一種用于電力系統(tǒng)的分布集群式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲椒?，尤其涉及一種用于電力系統(tǒng)的分布集群式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲椒?，屬于電力系統(tǒng)調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲请娏ο到y(tǒng)仿真和動(dòng)態(tài)潮流計(jì)算、安全分析等模塊的基礎(chǔ)。它根據(jù)網(wǎng)絡(luò)元件(線路、變壓器、斷路器、開關(guān)等)的連接關(guān)系以及斷路器、開關(guān)的開合狀態(tài)，確定網(wǎng)絡(luò)元件的帶電狀態(tài)，并以不同的顏色表示，以幫助工作人員直觀地了解電力系統(tǒng)的狀態(tài)。電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲罁?jù)設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)分析電網(wǎng)供電狀態(tài)，是能量管理系統(tǒng)的一個(gè)重要功能。
[0003]在能量管理系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龅哪康氖墙Y(jié)合系統(tǒng)中的斷路器的開合狀態(tài)，根據(jù)發(fā)電機(jī)與其他設(shè)備的連通性判斷設(shè)備的帶電狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鍪蔷W(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲募夹g(shù)基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鍪褂玫氖潜闅v算法，遍歷算法的效率和輸入的規(guī)模相關(guān)，隨著規(guī)模的增大，遍歷的速度下降并且通常使用的串行處理策略導(dǎo)致計(jì)算機(jī)資源無法得到有效利用。
[0004]目前，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龉δ艽嬖谝韵聠栴}:
[0005]1.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龊透呒?jí)應(yīng)用，如潮流計(jì)算、狀態(tài)估計(jì)等高度耦合。作為監(jiān)控系統(tǒng)，更關(guān)注設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，而潮流計(jì)算等作為更進(jìn)一步的要求，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲珪r(shí)，并不需要過多的關(guān)注。
[0006]2.目前實(shí)際運(yùn)行的服務(wù)于監(jiān)視、控制的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龉δ軕?yīng)用串行算法實(shí)現(xiàn)，并在單一服務(wù)器上運(yùn)行，效率上較難滿足逐步發(fā)展、容量日益增大的電網(wǎng)拓?fù)浞治龅膶?shí)時(shí)性會(huì)K。
[0007]隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模正在不斷擴(kuò)大。針對(duì)大規(guī)模電網(wǎng)，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鲇?jì)算效率較低，未充分利用計(jì)算機(jī)資源，不能為快速而有效地對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲峁┯欣麠l件。在充分利用計(jì)算機(jī)資源的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高效率的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觯瑫r(shí)將面向高級(jí)應(yīng)用服務(wù)和面向監(jiān)控服務(wù)的拓?fù)涔δ芙怦畛蔀槿藗兊钠惹行枨蟆?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于電力系統(tǒng)的分布集群式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲椒ā?br>[0009]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案:
[0010]一種用于電力系統(tǒng)的分布集群式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲椒ǎㄈ缦虏襟E:
[0011]SI，主工作機(jī)按照電壓等級(jí)將全局電網(wǎng)劃分成多個(gè)子電網(wǎng)，結(jié)合CM模型，將每個(gè)子電網(wǎng)形成一個(gè)設(shè)備塊；
[0012]S2，從工作機(jī)通過遍歷算法將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)維護(hù)到設(shè)備塊中，構(gòu)造設(shè)備塊內(nèi)的連通情況，并修建連枝型設(shè)備；
[0013]S3，將修建完畢的設(shè)備塊進(jìn)行遍歷，統(tǒng)計(jì)設(shè)備塊的電源個(gè)數(shù)以及連枝型設(shè)備個(gè)數(shù)，并將信息儲(chǔ)存到設(shè)備塊中相應(yīng)的位置；
[0014]S4，根據(jù)開關(guān)開合情況在設(shè)備塊中進(jìn)行遍歷，保留具有連枝型設(shè)備、電源型設(shè)備的設(shè)備塊；
[0015]S5，從電源開始，在保留的設(shè)備塊中遍歷所有的連枝型設(shè)備，遍歷到的設(shè)備塊為帶電設(shè)備，沒有遍歷到的設(shè)備塊為失電設(shè)備，將最終結(jié)果合并發(fā)送到主工作機(jī)。
[0016]其中較優(yōu)地，步驟SI包括如下步驟:
[0017]S11，結(jié)合CIM模型，將全局電網(wǎng)進(jìn)行兩級(jí)劃分，形成多個(gè)子電網(wǎng)；
[0018]S12，為每個(gè)子電網(wǎng)創(chuàng)建一個(gè)鄰接表，將每個(gè)鄰接表形成一個(gè)設(shè)備塊。
[0019]其中較優(yōu)地，在步驟Sll中，所述兩級(jí)劃分中的第一級(jí)劃分為按照不同的電壓等級(jí)將全局電網(wǎng)劃分為多個(gè)子電網(wǎng)。
[0020]其中較優(yōu)地，在步驟Sll中，所述兩級(jí)劃分中的第二級(jí)劃分為將元件劃分成普通設(shè)備元件、開關(guān)類設(shè)備元件和連枝型設(shè)備元件三類。
[0021]其中較優(yōu)地，在步驟SI中，所述設(shè)備塊包括鄰接表、電源信息、連枝關(guān)系以及設(shè)備塊編號(hào)；其中，設(shè)備塊編號(hào)為索引。
[0022]其中較優(yōu)地，在步驟S2-S3中，采用并行算法，為每一個(gè)設(shè)備塊單獨(dú)分配一個(gè)線程進(jìn)行設(shè)備塊的遍歷處理。
[0023]其中較優(yōu)地，在步驟S3中，為每一個(gè)設(shè)備塊單獨(dú)分配一個(gè)線程進(jìn)行設(shè)備塊的遍歷處理包括如下步驟:
[0024]S31，為每一個(gè)設(shè)備塊單獨(dú)分配一個(gè)線程；
[0025]S32，統(tǒng)計(jì)每個(gè)設(shè)備塊中的電源個(gè)數(shù)以及連枝型設(shè)備個(gè)數(shù)；
[0026]S33，將統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行合并，并將信息儲(chǔ)存到設(shè)備塊中相應(yīng)的位置。
[0027]其中較優(yōu)地，為一個(gè)或多個(gè)設(shè)備塊分配一個(gè)所述從工作機(jī)。
[0028]其中較優(yōu)地，所述主工作機(jī)定期通過心跳的方式判斷從工作機(jī)是否正常運(yùn)行，如果某一個(gè)從工作機(jī)已經(jīng)停止運(yùn)行，所述主工作機(jī)判斷所述從工作機(jī)上是否有中間結(jié)果產(chǎn)生，如果有中間結(jié)果產(chǎn)生，將所述從工作機(jī)對(duì)應(yīng)的任務(wù)復(fù)制到新的從工作機(jī)上，由新的從工作機(jī)完成任務(wù)。
[0029]本發(fā)明所提供的用于電力系統(tǒng)的分布集群式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲椒?，從分治策略出發(fā)，再結(jié)合CIM模型的相關(guān)規(guī)范，通過將大規(guī)模的電網(wǎng)分割成為了多個(gè)小規(guī)模的子電網(wǎng)，采用分布式計(jì)算為每個(gè)子電網(wǎng)分配一個(gè)從工作機(jī)，根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)完成子電網(wǎng)的遍歷分析，將分析結(jié)果發(fā)送到主工作機(jī)，根據(jù)分析結(jié)果得到電網(wǎng)設(shè)備帶電狀態(tài)。將面向高級(jí)應(yīng)用服務(wù)和面向監(jiān)控服務(wù)的拓?fù)涔δ芙怦?，在不影響電力潮流?jì)算等應(yīng)用功能的基礎(chǔ)上提高電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)集成效率，進(jìn)而提高了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲倪\(yùn)行效率。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明所提供的分布集群式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲椒ㄖ?，電網(wǎng)設(shè)備繼承關(guān)系的示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明所提供的分布集群式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲椒ㄖ校煌瑢?dǎo)電設(shè)備的連接關(guān)系不意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明所提供的分布集群式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲椒ㄖ?，設(shè)備容器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4為本發(fā)明所提供的分布集群式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲椒ㄖ?，并發(fā)拓?fù)浞治瞿Ｐ偷氖疽鈭D；
[0034]圖5為本發(fā)明所提供的分布集群式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲椒ǖ牧鞒虉D；
[0035]圖6為本發(fā)明所提供的分布集群式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲椒ㄖ?，?duì)全局電網(wǎng)進(jìn)行分布集群式處理的流程圖；
[0036]圖7為本發(fā)明所提供的分布集群式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲椒ㄖ?，一個(gè)簡(jiǎn)單的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖8為本發(fā)明所提供的分布集群式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲椒ㄖ校瑢?shí)時(shí)數(shù)據(jù)維護(hù)到設(shè)備塊中的處理流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0039]本發(fā)明所提供的用于電力系統(tǒng)的分布集群式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲椒?，結(jié)合電網(wǎng)CIM模型，基于智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)，提出了結(jié)合分治策略，以面向設(shè)備建模的分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇桨?，解決了算法由面向計(jì)算到面向監(jiān)控的轉(zhuǎn)變，可以大大提高地(縣)級(jí)調(diào)度電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的集成效率。
[0040]其中，電網(wǎng)CM模型是目前電網(wǎng)設(shè)備描述通常應(yīng)用的公用信息模型。在整個(gè)的CM模型中，有兩個(gè)內(nèi)容層次:一個(gè)是以電力系統(tǒng)資源類為中心，關(guān)注這些資源的本身的參數(shù)(如電容的電導(dǎo)和電納)、關(guān)聯(lián)的參數(shù)(例如開關(guān)一端的電流)和所屬的關(guān)系；另一個(gè)是以連接端為中心，建立了傳導(dǎo)設(shè)備的連接關(guān)系，從而形成了拓?fù)?。在本發(fā)明中重點(diǎn)關(guān)注后一層次。
[0041]從CIM模型的基類電力系統(tǒng)資源(PSR)類，抽象繼承下來的子類分別代表不同的電力設(shè)備實(shí)體，如線路、斷路器、變壓器、母線、變電站等如圖1所示。類和類之間的關(guān)聯(lián)在圖中表示。連接端類是一個(gè)重要的類，每個(gè)傳導(dǎo)設(shè)備包含若干個(gè)連接端。這些連接端表示了這些傳導(dǎo)設(shè)備空間上的聯(lián)系。在拓?fù)浒行枰B接端把傳導(dǎo)設(shè)備和其他對(duì)象聯(lián)系到一起，形成拓?fù)潢P(guān)系。
[0042]連接關(guān)系模型采用CIM模型中定義的端點(diǎn)和連接點(diǎn)模型來表示。導(dǎo)電設(shè)備具有不同數(shù)量的端子，端子為導(dǎo)電設(shè)備對(duì)外的電氣接口。同時(shí)CIM模型還提出了設(shè)備容器的概念，它描述了一種組織和命名設(shè)備的方法。如圖2所示。
[0043]在CIM模型中定義，拓?fù)浞治鼋⒐?jié)點(diǎn)與拓?fù)涔?jié)點(diǎn)、拓?fù)涔?jié)點(diǎn)與拓?fù)鋶u之間的聚集關(guān)系，如圖3所不。
[0044]這種建模方式和目前常用的計(jì)算母線分析的思路是完全一致的，即將閉合開關(guān)兩端連接節(jié)點(diǎn)合并后形成母線/支路模型，該模型是基于拓?fù)涔?jié)點(diǎn)類的模型，主要用于網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用。然而，作為穩(wěn)態(tài)監(jiān)控則更關(guān)心開關(guān)狀態(tài)對(duì)網(wǎng)絡(luò)連通關(guān)系的影響，應(yīng)用開關(guān)/節(jié)點(diǎn)模型更為方便。至此，應(yīng)用CIM模型完成了對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鰡栴}的抽象。
[0045]分治策略應(yīng)用遞歸的思想，在每一個(gè)層次的遞歸中應(yīng)用如下三個(gè)步驟:
[0046]I)分解步驟:將問題劃分為一些子問題，子問題的形式與原問題一樣，只是規(guī)模更小。
[0047]2)解決步驟:遞歸地求解出子問題