[发明专利]一种配网模型的抽象校验方法

权利要求书

1.一种配网模型的抽象校验方法，其特征在于，设计了一种抽象数学模型基于IEC61970的配电网模型文件的格式和模式检查，对配电网模型文件进行XML格式文件检查,是否符合XML语法的标准和要求，用以描述电网的拓扑结构(点线模型)，在抽象数据模型中将站房和T接点抽象为拓扑点,将拓扑点间的连接抽象为拓扑连接线，在点线模型中,没有设备的描述,开关、刀闸、馈线段导电设备将被略去,以图形的方式生动形象实现局部分析，分析结果保存为EXCEL文件格式,每页的分析结果按照分区、馈线或厂站进行逐级分层展示,分析结果清晰易懂，拓扑分析结果分为拓扑成环错误、母线直连错误、拓扑孤岛错误，每页的分析结果按照馈线设备逐级分展展示,分析结果可保存为EXCEL文件格式，模型的电网拓扑数据与模型的电网逻辑描述相比更加难以理解,不易用文字语言的方式进行表述,更适合于用图形化的形式展示，在模型拓扑查错误分析中,首先将复杂的配电网络结构进行数学模型的高度抽象,然后采用全网拓扑分析与局部拓扑分析相结合的方式,精准的查找出模型中的拓扑联络错误。可视化手段使得不需要阅读复杂的文字信息,通过图形可快速高效的理解拓扑分析结果，本项目解决了CIM模型文件难以阅读不易查觉模型中存在的错误的问题,将复杂的XML语言用易读的可视化的手段进行展示。解决了图形与模型不匹配所见非所得的问题，在本专利中配电网主站的网络模型校核总体分为三个步骤1总体框架、2校核项目、3核心算法。

2.根据权利要求1所述一种配网模型的抽象校验方法，其特征在于，其所述1总体框架包括网络模型校核主要针对配电网数据采集与监控(SCADA)模型对象,步骤一通过配电网模型抽取完成校核对象数据初始化及待校核层次拓扑模型的构建；步骤二针对已构建好层次拓扑模型提供各种校核算法并进行必要的信息更新及消息通知；步骤三主要是面向其他配电网应用层面,由消息中心推送配电网网络模型的变化及校核结果信息，

从层次逻辑上看,基于配电网主站的网络模型校核设计可分为数据存储层、算法服务层及校核应用层三个逻辑分层，

数据存储层主要描述网络模型的校核对象,主要包括EMS中的厂站、母线、断路器、刀闸及配电网管理系统(DMS)中的馈线、开关站、配电网母线、配电网开关、配变、负荷.数据存储层通过配电网主站的数据访问接口为算法服务层提供数据支撑；算法服务层主要提供网络模型校核算法中涉及的各种统计服务、拓扑服务、日志服务、图形服务；校核应用层主要展现了基于配电网主站的网络模型校核的具体应用,包括属性校核、简单拓扑校核、拓扑校核及模型变化校核。

3.根据权利要求1所述一种配网模型的抽象校验方法，其特征在于，所述2校核项目包括属性校核、简单拓扑校核、拓扑校核和变化校核，属性校核基于设备属性信息及层次结构，其项目包括变电站馈线数量1000、同名、同编号设备1001、站内母线1003、开关设备1004电压等级为空的设备1003、节点号等于1的设备1004；

简单拓扑校核的依据是基于设备基础模型信息及拓扑结构直接统计，其项目包括站内未与母线相连设备2000、未拼接配电网设备的主网负荷2001、一端连接设备不小于3的开关2003、一端连接设备不小于3的配变2004、两端都连接设备的配变2005、线路末端设备的开关2006；

拓扑校核基于设备基础模型信息及拓扑结构和层次结构拓扑搜索，其项目包括形成环网的出线开关对3000、无电源点的配电网设3001、成环的线路集合3002、同馈线下电压等级不同的设备集合3003；

变化校核基于两个相邻时间断面下的网络模型拓扑结构及层次结构其项目包括，不同时间层次结构变化开关4000、不同时间拓扑结构变化开关4001、不同时间层次结构变化馈线段4002、不同时间拓扑结构变化馈线段4003；

四类校核项目紧紧围绕配电网自动化及调度业务由浅到深地实现网络模型的一体化整体检查,

属性校核从调度关注的设备名称、编号、电压等级等属性方法,统计分析出相关异常,保证网络模型的设备属性完整性；简单拓扑校核则从系统建模的角度检查设备是否建模及建模是否正确,实现系统建模的一致性检查；与简单拓扑校核不同,拓扑校核则基于拓扑搜索服务校核系统模型的拓扑连通性；变化校核则是结合两个时间断面的模型数据,进行对比分析,检查设备层次关系及拓扑关系的异动,有效跟踪设备的时序变化情况。

4.根据权利要求1所述一种配网模型的抽象校验方法，其特征在于，基于三层设计架构,针对四种校核项的具体特征设计对应的算法实现.利用在数据构建阶段生成的设备信息及设备间拓扑结构、层次结构,统计分析数据完整性及拓扑正确性等内容；同时对新构建的模型与上一时间周期模型数据进行对比分析,得到层次、拓扑的具体变化,并将变化结果通知各应用程序，

3.1属性校核

校核同名不同编号、同编号不同名设备的算法描述如下，

1)构建待校核的配电网设备(配电网开关),以设备编号为主键、名称为值,构建邻接表；

2)构建待校核的配电网设备(配电网开关),以设备名称为主键、编号为值,构建邻接表；

3)遍历邻接表T1,对每个主键key获得对应的值链表List；

4)遍历链表List,对每个名称name,检查是否相同,不同则记为同编号不同名称S1；

5)遍历邻接表T2,对每个主键key获得对应的值链表List；

6)遍历链表List,对每个编号no,检查是否相同,不同则记为同名称不同编号S2，

校核配电网设备中电压等级为空的算法描述如下

1)构建待校核的配电网设备(配电网开关、馈线段、配变、负荷、配电网母线等)集合S；

2)遍历所有已维护的电压等级集合V；

3)对集合S中的每个设备对象d,检查其电压等级属性域v,如果v∈V,则合法,否则记录为电压等级异常集合E；

通过属性校核可全局汇总自动化、调度运行人员所关注重点信息(例如:设备名称、设备编码、电压等级等)的异常概况,针对设备名称、编码重复、电压等级缺失异常提供具体设备的定位、维护等手段，

3.2简单拓扑校核

校核未拼接配电网设备的主网负荷的算法描述如下

1)构建待校核的主网负荷集合,以节点号为主键、ID为值构建映射L；

2)构建所有根馈线段集合,以节点号为主键、ID为值构建映射S；

3)遍历L,对每个元素key,检查S是否包含key,如果S不能包含key,则记录为未能与配电网拼接上的负荷集合U；

校核一端连接设备不小于3的配电网开关的算法描述如下

1)构建全网设备模型集合,以节点号为主键、设备ID为值构建映射M；

2)构建待校核的配电网开关,以节点号为主键、设备ID为值构建映射C；

3)遍历C,对每个开关对象两侧的节点号n1,n2,检查集合M包含n1,n2的设备集合S1,S2,如果S1或S2的长度大于2则记录为任何一端连接设备不小于3的配电网开关集合N；

简单拓扑校核主要用于判断设备的建模情况,根据设备的节点号直接判断各类设备是否建模及建模是否正确,及时汇总未建模或建模异常的设备集，

3.3拓扑校核

校核形成环网的出线开关对的算法描述如下

1)构建待校核的出线开关集合B；

2)遍历集合B,以每个出线开关b为起点,通过拓扑宽度优先搜索算法,依次向外遍历,如果遍历到其他出线开关b′,并且V不包含b′,则记录<b,b′>为环网对,并记录b为已访问过(V)，

校核成环的线路集合的算法描述如下

1)构建待校核的出线开关集合B；

2)对实时断面情况,获取当前断面的开关遥信状态State；

3)遍历集合B,以每个出线开关b为起点,基于开关断面State通过拓扑深度优先搜索算法,依次遍历并记录每个设备的前序设备对象preMap,并记录已访问过的设备V；

4)如果通过一个设备d可以搜索到另一个设备d′,并且d′已访问过(d′∈V),则存在环路,通过preMap回溯整个环路路径。

拓扑校核从网络模型拓扑连通性方面整体校核系统模型连接概况,主要包括环路校核、电源点校核,可有效检查出拓扑孤岛情况，

3.4变化校核

1.校核不同时间层次结构变化开关的算法描述如下

1)构建待校核的不同时间断面的配电网设备集合(配电网开关、配电网母线、馈线段、配变、配电网负荷、配电网站房)M1,M2；

2)遍历集合M2,对任何一个设备d,检查其所属开关站、所属馈线与其在M1中的设备d′有无变化,有变化的则记录为C，

2.校核不同时间拓扑结构变化开关的算法描述如下

1)构建待校核的不同时间断面的配电网设备集合(配电网开关、配电网母线、馈线段、配变、配电网负荷),以设备ID为主键,直接相连的其他设备集合为值构建M1M2；

2)遍历集合M2,对任何一个设备d,检查其关联的设备集合S2与其在M1中的设备d′关联的设备集合S1有无变化,有变化的则记录为C；

变化校核基于不同时间断面分析设备层次关系和拓扑关系的变化情况,主要针对设备的异动过程进行校核。