[发明专利]一种基于图模型的中压配电网拓扑简化抽象方法

说明书

本发明公开了一种基于图模型的中压配电网拓扑简化抽象方法，利用图模型对中压配网拓扑进行建模，对中压配电网化繁为简，利用图论中的同胚变换、重边消除等技术实现原始路径、关键路径、核心路径、核心极简路径递进抽象简化，为馈线检修巡视、配网检修与调控运行和电网规划等微观、中观、宏观等应用场景提供适用的拓扑层级。本发明通过逐层抽象，在保持配网网络特性的同时有效降低配网拓扑的复杂性，从而实现馈线巡视巡检、配网转供分析以及电网规划等微观、中观、宏观各类业务场景的快速分析及可视化。

技术领域

本发明涉及一种基于图模型的中压配电网拓扑简化抽象方法，属于配电网络拓扑分析技术领域。

背景技术

配电网作为电网向用户供电的最终环节，直接影响着社会正常生产生活秩序。由于地域分散、设备庞杂，配网运维管理方式较为粗放。中压配网是由大量的馈线构成，馈线之间通过联络开关相互连接，而馈线内部则含有大量的分段开关。馈线是以断路器为根节点，配电变压器及联络开关为叶节点的树。通常情况下，分段开关常闭，联络开关常开，通过分段开关和联络开关的状态切换，可以实现配网运行方式的灵活调整。

近年来，随着配电网建设规模的不断扩大，越来越多中压线路采用多分段多联络或环形结构，配网拓扑结构日趋复杂。与此同时，配网运维、调控和规划等业务应用从粗放式管理向精益化管控逐步演进，对于清晰准确配网拓扑的依赖也在日渐提升。然而，这些业务场景需求各不相同，所需要分析计算及展示的配网区域范围也存在较大差异。

以线路日常巡检、线路高损与窃电分析为代表的微观场景，可以针对各馈线独立开展分析，分析的粒度为设备层级，要求馈线内设备元件及连接关系尽可能完整详尽；以配网计划检修、故障停电恢复等、重过载线路运行优化为代表的中观场景，需要将分析范围拓展至具有联络关系的多条馈线，分析的粒度为可通过联络/分段开关控制的馈线段，更侧重于馈线段的整体负荷特性而非设备细节，因此馈线段内构造属于可忽略的拓扑细节；以网架可靠性分析、新建变电站布点规划、网架薄弱区域升级改造为代表的宏观场景，需要对供电区域内各电压等级变电站的中压母线和馈线组成的中压配网全链路进行分析，分析的粒度为配网联络单元或馈线，更侧重于馈线联络特性，对于馈线内与联络特性无关的构造可以忽略。

微观、中观和宏观业务场景涉及供电区域范围相差较大，设备体量相差可多达3～5个数量级，对应拓扑层级的分析特性也各不相同，需通过层次化的拓扑化简抽象方法来进行降维，从而满足各类场景拓扑分析与可视化需求。

在模型存储方面，传统配网拓扑基于“连接点-端子”模型，利用关系型数据库存储设备连接信息。随着配电网规模与复杂度的增加，以及拓扑分析计算、可视化渲染时延要求的缩短，传统关系型数据库面临着性能瓶颈。本发明方法利用图论的数学理论，基于图模型的图数据库通过分布式并行计算，在应对海量、复杂关联关系的中压配电网业务场景的应用上提出了新的解决方案。

发明内容

目的：为了解决现有技术中未针对配网运维、调控和规划等业务应用对中压配电网拓扑采用差异化建模，导致分析效率低下、可视化效果不佳等问题，本发明提供一种基于图模型的中压配电网拓扑简化抽象方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于图模型的中压配电网拓扑简化抽象方法，包括如下步骤：

步骤一：获取各馈线原始单线图，基于图模型进行馈线原始路径模型构建；

步骤二：遍历各馈线原始路径模型，识别馈线主路径，对馈线主路径上的负荷节点、分岔节点、中继节点进行标注，并识别所有馈线段，对馈线段内的负荷节点、中继节点进行收缩并生成虚拟负荷节点，形成馈线关键路径模型；

步骤三：遍历各馈线关键路径模型，识别所有核心馈线段，对核心馈线段内的虚拟负荷节点、分段开关进行聚合，形成馈线核心路径模型；