基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯方法及系统

技术领域

本发明涉及基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯方法，属于电力系统自动化技术领域。

背景技术

随着新能源技术不断发展，大规模分布式电源并网，分布式电源的可观、可测、可控对于电网稳定运行至关重要。分布式电源具有数量众多、分布零散、通信基础条件薄弱等特点，无法适应传统集中式场站的直调模式，而需要采用分层分级的群调群控方式，将分布式电源逐级聚合到电网供电路径各电压等级的重要设备上，以供电设备为对象开展分布式电源集群调控。

在电力系统中，电力负荷的供电路径搜索对解决电网运行中的实际问题有着重要意义，如：在设备检修、新厂站投运、常规调整运行方式的过程中，为保障重要负荷的供电不中断，需要对其进行转供，进而要求通过供电路径搜索，为这些重要负荷找到最佳的电源点。

传统的搜索方法，是以负荷或新能源机组为搜索起点，以各级变压器为终点，采用深度优先或者广度优先的拓扑搜索方式，得到全部的供电或并网路径，进而通过对路径的权重计算，获得最短路径，最后将最短路径中的各级变压器作为搜索结果；这里算法的存在明显的弊端：首先，对每个设备进行深度优先或广度优先的递归搜索，效率较低；其次，搜索过程遍历了全部供电或并网路径，路径中的断路器、隔离开关等开断设备，对路径分析基本没有意义，进行了大量的重复、无效计算。

发明内容

发明目的：本发明提出一种基于电压岛的供电或并网路径追溯方法，通过将电网切割为按照电压等级区分的、内部联通的“电压岛”，并对电压岛之间的边界变压器进行分析，实现对负荷供电路径或新能源机组并网路径中的关键变压器的快速定位，从而提高关键设备搜索效率。

第一方面，本公开实施例中提供了一种基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯方法，包括以下步骤，

步骤一：根据基于属性图的电网拓扑模型构建电压岛群，电压岛群包括多个电压岛和变压器；所述电压岛构建了包含电压岛号、电压类型、上游电压岛-边界、下游电压岛-边界四类关键信息的电压岛数据结构；所述电网拓扑模型将电网设备抽象为属性点和属性边的集合，利用构建邻接表，给属性点扩展电压岛号的属性，利用深度优先搜索对全网设备对应的属性图进行遍历，在遍历过程中，以变压器和断开的开断设备作为边界设备，给不同的电压岛赋予不同的电压岛号，处于同一电压岛的设备和设备端子对应的属性点的电压岛号相同。

步骤二：变压器为相邻电压岛之间联络的边界设备，对电压岛群中所有变压器进行遍历和分析处理，根据变压器的高/中/低各侧绕组，确定各电压岛的上下游电压岛，根据各电压岛的上下游电压岛构建电压岛群的完整属性信息；

步骤三，基于负荷或新能源机组所归属的电压岛信息及电压岛群的完整属性信息，确定所述负荷或新能源机组相关联的关键变压器。

进一步的，所述电压岛包含以下属性：

a.电压岛号：做为电压岛的唯一性标识；

b.电压类型：电压岛实际的电压类型：

c.上游电压岛-边界：与当前电压岛相连的高电压等级的上游电压岛集合，以及当前电压岛与上游电压岛之间连接的边界设备。

d.下游电压岛-边界：与当前电压岛相连的低电压等级的下游电压岛集合，以及当前电压岛与下游电压岛之间连接的边界设备。

进一步的，所述根据基于属性图的电网拓扑模型构建电压岛群，包括：将基于属性图的电网拓扑模型中各个电网设备抽象为属性点和属性边的集合，电压岛作为属性点，变压器和断开的开断设备作为属性边，对每一属性点配置相应属性信息，属性信息包括电压岛号。进一步的，所述根据变压器的高/中/低各侧绕组，确定各电压岛的上下游电压岛，根据各电压岛的上下游电压岛构建电压岛群的完整属性信息，包括：

a.针对每一变压器T，根据与变压器T的高压侧绕组的当前电压岛号，构建电压岛H若当前电压岛号对应的电压岛已经在处理其他变压器时完成构建，则定位到对应的电压岛，将对应的电压岛记为电压岛H；

b.针对每一变压器T，根据与变压器T的低压侧绕组的当前电压岛号，构建电压岛L，若当前电压岛号对应的电压岛已经在处理其他变压器时完成构建，则定位到对应的电压岛，将对应的电压岛记为电压岛L；

c.将电压岛H的电压等级设置为变压器T高压侧的电压等级，将电压岛L的电压等级设置为变压器T低压侧的电压等级；

d.将电压岛L加入电压岛H的下游电压岛集合中，边界设备计入变压器T；将电压岛H加入电压岛L的上游电压岛集合中，边界设备计入变压器T；

e.得到各个电压岛的信息，根据各个电压岛的信息构建电压岛群的完整属性信息。

进一步的，所述步骤三具体为：

a.获取负荷或新能源机组所归属的当前电压岛号，根据当前电压岛号，从电压岛群的完整属性信息中获取与当前电压岛号对应的当前电压岛的信息集合；

b.从当前电压岛的信息集合中获取当前电压岛的上游电压岛的集合，将当前电压岛与上游电压岛之间的变压器，作为第一层搜索对应关键路径设备；

c.对于当前电压岛的上游电压岛的集合中每一个上游电压岛，获取其电压岛号，进而获取再上一层上游电压岛信息，将前电压岛的上游电压岛的集合中每一个上游电压岛与当前电压岛的上游电压岛的集合中每一个上游电压岛的上一层上游电压岛之间的变压器，作为第二层搜索对应关键路径设备；

d.递归逐级完成上游电压岛的查找，得到所有层搜索对应的关键变压器搜索，并将所有层搜索对应的关键变压器作为负荷或新能源机组相关联的关键变压器。

进一步的，所述电压岛为由电压等级相同的一组闭合的开断设备和非开断设备连接在一起的电气设备及端子的集合；所述开断设备为具有电气隔离作用的电力设备，包括断路器、隔离开关；所述非开断设备为不具备电气隔离作用的电力设备，包括交流线路、变压器、串联电抗器；所述电气设备及端子的集合，指电力系统在完成电网拓扑模型的建模后，对象化的电力设备，以及抽象为单端、双端、三端设备时，电力设备的部分端点。

第二方面，本公开实施例中提供了一种基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯系统，包括电压岛的构建模块、电压岛的属性信息分析模块、关键设备搜索模块；

所述电压岛的构建模块包括：根据基于属性图的电网拓扑模型构建电压岛群，电压岛群包括多个电压岛和变压器；所述电压岛的属性信息分析模块，包括：变压器为相邻电压岛之间联络的边界设备，对电压岛群中所有变压器进行遍历和分析处理，根据变压器的高/中/低各侧绕组，确定各电压岛的上下游电压岛，根据各电压岛的上下游电压岛构建电压岛群的完整属性信息；所述关键设备搜索模块包括，基于负荷或新能源机组所归属的电压岛信息及电压岛群的完整属性信息，确定所述负荷或新能源机组相关联的关键变压器。

进一步的，所述关键设备搜索模块具体为：

a.获取负荷或新能源机组所归属的当前电压岛号，根据当前电压岛号，从电压岛群的完整属性信息中获取与当前电压岛号对应的当前电压岛的信息集合；

b.从当前电压岛的信息集合中获取当前电压岛的上游电压岛的信息集合，将当前电压岛与上游电压岛之间的变压器，作为第一层搜索对应关键路径设备；

c.对于当前电压岛的上游电压岛的集合中每一个上游电压岛，获取其电压岛号，进而获取再上一层上游电压岛信息，将前电压岛的上游电压岛的集合中每一个上游电压岛与当前电压岛的上游电压岛的集合中每一个上游电压岛的上一层上游电压岛之间的变压器，作为第二层搜索对应关键路径设备；

d.递归逐级完成上游电压岛的查找，得到所有层搜索对应的关键变压器搜索，并将所有层搜索对应的关键变压器作为负荷或新能源机组相关联的关键变压器。

第三方面，本公开实施例中提供了一种基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯装置，其特征在于，包括处理器，存储装置，存储装置用于存储基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯程序，当所述基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯程序被处理器执行，使得所述处理器实现基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯方法。

第四方面，本公开实施例中提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现第三方面所述的方法。

第五方面，本公开实施例中提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯方法。

有益效果：通过将电网切割为按照电压等级区分的、内部联通的“电压岛”，并对电压岛之间的边界变压器进行分析，实现对负荷供电路径或新能源机组并网路径中的关键变压器的快速定位，从而提高关键设备搜索效率。

附图说明

图1是根据本申请实施例的基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯方法的流程图；

图2是根据本申请实施例的基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯方法的小型电网示意图；

图3是根据本申请实施例的基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯方法的小型电网的电压岛示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一：

如图1所示，基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯方法，具体步骤如下：

步骤一，电压岛的构建与拓扑分析。在基于属性图建模的电网拓扑模型基础上，进行电压岛的构建；基于属性图的电网拓扑建模，将电网设备抽象为属性点和属性边的集合，利用构建邻接表；给属性点扩展“电压岛号”的属性，利用深度优先搜索对全网设备对应的属性图进行遍历，在遍历过程中，给不同的电压岛赋予不同的电压岛号，处于同一电压岛的设备和设备端子对应的属性点的电压岛号相同。

将电压岛作为独立的电气数据组进行属性描述，具体的包含以下属性：

a.电压岛号，即在上述深度优先搜索赋予的值，做为电压岛的唯一性标识。

b.电压类型，电压岛对应的实际的电压类型。

c.与当前电压岛相连的高电压等级的电压岛集合，以及当前电压岛与这些上游电压岛之间连接的边界设备。

d.与当前电压岛相连的低电压等级的电压岛集合，以及当前电压岛与这些下游电压岛之间连接的边界设备。

步骤二，电压岛边界变压器的分析与处理。所述边界变压器的分析与处理，实现对电压岛之间的连接关系的描述，包括：根据变压器高/中/低各侧绕组，确定电压岛的上下游关系，完成电压岛电压类型的赋值，并将变压器作为关键路径设备，记录在变压器各侧绕组对应的电压岛中；所述供电路径或并网路径关键设备搜索包括，基于电压岛数据中的上下游电压岛信息及边界变压器信息，实现指定设备的路径关键设备追溯。由电压岛的定义，容易得出，电压岛与其上游或下游电压岛之间，只能通过变压器相连，即变压器是电压岛之间联络的边界设备。对所有变压器进行遍历和分析处理，可以完成对完整电压岛属性信息的构建：

a.根据变压器T高压侧绕组的电压岛号，构建电压岛，这里为了便于描述，记为电压岛H，若当前电压岛号对应的电压岛已经在处理其他变压器时完成构建，则定位到对应的电压岛，同样记为H。

b.根据变压器T低压侧绕组的电压岛号，构建电压岛，同样为了便于描述，记为电压岛L，若当前电压岛号对应的电压岛已经在处理其他变压器时完成构建，则定位到对应的电压岛，同样记为L。

c.将H的电压等级设置为变压器高压侧的电压等级，将L的电压等级设置为变压器低压侧的电压等级。

d.将电压岛L加入电压岛H的下游电压岛集合中，边界设备计入T；将电压岛H加入电压岛L的上游电压岛集合中，边界设备计入T。

将全部变压器完成上述步骤处理后，得到完整的电压岛信息集合。

附图2中展示的，是包含2个500kV站、3个220kV站、6个110kV站的小型电网示意图，其中T01-T11为各厂站内的变压器，对其进行电压岛分析、变压器分析，如附图3所示创建了一个电压岛群，这个电压岛群包括多个电压岛，如2个500kV站、3个220kV站、6个110kV站。

各电压岛的详细属性信息如下：

{岛号：01；电压等级：500kV；上游电压岛-边界：无；下游电压岛-边界：02-T01,03-T02}

{岛号：02；电压等级：220kV；上游电压岛-边界：01-T01；下游电压岛-边界：04-T03}

{岛号：03；电压等级：220kV；上游电压岛-边界：01-T01；下游电压岛-边界：05-T04,06-T05}

{岛号：04；电压等级：110kV；上游电压岛-边界：02-T03；下游电压岛-边界：07-T06,08-T07,09-T08}

{岛号：05；电压等级：110kV；上游电压岛-边界：03-T04；下游电压岛-边界：10-T09,11-T10}

{岛号：06；电压等级：110kV；上游电压岛-边界：03-T05；下游电压岛-边界：12-T11}

{岛号：07；电压等级：35kV；上游电压岛-边界：04-T06；下游电压岛-边界：无}

{岛号：08；电压等级：35kV；上游电压岛-边界：04-T07；下游电压岛-边界：无}

{岛号：09；电压等级：35kV；上游电压岛-边界：04-T08；下游电压岛-边界：无}

{岛号：10；电压等级：35kV；上游电压岛-边界：05-T09；下游电压岛-边界：无}

{岛号：11；电压等级：35kV；上游电压岛-边界：05-T10；下游电压岛-边界：无}

{岛号：12；电压等级：35kV；上游电压岛-边界：06-T11；下游电压岛-边界：无}

步骤三，基于电压岛信息，实现供电路径或并网路径关键设备搜索。通过完整的电压岛信息，即可完成供电路径或并网路径上的关键变压器设备搜索，详细步骤如下：

a.获取负荷或新能源机组的电压岛号，进而获取当前电压岛的完成属性信息。

b.获取当前电压岛上游电压岛的集合，当前电压岛与上游电压岛之间的边界变压器，就是第一层搜索获得的关键路径设备。

c.对于每一个上游电压岛，获取其电压岛号，进而获取再上一层上游电压岛信息，从而获取第二层关键路径设备。

d.递归逐级完成上游电压岛的查找和关键路径设备的查找，从而实现负荷或新能源机组逐电压等级向上路径上的关键变压器搜索。

现假设需要对电压岛号为08的负荷进行供电路径关键设备搜索：

首先，获取08的上游电压岛：04，并将08与04之间的边界设备T07计入关键路径；

其次，获取04的上游电压岛：02，并将04与02之间的边界设备T03计入关键路径；

再次，获取02的上游电压岛：01，并将02与01之间的边界设备T01计入关键路径；

最后，得到负荷的并网路径关键设备，依次为变压器T07、T03、T01，完成搜索。

实施例二：

基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯系统，包括电压岛的构建模块、电压岛的属性信息分析模块、关键设备搜索模块；

所述电压岛的构建模块包括：根据基于属性图的电网拓扑模型构建电压岛群，电压岛群包括多个电压岛和变压器；所述电压岛的属性信息分析模块，包括：变压器为相邻电压岛之间联络的边界设备，对电压岛群中所有变压器进行遍历和分析处理，根据变压器的高/中/低各侧绕组，确定各电压岛的上下游电压岛，根据各电压岛的上下游电压岛构建电压岛群的完整属性信息；所述关键设备搜索模块包括，基于负荷或新能源机组所归属的电压岛信息及电压岛群的完整属性信息，确定所述负荷或新能源机组相关联的关键变压器。

进一步的，所述关键设备搜索模块具体为：

a.获取负荷或新能源机组所归属的当前电压岛号，根据当前电压岛号，从电压岛群的完整属性信息中获取与当前电压岛号对应的当前电压岛的信息集合；

b.从当前电压岛的信息集合中获取当前电压岛的上游电压岛的信息集合，将当前电压岛与上游电压岛之间的变压器，作为第一层搜索对应关键路径设备；

c.对于当前电压岛的上游电压岛的集合中每一个上游电压岛，获取其电压岛号，进而获取再上一层上游电压岛信息，将前电压岛的上游电压岛的集合中每一个上游电压岛与当前电压岛的上游电压岛的集合中每一个上游电压岛的上一层上游电压岛之间的变压器，作为第二层搜索对应关键路径设备；

d.递归逐级完成上游电压岛的查找，得到所有层搜索对应的关键变压器搜索，并将所有层搜索对应的关键变压器作为负荷或新能源机组相关联的关键变压器。

实施例三：

一种基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯装置，其特征在于，包括处理器，存储装置，存储装置用于存储基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯程序，当所述基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯程序被处理器执行，使得所述处理器实现基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯方法。

实施例四：

一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯方法。

综上所述，本发明提出了一种基于电压岛的供电或并网路径关键设备追溯方法，通过将电网切割为按照电压等级区分的、内部联通的“电压岛”，并对电压岛之间的边界变压器进行分析，从而实现对负荷供电路径或新能源机组并网路径中的关键变压器的快速定位，达到提高关键设备搜索效率的效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。