供实时准确的电网实时拓扑服务已成为当前亟待解决的问题。
3.近年来，图数据库在电网实时拓扑分析领域取得了巨大进步。图数据库最初的概念来源于图论，是近年来兴起的一种源于互联网海量数据并行处理的新型数据库，其数据模型可以直观表达电网拓扑结构并容易实现并行化的遍历查询，因此将图数据库应用于电力系统分析有望提高大规模电力系统海量数据处理的计算效率。学术界已有学者对此进行了研究，周爱华等2018年发表了相关研究成果《基于图数据库的电网拓扑分析技术研究》；黄华等2019年在电力系统自动化发表了《基于图数据库的电网cim/e模型构建及网络拓扑》，国外学术会议也有相关成果发表。但是目前针对电网实时拓扑版本的管理研究和应用较少。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于图数据库的电网拓扑版本管理工具及方法，实现电网实时拓扑的历史版本管理，实现电网实时拓扑的连续性。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：本发明提供一种基于图数据库的电网拓扑版本管理工具，包括拓扑分析引擎，图数据库和版本管理引擎；所述拓扑分析引擎用于构建配电网静态拓扑结构以及对电网设备状态及增量变动信息进行捕获分析；所述图数据库用于基于配电网静态拓扑结构生成配电网拓扑基本版本，以及基于增量变动信息生成线路拓扑版本；所述版本管理引擎用于存储配电网拓扑基本版本及线路拓扑版本。
6.进一步的，所述拓扑分析引擎运行于省公司云平台中，所述云平台上集成全省各地市配电网中压线路模型和静态拓扑数据。
7.进一步的，所述拓扑分析引擎包括拓扑模型模块，增量模型模块和变位处理模块；所述拓扑模型模块用于通过web服务接口从电网生产管理系统获取各地市电力公
司初始的中压线路模型和静态拓扑数据，构建全省中压配电网静态拓扑结构；所述变位处理模块用于实时侦听电网设备的实时状态的变化情况；所述增量模型模块用于实时捕获中压线路模型异动消息，生成增量变动信息。
8.进一步的，所述图数据库具体用于，基于全省中压配电网静态拓扑结构生成配电网静态基础拓扑模型版本；将电网设备的实时状态变化叠加到所述配电网静态基础拓扑模型版本生成配电网实时拓扑基本版本。
9.进一步的，所述图数据库具体用于，根据增量变动信息生成线路拓扑版本。
10.进一步的，所述版本管理引擎用于，定期或手动触发电网拓扑模型版本保存，将当前配电网拓扑模型断面保存至版本数据库。
11.进一步的，第一次保存全量配电网实时拓扑基本版本，第二次及以后只保存线路拓扑版本。
12.进一步的，所述版本管理引擎用于，建立配电网拓扑版本读取机制，将某一个配电网线路从指定的历史线路拓扑版本自动播放至最新版本。
13.进一步的，所述版本管理引擎用于，将某一个配电网线路的任意两个历史线路拓扑版本进行拓扑结构比对，给出差异点。
14.本发明还提供一种基于图数据库的电网拓扑版本管理方法，包括：从电网生产管理系统获取各地市电力公司初始的中压线路模型和静态拓扑数据，构建全省中压配电网静态拓扑结构；基于全省中压配电网静态拓扑结构生成配电网静态基础拓扑模型版本；实时侦听电网设备的实时状态的变化情况，并将变化情况叠加到所述配电网静态基础拓扑模版本生成配电网实时拓扑基本版本并保存；实时捕获配电网中压线路模型异动消息生成增量变动信息，根据增量变动信息生成线路拓扑版本并保存。
15.本发明的有益效果为：本发明提供一种基于图数据库的电网拓扑版本管理工具及方法，基于图数据库生成配电网实时拓扑基本版本，考虑模型异动信息、电网设备状态实时变化信息，生成线路拓扑版本，实现了大规模电网实时拓扑的版本管理的可行性以及电网实时拓扑版本连续保存和管理。
附图说明
16.图1是电网实时拓扑分析架构图；图2 是本发明中电网拓扑版本管理引擎示意图；图3 为本发明中基于图数据库的某条线路的拓扑版本可视化显示。
具体实施方式
17.下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
18.本发明的一个实施例提供一种基于图数据库的电网拓扑版本管理工具，如图1所示，采用拓扑分析引擎和版本管理引擎双引擎机制，具体如下：拓扑分析引擎用于构建配电网静态拓扑结构以及对电网设备状态及增量变动信息进行捕获分析。
19.图数据库用于基于配电网静态拓扑结构生成配电网拓扑基本版本，以及基于增量变动信息生成线路拓扑版本。
20.版本管理引擎用于存储配电网拓扑基本版本及线路拓扑版本。
21.拓扑分析引擎包括拓扑模型模块，增量模型模块和变位处理模块。
22.本发明实施例中拓扑分析引擎运行于省公司云平台中，在拓扑分析引擎所在云平台上集成全省各地市配电网中压线路模型和静态拓扑数据，构建全省中压配电网静态拓扑网架结构。
23.地市配电网中压线路模型和静态拓扑数据一般来源于电网生产管理系统（pms），拓扑模型模块通过web服务接口从pms系统获取各地市电力公司初始的中压线路模型和静态拓扑数据，构建全省中压配电网静态拓扑网架结构作为电网基础实时拓扑基础。
24.将初始的中压线路模型和静态拓扑数据输入到图数据库中生成配电网静态基础拓扑模型版本。
25.本发明实施例中，变位处理模块用于实时侦听配电自动化系统中电网设备的实时状态的变化情况，并将变化信息输入至图数据库中。图数据库将电网设备的实时状态变化情况叠加到静态基础拓扑模型生成实时拓扑基本版本。
26.本发明实施例中，增量模型模块用于实时捕获中压线路模型异动消息，生成增量变动信息输入至图数据库中，确保电网实时拓扑和实际情况一致。图数据库将每次线路模型异动作为一个线路拓扑版本。
27.参见图2，版本管理引擎用于存储配电网拓扑基本版本及线路拓扑版本，版本数据库分为2个分支，基础版本分支和研究版本分支。其中基础版本按照电网实际的变化情况进行版本保存，研究分支基于基础版本进行规划研究，添加、删除、修改电网网架结构后保存为对应基本版本的研究版本。
28.本发明实施例中，版本管理引擎用于，建立电网拓扑模型版本管理机制，定期或手动触发电网拓扑模型版本保存功能，将当前电网拓扑模型断面保存至文件系统。
29.周期性或可触发式的保存整个配电网的拓扑模型断面，由于配电网点多面广，全量拓扑模型数据量很大，存储耗费时间和空间，因此采用增量保存机制，即第一次保存全量电网拓扑基本版本，第二次及以后的版本只保存增量变化的信息，即线路版本，可以大大缩小保存时间及空间。
30.本发明实施例中，版本管理引擎还用于，建立电网拓扑模型历史版本读取机制，将某一个配电网线路从指定的历史版本自动播放至最新版本，可以直观观察到配电网的建设变化情况以及实际的运行情况，为配电
网的规划建设和调度提供了良好的研究基础。如图3所示为某条线路的拓扑版本的可视化显示效果，圆圈节点代表电力设备，包括主网开关、馈线段、配网开关、配网母线、配网变压器、配网负荷等，节点之间是拓扑连接关系。
31.版本管理引擎还用于，将某一个配电网线路的任意两个历史版本进行拓扑结构比对，给出其中的差异点，分析电网拓扑模型断面的连续变化情况。
32.本发明的另一个实施例提供一种基于图数据库的电网拓扑版本管理方法，包括如下步骤：1）从电网生产管理系统获取电网拓扑模型输入至图数据库生成静态基础拓扑模型版本。2）由于电网拓扑模型需要依赖电网设备的实时状态，主要包括电网开关的分合状态，需要实时侦听配电自动化系统中电网设备的实时状态的变化情况，并将变化情况叠加到静态基础拓扑模型后成为实时拓扑基本版本。
33.3）实时捕获电网线路拓扑模型异动消息，将每次线路模型异动作为一个线路版本进行保存。
34.本发明实施例中，电网设备的实时状态获取是指：电网实时拓扑引擎需要实时获取配网设备的实时运行状态，需要从配电自动化系统订阅配网设备的实时状态变化消息，受各种因素影响，会出现数据丢失的情况，需要支持补召功能，防止设备状态丢失。
35.本发明实施例中，实时捕获电网拓扑模型异动消息是指：配电网由于自身特性，处于供电环节，随着经济发展，经常发生新投异动，导致配电网线路拓扑结构发生变化，因此，电网实时拓扑引擎需要实时捕获线路拓扑模型异动消息，确保电网实时拓扑和实际情况一致，通过图数据库将每次拓扑模型异动作为一个线路版本进行保存。
36.基于图数据库的电网拓扑版本管理方法，还包括：周期性或可触发式的保存电网拓扑模型版本保存功能，将当前电网拓扑模型断面保存至文件系统。第一次保存全量电网拓扑模型，第二次及以后的版本只保存增量变化的信息。
37.基于图数据库的电网拓扑版本管理方法，还包括：建立电网拓扑模型历史版本读取机制，将某一个配电网线路从指定的历史版本自动播放至最新版本，可以直观观察到配电网的建设变化情况以及实际的运行情况，为配电网的规划建设和调度提供了良好的研究基础。
38.基于图数据库的电网拓扑版本管理方法，还包括：将某一个配电网线路的任意两个历史版本进行拓扑结构比对，给出其中的差异点，分析电网拓扑模型断面的连续变化情况。
39.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd
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rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
40.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
41.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
42.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
43.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。