[发明专利]一种基于图计算的电力系统拓扑实时计算方法

摘要

本发明涉及一种基于图计算的电力系统拓扑实时计算方法，属于电力系统运行调度技术领域。本方法结合互联网领域最新提出的图计算技术，充分考虑以节点为中心的计算特性，将拓扑分析转化成最小值传播的过程，并通过对节点存储的数据结构和节点之间信息传递方式的设计，使得每个节点的计算仅依赖其自身节点、相邻节点和边的信息。本方法设计了节点在活跃状态和休眠状态的转换机制，最大程度减少了冗余计算。本发明方法提高了节点计算的可并行性和计算效率，克服了原有算法在拓扑检索过程中由于函数的递归和回溯产生内存占用问题。该方法可以用于能量管理系统的在线分析应用，对电力系统实时优化调度以及电力系统安全性可靠性的在线分析具有重要意义。

主权项

一种基于图计算的电力系统拓扑实时计算方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)确定电力系统中发电厂和变电站的设备连接关系，具体过程包括以下步骤：(1‑1)从电力系统的能量管理系统中实时获取发电厂和变电站设备的原始信息，设备的原始信息包括：断路器的编号和断路器两个端点的编号，刀闸的编号和刀闸两个端点的编号，断路器打开或闭合的状态信息，刀闸打开或闭合的状态信息，输电线路的编号和输电线路两个端点的编号，以及变压器绕组编号和变压器绕组两个端点的编号；(1‑2)根据上述步骤(1‑1)中所获得的断路器、刀闸、输电线路和变压器绕组四类设备的信息，生成图计算系统的第一输入文件，第一输入文件包括三个字段，格式如下：A B C各字段满足：1≤A≤2N1≤B≤2NC＝0,1,2或3其中，N为发电厂和变电站中所有设备个数，A是源节点编号，指的是断路器、刀闸、输电线路或变压器绕组的起始端点编号，B是目标节点编号，指的是断路器、刀闸、输电线路或变压器绕组的终止端点编号，C是边类型信息，指的是设备类型及打开或关闭状态，该字段共有四种数值，0代表断路器或刀闸断开，1代表断路器或刀闸闭合，2代表输电线路，3代表变压器绕组；(1‑3)对图计算系统进行初始化设置，初始化时，变量node由图计算系统自动完成，变量bus按照每个节点的编排序号由小到大依次排序，将上述第一输入文件输入到图计算系统中，每个图计算系统的节点存储node和bus两个变量，其中变量node存储设备原始信息的端点编号，包括起始端点编号和终止端点编号，变量bus存储母线编号，将图计算系统中所有节点设置为活跃状态；(1‑4)选定一个活跃节点，以该活跃节点为中心进行图的拓扑结构搜索，根据与该活跃节点相连的所有边类型信息C进行判断，若边类型信息C的值为1，则执行下述步骤(1‑5)，若边类型信息C的值为0、2或3，则执行步骤(1‑6)，遍历所有活跃节点，重复本步骤；(1‑5)上述步骤(1‑4)的设定活跃节点收集所有邻点存储的变量bus的值，从所有邻点存储的变量bus的值中找到最小bus值，将最小bus值与该设定活跃节点存储的原bus值进行比较，若最小bus值小于原bus值，则将原bus值更新为最小bus值，同时将邻点激活为活跃节点，进行步骤(1‑4)，若最小bus值大于或等于原bus值，则使该设定活跃节点转入休眠状态，成为休眠节点，进行步骤(1‑6)；(1‑6)遍历所有的活跃节点，重复步骤(1‑4)和(1‑5)，直到最小的bus值大于或等于设定活跃节点的原bus值，所有活跃节点转入休眠状态；(1‑7)输出上述休眠节点存储的设备原始信息的端点编号node与更新后的母线编号bus值的一一对应关系；(2)确定电力系统的设备连接关系，具体包括：(2‑1)根据步骤(1‑7)中输出的编号对应关系，生成图计算系统的第二输入文件包括两个字段，格式如下：fbus tbus各字段满足：1≤fbus≤2N1≤tbus≤2N其中，N为发电厂和变电站中所有设备个数，fbus为起始母线编号，tbus为终止母线编号；(2‑2)在图计算系统的每个节点存储两个变量bus和island，其中变量bus存储母线编号，变量island存储电力系统内的电气岛的编号，初始化时，母线编号bus由图计算系统自动完成，电气岛编号island则按照正整数升序依次编排序号，将第二输入文件输入到图计算系统中，将图计算系统中所有节点设置为活跃状态；(2‑3)选定一个活跃节点，以该选定活跃节点为中心进行图的拓扑结构搜索，根据与该活跃节点邻边的连接关系，收集所有邻点存储的电气岛编号island，从所有邻点的电气岛编号island值中找到最小的island值，将该最小值与选定活跃节点存储的island值进行比较，若最小island值小于选定活跃节点存储的原island值，则将原island值更新为最小island值，同时将邻点激活为活跃节点，若最小island值大于或等于选定活跃节点存储的原island值，则使该设定活跃节点转入休眠状态，成为休眠节点，进行步骤(2‑4)；(2‑4)遍历所有的活跃节点，重复步骤(2‑3)，直到最小的island值大于或等于设定活跃节点的island值，所有活跃节点转入休眠状态；(2‑5)输出图计算系统中每个节点存储的母线编号bus和电气岛编号island的一一对应关系，确定整个电力系统的实时拓扑结构。