[发明专利]基于Neo4j的配电网电压暂降故障定位及其可视化系统

说明书

本发明公开了基于Neo4j的配电网电压暂降故障定位及其可视化系统，用于解决上述现有技术中存在的技术问题之一，如：发生电压暂降后，需要快速掌握电压暂降扰动源定位。同时，电压暂降分析需要对电网海量监测信息下进行实时拓扑分析。然而，电网数据的实时性及储存效率是亟需解决的关键技术难题。通过Neo4j图数据库对电网拓扑结构及其连接关系的配电网空间数据、配电网实时电压数据、地理环境数据进行存储，从而进行配电网故障定位相关的电力图计算。通过Neo4j图数据库的交互式查询设计的人机界面，实现电压暂降故障定位的可视化展示。

技术领域

本发明属于配电网供配电技术领域，具体涉及基于Neo4j的配电网电压暂降故障定位及其可视化系统。

背景技术

电压暂降是电网正常运行中不可避免的电压暂态现象。随着电网向自动化和数字化的快速发展，越来越多的敏感性设备得到了广泛的应用，使得电压暂降逐渐突出。配电网处于电力系统末端，设备类别多、运行方式多变。电压暂降事件给配电网造成的经济损失巨大。发生电压暂降后，需要快速掌握电压暂降扰动源定位。同时，电压暂降分析需要对电网海量监测信息下进行实时拓扑分析。然而，电网数据的实时性及储存效率是亟需解决的关键技术难题。

目前，国内外已经用图数据库和图形计算在电力系统中的应用展开了研究。图数据库是以“节点”表示实体、“边”表示实体之间的关联关系，可实现对复杂关联关系海量数据分布式存储和并行处理的数据库。配电网本质上也是一个图形，通过适当地定义节点和边，可以将配电网建模为图数据库中的图模型。

因此，现阶段亟需将Neo4j图数据库适用于大量数据的配电网电压暂降故障定位及其可视化展示。

发明内容

本发明目的在于提供基于Neo4j的配电网电压暂降故障定位及其可视化系统，用于解决上述现有技术中存在的技术问题之一，如：发生电压暂降后，需要快速掌握电压暂降扰动源定位。同时，电压暂降分析需要对电网海量监测信息下进行实时拓扑分析。然而，电网数据的实时性及储存效率是亟需解决的关键技术难题。通过Neo4j图数据库对电网拓扑结构及其连接关系的配电网空间数据、配电网实时电压数据、地理环境数据进行存储，从而进行配电网故障定位相关的电力图计算。通过Neo4j图数据库的交互式查询设计的人机界面，实现电压暂降故障定位的可视化展示。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

基于Neo4j的配电网电压暂降故障定位及其可视化系统，其特征在于，分为以下三个层次，

第一层是数据管理层；利用Neo4j图数据库对配电网实时电压数据、CIM/E配电网模型数据、地理环境数据进行存储；通过存储的各类数据将配电网网络建模为图模型；

第二层为电压暂降故障定位系统相关计算函数层；在图计算平台的基础上，针对电压暂降故障定位系统应用功能的特点，提出对应的电力图计算函数；

第三层为电压暂降故障定位系统的应用层；在电压暂降故障定位系统上，基于图数据库中的各类电力图计算函数，按照图数据库查询方式组织的应用层，为电压暂降提供各类分析计算、电压暂降故障定位与展示。

进一步的，其中，在第三层的电压暂降故障定位之前，还需要合理配置监测点，使得这些监测点的可观测区域组合能够覆盖全网，具体如下：

系统全部节点的可观测区域可以用一个N*F阶的0-1矩阵M表示，称之为可观测矩阵，其元素为：

式中，N表示系统节点数，F表示系统故障点数，V_ij表示故障点j发生故障时i节点的电压，V_t表示电压暂降临界值，M_ij＝1表示节点i发生电压暂降；

首先分析对称短路故障，设m为监测点、f为故障点，则三相短路故障下的监测点m的电压为：