一种新型的电力网络拓扑检修图形可视化方法技术

本发明专利技术涉及一种新型的电力网络拓扑检修图形可视化方法，属于电力系统技术领域。该方法包括：采用电气距离作为电网节点的描述方法，选择参考节点并建立电力网络的拓扑结构；将建立的拓扑结构进行投影降维处理，并使用粒子群算法优化投影平面与拓扑结构节点坐标；考虑地理位置将电力网络拓扑可视化展示到二维平面上；在web网页上显示电力网络拓扑，并将检修计划实时显示到相应节点位置上。本发明专利技术可以直观的显示电网当前状况，能够帮助电力运维人员更好的掌握电力网络的实时情况，便于更合理的安排检修计划，易于推广应用。易于推广应用。易于推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的电力网络拓扑检修图形可视化方法


[0001]本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种新型的电力网络拓扑检修图形可视化方法。

技术介绍

[0002]随着电力网络的不断发展、扩充，电力网络的整体结构变得越来越复杂，又由于不断有新设备的投入以及旧设备的淘汰，这对电力网络的安全稳定运行提出了挑战。为保证电力系统的安全运行，对电力系统定期检修是保证电力系统能够稳定运行的必要工作。检修内容多种多样，包括设备的利用率、事故率、使用寿命、人力物力财力的消耗，以及电力企业在停运检修时的损失以及花销等等都要考虑在内，因此在检修时制定一个高效、经济的计划是十分有意义的。
[0003]电力系统检修工作是一项繁琐复杂的日常工作，要有多个部门协同配合来进行，如何在检修计划制定时既考虑当前负荷使用，又考虑经济性，使执行检修计划时能够在保证系统安全运行的前提下得到最大的经济效益是一项较为复杂的工作，仅靠人力计算的话很难得到较为合理的结果，故在制定检修计划的时候都会借助计算机来辅助人工进行检修计划的设计。但是电力系统的运行在不同时段的运行都具有很大的波动，当前检修计划制定的程序都具有一定的局限性，使得在制定的结果可能与实际情况有所出入。其中，包括：1)人为因素：检修计划是由人来制定的，不同的人所制定的计划各有优劣；2)经济问题：在人工制定检修计划时，很难全面地考虑到各种影响因素，最终造成资源和人力的浪费；3)因地制宜：不同的地区在电力系统的结构等有着不同的情况，同一检修计划在不同的地区可能有着不同的效果；4)难以直观的了解电力系统的检修计划，对于大网络来说，没有可视化展示，很难对其是否合理进行有效的判断。
[0004]因此如何克服现有技术的不足是目前电力系统
亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种新型的电力网络拓扑检修图形可视化方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种新型的电力网络拓扑检修图形可视化方法，包括以下步骤：
[0008]S1、采用电气距离作为电网节点的描述方法，选择参考节点并建立电力网络的拓扑结构；
[0009]S2、将建立的拓扑结构进行投影降维处理，并使用粒子群算法优化投影平面与拓扑结构节点坐标；
[0010]S3、考虑地理位置将电力网络拓扑可视化展示到二维平面上；
[0011]S4、在web网页上显示电力网络拓扑，并将检修计划实时显示到相应节点位置上。
[0012]进一步，优选的是，步骤S1的具体方法为：
[0013]选取若干个电网节点作为参考节点，目标节点的位置向量为距离各个参考节点的电气距离，组成的位置向量的维度等于所选的参考节点个数；
[0014]电气距离矩阵计算过程如下所示：
[0015][0016]上式中，z
ii
和z
jj
分别表示节点i和节点j的自阻抗，z
ij
和z
ji
表示节点i和节点j之间的互阻抗，d
ij
表示节点节点i和节点j之间的电气距离；
[0017]电气距离矩阵计算时，首先根据电力网络的节点导纳矩阵，通过求逆得到了节点阻抗矩阵，然后通过算式d
ij
＝z
ii
+z
jj
‑
z
ij
‑
z
ji
，得出电气距离矩阵；
[0018]然后选择多个参考节点，写出每个节点与参考节点之间的电气距离，即构成了初步的电力网络的拓扑结构。
[0019]进一步，优选的是，步骤S2中，将建立的拓扑结构进行投影降维处理的具体方法为：
[0020](2.1)获取节点坐标；
[0021](2.2)求解投影超平面；
[0022](2.3)对节点坐标进行投影坐标变换；
[0023](2.4)根据获得的投影坐标重构坐标系；
[0024](2.5)利用重构坐标系的计算各个节点坐标，完成一次降维；
[0025](2.6)判断是否降至要求维度，若为时，则完成投影降维处理；若为否，则重复(2.2)至(2.5)，直至满足维度要求。
[0026]进一步，优选的是，(2.2)中，求解投影超平面的具体方法为：超平面的建立首先选取任意空间平面，表达式为：
[0027]w
T
x+b＝0
[0028]其中，w和b分别为超平面的法向量和位移；
[0029]高维空间中任意目标点到该空间平面的距离表示为：
[0030][0031]其中，l为高维空间内任一点到超平面的距离；
[0032]计算各个目标点到空间平面的距离之和，选择距离之和最小的空间平面作为超平面；所述的目标点就是拓扑结构内所有节点。
[0033]进一步，优选的是，对投影获得的超平面进行优化，具体方法为：
[0034]以电网拓扑内部的任意两个目标点之间的相关性最大作为超平面优化的目标函数值，目标函数如下所示：
[0035][0036]其中，X
hyper
、Y分别表示优化超平面后的拓扑不同目标点之间的欧氏距离与真实目标点之间的电气距离；
[0037]求解该目标函数，对(2.2)获得的投影超平面进行优化，之后以优化后的投影超平面进行步骤(2.3)。
[0038]进一步，优选的是，在步骤S2中，对拓扑结构的节点进行优化，具体方法为：
[0039]对拓扑结构中某一节点进行剔除，并且重新评价系统的相关性；具体为：
[0040]节点i和节点j之间的欧式距离表示为：其中N为参考节点的个数，x
in
为节点i的第n维坐标；
[0041]相关系数的计算公式为：
[0042]其中X、Y分别为欧氏距离与电气距离；
[0043]如果拓扑整体相关性提高，则说明该点的存在会降低拓扑结构的表征能力；反之如果相关性降低，说明该点会提高拓扑结构的相关性；
[0044]遍历所有节点后，剔除掉表现能力最差的节点；表现能力最差的节点即为剔除后使得拓扑整体相关性提高最多的节点；
[0045]令三维空间坐标(x,y,z)，其目标函数如下所示：
[0046][0047]其中，X
bus
,Y分别表示优化后的拓扑结构几点之间的欧氏距离和真实电气距离。
[0048]进一步，优选的是，在步骤S2中选择粒子群算法优化目标函数maxF2，粒子群算法是随机生成一组初始解，然后通过迭代直至其收敛至要求的精度，具体方法如下：
[0049]粒子的更新算法为：
[0050][0051][0052]其中p
best,jd
为历史最优值，g
best,jd
为当前最优值，v为进化方向；j为群体个数；d为超平面个数；k为当前迭代次数；ω为权重系数；r为0～1之间的随机数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型的电力网络拓扑检修图形可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采用电气距离作为电网节点的描述方法，选择参考节点并建立电力网络的拓扑结构；S2、将建立的拓扑结构进行投影降维处理，并使用粒子群算法优化投影平面与拓扑结构节点坐标；S3、考虑地理位置将电力网络拓扑可视化展示到二维平面上；S4、在web网页上显示电力网络拓扑，并将检修计划实时显示到相应节点位置上。2.根据权利要求1所述的新型的电力网络拓扑检修图形可视化方法，其特征在于，步骤S1的具体方法为：选取若干个电网节点作为参考节点，目标节点的位置向量为距离各个参考节点的电气距离，组成的位置向量的维度等于所选的参考节点个数；电气距离矩阵计算过程如下所示：上式中，z
ii
和z
jj
分别表示节点i和节点j的自阻抗，z
ij
和z
ji
表示节点i和节点j之间的互阻抗，d
ij
表示节点节点i和节点j之间的电气距离；电气距离矩阵计算时，首先根据电力网络的节点导纳矩阵，通过求逆得到了节点阻抗矩阵，然后通过算式d
ij
＝z
ii
+z
jj
‑
z
ij
‑
z
ji
，得出电气距离矩阵；然后选择多个参考节点，写出每个节点与参考节点之间的电气距离，即构成了初步的电力网络的拓扑结构。3.根据权利要求1所述的新型的电力网络拓扑检修图形可视化方法，其特征在于，步骤S2中，将建立的拓扑结构进行投影降维处理的具体方法为：(2.1)获取节点坐标；(2.2)求解投影超平面；(2.3)对节点坐标进行投影坐标变换；(2.4)根据获得的投影坐标重构坐标系；(2.5)利用重构坐标系的计算各个节点坐标，完成一次降维；(2.6)判断是否降至要求维度，若为时，则完成投影降维处理；若为否，则重复(2.2)至(2.5)，直至满足维度要求。4.根据权利要求3所述的新型的电力网络拓扑检修图形可视化方法，其特征在于，(2.2)中，求解投影超平面的具体方法为：超平面的建立首先选取任意空间平面，表达式为：w
T
x+b＝0其中，w和b分别为超平面的法向量和位移；高维空间中任意目标点到该空间平面的距离表示为：
其中，l为高维空间内任一点到超平面的距离；计算各个目标点到空间平面的距离之和，选择距离之和最小的空间平面作为超平面；所述的目标点就是拓扑结构内所有节点。5.根据权利要求4所述的新型的电力网络拓扑检修图形可视化方法，其特征在于，对投影获得的超平面进行优化，具体方法为：以电网拓扑内部的任意两个目标点之间的相关...

【专利技术属性】
技术研发人员：张斌，司大军，何金定，剡文林，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：