一种基于数据融合的电网拓扑分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于数据融合的电网拓扑分析方法，步骤包括：获取电网的CIM数据和SCADA数据；对CIM数据和SCADA数据进行数据一致性处理；对CIM数据和SCADA数据进行拓扑分析；针对拓扑分析结果提取数据模型，数据模型包括拓扑节点、电气元件、电气岛三个模块，电气岛包括同一个电气岛的所有电气元件的电气元件ID；拓扑节点为拓扑分析结果的逻辑节点；电气元件包括该电气元件端点的拓扑节点号以及逻辑相连的电气元件；将数据模型发布。本发明专利技术整合了电网CIM模型与SCADA系统数据，能够实时进行电网的拓扑分析且将分析的结果根据IEC61970的格式提出了具体的数据模型，通过该数据模型能够将数据提供给多个厂商共同使用，实现了数据“大粒度”的共享、节约了大量资源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统高级分析所需的电网拓扑分析方法，具体涉及一种基于数据融合的电网拓扑分析方法。
技术介绍
拓扑分析是电力仿真和电力系统所有网络分析应用的基础。电网的状态估计、潮流计算、电压凹陷域分析、电网扰动源识别等高级应用，全部都基于电网拓扑分析的结果。只有准确、快速地对整个电网进行分析，才能更加高效地进行高级应用与分析。在许多高级分析中，都需要进行拓扑分析，而大多数的做法都是在各系统内部进行拓扑分析，而不是采用统一的数据模型或仅由某一个系统进行拓扑分析，将拓扑分析的结果提供给其他各高级分析所用。此外，各厂商所得拓扑分析的结果，对于其他厂商来说，并不能直接使用。因此，上述问题给数据集成、系统集成与系统升级均带来诸多不便，造成大量的重复计算与资源浪费。为了实现资源的共享，国际电工委员会提出了IEC61970标准，这样可以便于集成来自不同厂商的能量管理系统(EMS)，便于将EMS与调度中心内的其他系统互联，以及便于实现不同调度中心EMS之间的模型交换。因此，基于IEC61970标准的数据模型，可以方便各系统间的数据集成，实现电网拓扑分析结果的共享。电网拓扑分析需要电网的公用信息模型(CIM)数据以及电网实时SCADA数据。电网CIM模型数据描述了整个电网的各电气元件的静态连接关系以及各电气元件的参数属性。SCADA系统中记录了实时的电网运行参数，包括电气元件的电压、电流等属性。将CIM模型数据与SCADA数据相结合，进行拓扑分析，则可以分析出电网的实时结构，从而为高级分析应用提供服务。CIM数据只描述了网络的静态信息，即各电器元件的属性参数以及连接关系，不能反映网络的实时拓扑状态；而SCADA数据则只是描述了各时间片段中各电气元件的运行参数，不能体现网络中各电气元件的连接情况等。所以，只有将CIM数据与SCADA数据进行有效的结合，然后进行拓扑分析，得到的拓扑分析结果不仅能够体现各电器元件的属性参数以及连接关系，而且还能反映各时间片段中各电气元件的运行参数，进而全部了解整个电网的运行情况。目前，大部分区域电网都建立了各自的电网静态CIM模型，但是该CIM模型与外部系统的交互很少，并没有真正实现资源共享。同时，建立的电网静态CIM模型数据规模过大，电气元件与变电站的所属关系、电气元件的连接关系等并不能直接体现。因此，在应用时需要对原始的静态CIM模型数据进行一定的处理。SCADA系统应用已经十分普及。该系统用于监测电网中各主要电气元件实时运行的数据，实现电网的监控管理。同时，SCADA系统的监测数据可以用于电网拓扑分析，为电力系统高级分析应用提供支持。目前，SCADA系统更多是供电网调度部门使用，随着信息技术的发展和智能电网建设的深入，SCADA监测数据可以发挥更大的作用。实现电网拓扑分析需要电网静态CIM模型与SCADA系统的数据融合。然而，在实际应用中，这两个系统往往是由不同厂商开发的，对于同一个电气元件的唯一标示ID却是不同的，给分析造成了很大的不便。若要综合两个系统的数据统一进行拓扑分析和高级应用则需要将两个系统进行标志的统一。综上所述，电网拓扑分析的数据一致性非常重要。它体现在两个方面：一是拓扑分析的源数据的一致性，即不同的SCADA之间、不同的CIM数据之间以及SCADA与CIM之间的数据一致性；另一个就是拓扑分析结果一致性，提供统一的、标准的分析结果数据，为所有的应用提供一致的分析结果数据。要实现电网拓扑分析数据一致性，采用IEC61970标准是最好的选择。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种整合了电网CIM模型与SCADA系统数据，能够实时进行电网的拓扑分析且将分析的结果根据IEC61970的格式提出了具体的数据模型，通过该数据模型能够将数据提供给多个厂商共同使用，实现了数据“大粒度”的共享、节约了大量资源的基于数据融合的电网拓扑分析方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种基于数据融合的电网拓扑分析方法，步骤包括：1)从电网的CIM模型中取出CIM数据，将CIM数据按照IEC61970标准解析得到各电气元件的信息；从电网的SCADA系统中取出包含各电气元件在指定时刻的运行信息的SCADA数据，所述CIM数据和SCADA数据之间通过各电气元件的ID相互对应；2)对CIM数据和SCADA数据进行数据一致性处理，使得CIM数据和SCADA数据中的同一电气元件具有相同的ID；3)对CIM数据和SCADA数据进行拓扑分析；4)针对拓扑分析结果提取基于IEC61970标准的数据模型，所述基于IEC61970标准的数据模型包括拓扑节点、电气元件、电气岛三个模块，电气岛包括属于同一个电气岛的所有电气元件的电气元件ID；拓扑节点为拓扑分析结果的逻辑节点，拓扑节点直接与一个或多个电气元件相连，拓扑节点具有的属性包括拓扑节点号、电压等级、所属电气岛；电气元件包括该电气元件端点的拓扑节点号以及电网中与该电气元件逻辑上直接相连在一起的电气元件；5)将所述基于IEC61970标准的数据模型通过指定的数据交换方式发布。优选地，所述步骤3)的详细步骤包括：3.1)将CIM数据中取出各电气元件的信息存入指定的表格DataTable1中，将SCADA数据中取出各电气元件的信息存入指定的表格DataTable2中；3.2)表格DataTable1中开关和断路器在表格DataTable2中都有该时刻的开闭状态，根据表格DataTable2中的信息，将表格DataTable1中所有断开的开关和断路器的信息删除；3.3)建立列表List与列表ListCNTN，将从表格DataTable1中删除的开关与断路器的节点信息<firstCN,rearCN>信息加入到列表ListCNCN中，其中firstCN表示节点的首端CN，rearCN表示节点的末端CN；3.4)使用预设的搜索算法将直接相连的开关和断路器节点CN全部用同一个TN替换，并且将对应的<CN,TN>加入到列表ListCNTN中；3.5)针对线路节点信息<firstCN,rearCN>、绕组节点信息<firstCN,rearCN>、电抗器节点信息<firstCN,rearCN>、母线节点信息CN、发电机节点信息CN、电容器节点信息CN，如果有CN节点有对应的TN则用对应的TN替代，否则为该CN节点生成新的TN’，并且将关系<CN,TN’>加入到列表ListCNTN中；3.6)得到记录了电网中所有电气元件CN节点和新生成的TN之间对应关系的列表ListCNTN，判定对应同样的TN的所有CN节点属于同一个逻辑节点且等效于直接相连；3.7)将所有双节点电气元件的节点信息<firstCN,rearCN>全部用ListCNTN中对应的TN替换，将替换后的结果用<firstTN,rearTN>表示，并存入列表ListTNTN。3.8)编辑列表ListTNTN，将整个电网分成一个或多个电气岛，对各个电气岛内的TN进行统一编号；3.9)拓扑分析结束，得到包括了各电气岛以及各电气元件的属性信息、SCADA数据以及连接关系的拓扑分析结果。优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于数据融合的电网拓扑分析方法，其特征在于步骤包括：1)从电网的CIM模型中取出CIM数据，将CIM数据按照IEC61970标准解析得到各电气元件的信息；从电网的SCADA系统中取出包含各电气元件在指定时刻的运行信息的SCADA数据，所述CIM数据和SCADA数据之间通过各电气元件的ID相互对应；2)对CIM数据和SCADA数据进行数据一致性处理，使得CIM数据和SCADA数据中的同一电气元件具有相同的ID；3)对CIM数据和SCADA数据进行拓扑分析；4)针对拓扑分析结果提取基于IEC61970标准的数据模型，所述基于IEC61970标准的数据模型包括拓扑节点、电气元件、电气岛三个模块，电气岛包括属于同一个电气岛的所有电气元件的电气元件ID；拓扑节点为拓扑分析结果的逻辑节点，拓扑节点直接与一个或多个电气元件相连，拓扑节点具有的属性包括拓扑节点号、电压等级、所属电气岛；电气元件包括该电气元件端点的拓扑节点号以及电网中与该电气元件逻辑上直接相连在一起的电气元件；5)将所述基于IEC61970标准的数据模型通过指定的数据交换方式发布。

【技术特征摘要】
1.一种基于数据融合的电网拓扑分析方法，其特征在于步骤包括：1)从电网的CIM模型中取出CIM数据，将CIM数据按照IEC61970标准解析得到各电气元件的信息；从电网的SCADA系统中取出包含各电气元件在指定时刻的运行信息的SCADA数据，所述CIM数据和SCADA数据之间通过各电气元件的ID相互对应；2)对CIM数据和SCADA数据进行数据一致性处理，使得CIM数据和SCADA数据中的同一电气元件具有相同的ID；3)对CIM数据和SCADA数据进行拓扑分析；4)针对拓扑分析结果提取基于IEC61970标准的数据模型，所述基于IEC61970标准的数据模型包括拓扑节点、电气元件、电气岛三个模块，电气岛包括属于同一个电气岛的所有电气元件的电气元件ID；拓扑节点为拓扑分析结果的逻辑节点，拓扑节点直接与一个或多个电气元件相连，拓扑节点具有的属性包括拓扑节点号、电压等级、所属电气岛；电气元件包括该电气元件端点的拓扑节点号以及电网中与该电气元件逻辑上直接相连在一起的电气元件；5)将所述基于IEC61970标准的数据模型通过指定的数据交换方式发布。2.根据权利要求1所述的基于数据融合的电网拓扑分析方法，其特征在于，所述步骤3)的详细步骤包括：3.1)将CIM数据中取出各电气元件的信息存入指定的表格DataTable1中，将SCADA数据中取出各电气元件的信息存入指定的表格DataTable2中；3.2)表格DataTable1中开关和断路器在表格DataTable2中都有该时刻的开闭状态，根据表格DataTable2中的信息，将表格DataTable1中所有断开的开关和断路器的信息删除；3.3)建立列表List与列表ListCNTN，将从表格DataTable1中删除的开关与断路器的节点信息<firstCN,rearCN>信息加入到列表ListCNCN中，其中firstCN表示节点的首端CN，rearCN表示节点的末端CN；3.4)使用预设的搜索算法将直接相连的开关和断路器节点CN全部用同一个TN替换，并且将对应的<CN,TN>加入到列表ListCNTN中；3.5)针对线路节点信息<firstCN,rearCN>、绕组节点信息<firstCN,rearCN>、电抗器节点信息<firstCN,rearCN>、母线节点信息CN、发电机节点信息CN、电容器节点信息CN，如果有CN节点有对应的TN则用对应的TN替代，否则为该CN节点生成新的TN’，并且将关系<CN,TN’>加入到列表ListCNTN中；3.6)得到记录了电网中所有电气元件CN节点和新生成的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁志毫，周冠东，王灿，张斌，张可人，罗潇，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖南省电力公司，国网湖南省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11