基于开关邻接关系的馈线拓扑片多叉树建立方法
【专利摘要】本发明涉及一种智能分布式馈线自动化领域，具体涉及一种基于开关邻接关系的馈线拓扑片多叉树建立方法，定义每个配电终端所覆盖的开关/开关组为基本单元，称为拓扑片，拓扑片信息分散配置在每一个配电终端中，拓扑片信息中隐含拓扑节点信息，拓扑节点包括电源节点、线路节点、母线节点和负荷节点，多叉树以开关为边，电源、线路、母线和负荷为节点，具体为：1、根据每个拓扑片的拓扑片信息生成对应的拓扑片多叉树；2、把多个拓扑片多叉树拼接生成整个拓扑多叉树，生成过程中对拓扑片信息中隐含拓扑节点信息显性化。本发明具有维护效率高、搜集速度快、涉及范围小的优点，为实现智能分布式馈线自动化系统拓扑信息的快速动态生成打下基础。
【专利说明】
基于开关邻接关系的馈线拓扑片多叉树建立方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种智能分布式馈线自动化领域，具体涉及一种基于开关邻接关系的馈线拓扑片多叉树建立方法。
【背景技术】
[0002]智能分布式馈线自动化的故障恢复问题，是指配电网发生故障停电后，配电终端通过对等通信，不依赖配电主站实现故障定位和故障隔离，并自主实现非故障失电区的供电恢复。在多个联络开关配合恢复供电时，需要协调划分非故障失电区，合理分配每个联络开关的转供区域。智能分布式馈线自动化的故障恢复的难点是配电终端动态建立非故障失电区的拓扑结构。
[0003]智能分布式馈线自动化的故障恢复由配电终端作为执行主体，其计算能力及存储能力有限；另一方面，快速性是智能分布式馈线自动化故障自愈的主要指标。智能分布式馈线自动化系统所需的拓扑信息的动态生成速度将大大影响智能算法生成速度，所以研究智能分布式馈线自动化系统拓扑信息的快速动态生成方法具有重要意义。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明的目的在于:提供一种基于开关邻接关系的馈线拓扑片多叉树建立方法，具有维护效率高、搜集速度快、涉及范围小的优点，为实现智能分布式馈线自动化系统拓扑信息的快速动态生成打下基础。
[0005]本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为:
[0006]所述基于开关邻接关系的馈线拓扑片多叉树建立方法，定义每个配电终端所覆盖的开关/开关组为基本单元，称为拓扑片，拓扑片信息分散配置在每一个配电终端中，拓扑片信息中隐含拓扑节点信息，拓扑节点包括电源节点、线路节点、母线节点和负荷节点，多叉树以开关为边，电源、线路、母线和负荷为节点，建立方法包括以下步骤:
[0007]第一步，根据每个拓扑片的拓扑片信息生成对应的拓扑片多叉树，生成过程中对拓扑片信息中隐含拓扑节点信息显性化；
[0008]第二步，把多个拓扑片多叉树拼接生成所需区域拓扑多叉树。
[0009]在智能分布式馈线自动化系统中，每一个配电终端覆盖一个拓扑片，可以基于分散配置的拓扑片信息建立每个拓扑片的拓扑多叉树，本发明以拓扑片多叉树为单位，逻辑清晰，支持多分支、多配电终端覆盖同一站所等特殊问题。
[0010]其中，优选方案为:
[0011]所述拓扑片信息中包含拓扑片类型、开关类型和开关邻接关系。
[0012]所述拓扑片类型分为单开关、同母线开关组、两个配电终端共同覆盖一个同母线开关组和两个配电终端共同覆盖一个单母线分段开关组。
[0013]所述开关类型分别为普通分段开关、联络开关、负荷分支开关、母联开关和电源开关，联络开关指两侧与电源联通且开关状态为分的开关；负荷分支开关指一侧直接连接负荷且该侧无邻接开关的开关，隐含负荷节点信息；电源开关指馈线的始端开关;母联开关指母线分段开关;其他开关为普通分段开关;开关邻接关系指每个开关记录两侧邻接开关所对应的配电终端IP地址，简称邻接IP，每个配电终端的IP地址为两个，分别对应双通道，邻接IP配置信息隐含线路节点或母线节点信息。
[0014]所述单开关的拓扑片信息配置方法为:记录开关两侧邻接IP，配置开关类型，对于架空线路的T接线拓扑而言，每侧的邻接配电终端不止一个。
[0015]所述同母线开关组的拓扑片信息配置方法为:记录所有的开关的一侧邻接IP为本地IP，表示所有的开关的一侧连接于母线;开关的另一侧若存在邻接开关，记录邻接IP，并分别配置开关类型，该拓扑片信息隐含母线节点和负荷节点信息。
[0016]所述两个配电终端共同覆盖一个同母线开关组的拓扑片信息配置方法为:每个配电终端所覆盖的开关组为一个拓扑片，分别存储在两个配电终端中，两个拓扑片通过母线相连，采用拓扑片中每个开关一侧邻接IP同为另一个拓扑片所对应配电终端IP的方法表示;拓扑片中每个开关的另一侧若存在邻接开关，记录邻接开关所对应的配电终端IP，并分别配置开关类型。
[0017]所述两个配电终端共同覆盖一个单母线分段开关组的拓扑片信息配置方法为:每个配电终端所覆盖的开关组为一个拓扑片，分别存储在两个配电终端中，两个拓扑片通过母联开关相连，母联开关属于其中一个拓扑片，母联开关由开关类型标示，一侧邻接IP配置为其所属拓扑片对应配电终端IP，另一侧邻接IP配置为另一个拓扑片对应配电终端IP;含母联开关的拓扑片的其他开关的一侧邻接IP同为本地IP;不含母联开关的拓扑片内的开关组的一侧邻接IP同为母联开关所在拓扑片对应配电终端IP，拓扑片中每个开关的另一侧若存在邻接开关，记录其邻接IP，并分别配置开关类型。
[0018]隐含节点显性化方法如下:
[0019]所述电源节点的显性化方法为:开关类型为电源开关或联络开关时，生成一个电源节点；
[0020]所述负荷节点的显性化方法为:开关类型为负荷分支开关时，生成一个负荷节点；
[0021]所述线路节点的显性化方法为:开关类型为普通分段开关时，生成一个线路节点；
[0022]所述母线节点的显性化方法为:拓扑片类型为同母线开关组、两个配电终端共同覆盖一个同母线开关组或两个配电终端共同覆盖一个单母线分段开关组时，生成一个母线节点；
[0023]对于线路节点和母线节点而言，两个拓扑片可能同时生成了同一个节点，以母线节点为例，即不同拓扑片中生成的具有相互邻接关系的母线节点为同一个母线节点，在第二步的拼接工作，这两个母线节点需要融合为一个母线节点，对需要融合的母线节点标注融合标识，并分别将融合标识记录到母线节点的指针数组中，并记录本地IP和邻接IP。
[0024]母线节点融合的判读依据为:当前多叉树中需要融合的母线节点所记录的邻接IP与待拼接拓扑片的母线节点所记录的本地IP相同时可以认定两个母线节点为同一个母线节点，同理，线路节点融合的判断依据为:当前多叉树中需要融合的线路节点所记录的邻接IP与待拼接拓扑片的线路节点所记录的本地IP相同时可以认定两个线路节点为同一个线路节点。
[0025]所述母线节点融合过程为:
[0026](I)若待拼接拓扑片的母线节点叶子节点，提升该节点为根节点；
[0027](2)把待拼接拓扑片中根节点的子节点作为当前多叉树母线节点的子节点，更新母线节点父子关系和层数。
[0028]同理，所述线路节点融合过程为:
[0029](I)若待拼接拓扑片的线路节点叶子节点，提升该节点为根节点；
[0030](2)把待拼接拓扑片中根节点的子节点作为当前多叉树线路节点的子节点，更新线路节点父子关系和层数。
[0031]不同拓扑片类型的拓扑片多叉树有所不同，具体如下:
[0032]所述拓扑片类型为单开关时生成的多叉树特含两个节点，层数为两层，以其中一个节点为根节点，另一个节点为叶子节点；
[0033]所述拓扑片类型为同母线开关组时生成的多叉树层数为两层，以母线节点为根节点，其他线路节点、负荷节点或电源节点为叶子节点；
[0034]所述拓扑片类型为两个配电终端共同覆盖一个同母线开关组时生成的多叉树层数为两层，以母线节点为根节点，其他线路节点、负荷节点或电源节点为叶子节点；每个拓扑片对应一个多叉树，两个多叉树中母线节点指向同一个母线；
[0035]所述拓扑片类型为两个配电终端共同覆盖一个单母线分段开关组时生成的多叉树层数为两层，分段母线由两个配电终端共同管理，不含母联开关的拓扑片生成的多叉树，以母线节点为根节点，其他线路节点、负荷节点、电源节点为叶子节点；含母联开关的拓扑片生成的多叉树中将存在两个母线节点，其中，与其他各类节点存在直接连接关系的母线节点为根节点，其他线路节点、负荷节点、电源节点和母线节点为叶子节点。
[0036]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0037]在智能分布式馈线自动化系统中，每一个配电终端覆盖一个拓扑片，可以基于分散配置的拓扑片信息建立每个拓扑片的拓扑多叉树，本发明以拓扑片多叉树为单位，逻辑清晰，支持多分支、多配电终端覆盖同一站所等特殊问题，具有维护效率高、搜集速度快、涉及范围小的优点，为实现智能分布式馈线自动化系统拓扑信息的快速动态生成打下基础。
【附图说明】
[0038]图1单开关类型拓扑片及多叉树结构图。
[0039]图2同母线开关组拓扑片及多叉树结构图。
[0040]图3两个配电终端共同覆盖一个同母线开关组拓扑片及多叉树结构图。
[0041 ]图4两个配电终端共同覆盖一个单母线分段开关组拓扑片及多叉树结构图。
[0042]图5配电网拓扑结构及配电网拓扑多叉树结构图。
【具体实施方式】
[0043]下面结合附图对本发明实施例做进一步描述:
[0044]实施例1:
[0045]本发明所述基于开关邻接关系的馈线拓扑片多叉树建立方法，定义每个配电终端所覆盖的开关/开关组为基本单元，称为拓扑片，拓扑片信息分散配置在每一个配电终端中，拓扑片信息中隐含拓扑节点信息，拓扑节点包括电源节点、线路节点、母线节点和负荷节点，多叉树以开关为边，电源、线路、母线和负荷为节点，建立方法包括以下步骤:
[0046]第一步，根据每个拓扑片的拓扑片信息生成对应的拓扑片多叉树，生成过程中对拓扑片信息中隐含拓扑节点信息显性化；
[0047]第二步，把多个拓扑片多叉树拼接生成所需区域拓扑多叉树。
[0048]在智能分布式馈线自动化系统中，每一个配电终端覆盖一个拓扑片，可以基于分散配置的拓扑片信息建立每个拓扑片的拓扑多叉树，本发明以拓扑片多叉树为单位，逻辑清晰，支持多分支、多配电终端覆盖同一站所等特殊问题。
[0049]其中，拓扑片信息中包含拓扑片类型、开关类型和开关邻接关系;拓扑片类型分为单开关、同母线开关组、两个配电终端共同覆盖一个同母线开关组和两个配电终端共同覆盖一个单母线分段开关组;开关类型分别为普通分段开关、联络开关、负荷分支开关、母联开关和电源开关，联络开关指两侧与电源联通且开关状态为分的开关;负荷分支开关指一侧直接连接负荷且该侧无邻接开关的开关，隐含负荷节点信息；电源开关指馈线的始端开关;母联开关指母线分段开关;其他开关为普通分段开关;开关邻接关系指每个开关记录两侧邻接开关所对应的配电终端IP地址，简称邻接IP，每个配电终端的IP地址为两个，分别对应双通道，邻接IP配置信息隐含线路节点或母线节点信息。
[0050]不同拓扑片类型的拓扑片信息配置方法不同，具体如下:
[0051]1、单开关的拓扑片信息配置方法为:记录开关两侧邻接IP，配置开关类型，对于架空线路的T接线拓扑而言，每侧的邻接配电终端不止一个。
[0052]2、同母线开关组的拓扑片信息配置方法为:记录所有的开关的一侧邻接IP为本地IP，表示所有的开关的一侧连接于母线;开关的另一侧若存在邻接开关，记录邻接IP，并分别配置开关类型，该拓扑片信息隐含母线节点和负荷节点信息。
[0053]3、两个配电终端共同覆盖一个同母线开关组的拓扑片信息配置方法为:每个配电终端所覆盖的开关组为一个拓扑片，分别存储在两个配电终端中，两个拓扑片通过母线相连，采用拓扑片中每个开关一侧邻接IP同为另一个拓扑片所对应配电终端IP的方法表示；拓扑片中每个开关的另一侧若存在邻接开关，记录邻接开关所对应的配电终端IP，并分别配置开关类型。
[0054]4、两个配电终端共同覆盖一个单母线分段开关组的拓扑片信息配置方法为:每个配电终端所覆盖的开关组为一个拓扑片，分别存储在两个配电终端中，两个拓扑片通过母联开关相连，母联开关属于其中一个拓扑片，母联开关由开关类型标示，一侧邻接IP配置为其所属拓扑片对应配电终端IP，另一侧邻接IP配置为另一个拓扑片对应配电终端IP;含母联开关的拓扑片的其他开关的一侧邻接IP同为本地IP;不含母联开关的拓扑片内的开关组的一侧邻接IP同为母联开关所在拓扑片对应配电终端IP，拓扑片中每个开关的另一侧若存在邻接开关，记录其邻接IP，并分别配置开关类型。
[0055]隐含节点显性化方法如下:
[0056]所述电源节点的显性化方法为:开关类型为电源开关或联络开关时，生成一个电源节点；
[0057]所述负荷节点的显性化方法为:开关类型为负荷分支开关时，生成一个负荷节点；
[0058]所述线路节点的显性化方法为:开关类型为普通分段开关时，生成一个线路节点；
[0059]所述母线节点的显性化方法为:拓扑片类型为同母线开关组、两个配电终端共同覆盖一个同母线开关组或两个配电终端共同覆盖一个单母线分段开关组时，生成一个母线节点；
[0060]对于线路节点和母线节点而言，两个拓扑片可能同时生成了同一个节点，以母线节点为例，即不同拓扑片中生成的具有相互邻接关系的母线节点为同一个母线节点，在第二步的拼接工作，这两个母线节点需要融合为一个母线节点，对需要融合的母线节点标注融合标识，并分别将融合标识记录到母线节点的指针数组中，并记录本地IP和邻接IP。
[0061]母线节点融合的判读依据为:当前多叉树中需要融合的母线节点所记录的邻接IP与待拼接拓扑片的母线节点所记录的本地IP相同时可以认定两个母线节点为同一个母线节点，同理，线路节点融合的判断依据为:当前多叉树中需要融合的线路节点所记录的邻接IP与待拼接拓扑片的线路节点所记录的本地IP相同时可以认定两个线路节点为同一个线路节点。
[0062]所述母线节点融合过程为:
[0063](I)若待拼接拓扑片的母线节点叶子节点，提升该节点为根节点；
[0064](2)把待拼接拓扑片中根节点的子节点作为当前多叉树母线节点的子节点，更新母线节点父子关系和层数。
[0065]同理，所述线路节点融合过程为:
[0066](I)若待拼接拓扑片的线路节点叶子节点，提升该节点为根节点；
[0067](2)把待拼接拓扑片中根节点的子节点作为当前多叉树线路节点的子节点，更新线路节点父子关系和层数。
[0068]不同拓扑片类型的拓扑片多叉树有所不同，具体如下:
[0069]拓扑片类型为单开关时，如图1，单开关类型拓扑片由图1a虚框内所示，拓扑片内仅有一个开关，开关一侧与电源相连，另一侧与其他拓扑片相连，开关为电源开关，将生成两个节点，电源节点与线路节点层数为两层，以其中一个节点为根节点，另一个节点为叶子节点，多叉树结构如图1b所示。
[0070]拓扑片类型为同母线开关组时，如图2，同母线开关组拓扑片如图2a虚线框所示，区域内有有三个开关，其中开关I，2为普通分段开关，将生成线路节点，另一侧连接至母线节点;开关3、4、5为负荷分支开关将生成负荷节点，生成的拓扑多叉树如图2b所示，以母线节点为根节点，其他线路节点、负荷节点或电源节点为叶子节点。
[0071]拓扑片类型为两个配电终端共同覆盖一个同母线开关组时，如图3，两个配电终端共同覆盖一个同母线开关组拓扑片如图3a所示，同一个母线由两个配电终端进行管理生成两个拓扑片:拓扑片A与拓扑片B。对于拓扑片A来说，开关I将一端生成线路节点，另一端连接至母线节点，开关3、4、5将生成负荷节点，另一端连接至母线节点；拓扑片B也分别将生成母线节点、线路节点和负荷节点;但两个拓扑片内的母线节点实际上是同一个节点，在拓扑片拼接生成馈线拓扑时需要将两节点融合。拓扑片A，B的拓扑树分别如图3b、图3c所示，以母线节点为根节点，其他线路节点、负荷节点或电源节点为叶子节点;每个拓扑片对应一个多叉树，两个多叉树中母线节点指向同一个母线。
[0072]拓扑片类型为两个配电终端共同覆盖一个单母线分段开关组时，如图4，两个配电终端共同覆盖一个单母线分段开关组拓扑片如图4a所示，区域A、B分别为拓扑片单元。区域A中，开关I将一端生成线路节点，另一端连接至母线节点;开关2、3、4将生成负荷节另一端同样连接至母线节点。区域B中，开关I将生成线路节点；开关3、4将生成负荷节点；开关2为母联开关两端将生成母线节点，其中一个母线节点与区域A所生成母线节点为同一个节点。区域A和区域B所生成拓扑多叉树如图4b、图4c所示，区域A多叉树以母线节点为根节点，其他线路节点、负荷节点、电源节点为叶子节点；区域B多叉树中存在两个母线节点，与其他各类节点存在直接连接关系的母线节点为根节点，其他线路节点、负荷节点、电源节点和母线节点为叶子节点。
[0073]配电网是由多种类型拓扑片多叉树共同组成，以图5a所示配电网系统为例，图5a虚线框内为每一个配电终端所管理的拓扑片。其中，I为单开关类型，2为同母线开关组，3、4为两个配电终端共同覆盖一个同母线开关组，5、6为两个配电终端共同覆盖一个单母线分段开关组，7为单开关类型，且开关为联络开关。根据以上拓扑片多叉树生成规则，组合形成馈线区域内拓扑多叉树如图5b所示。拓扑片I为单开关类型拓扑片，开关为电源开关将生成电源节点I和线路节点2;拓扑片2为同母线开关组类型拓扑片，根据上述拓扑片多叉树生成规则，将生成母线节点3，线路节点2和5，负荷节点4。对于连接拓扑片I和拓扑片2的线路，拓扑片I和拓扑片2将均生成线路节点，在两个拓扑片拼接时，这个线路节点将融合为一个线路节点2;同理，根据上述拓扑片生成规则，生成各个拓扑片多叉树，通过线路融合、母线融合最终生成馈线拓扑多叉树如图5b所示。
【主权项】
1.一种基于开关邻接关系的馈线拓扑片多叉树建立方法，其特征在于，定义每个配电终端所覆盖的开关/开关组为基本单元，称为拓扑片，拓扑片信息分散配置在每一个配电终端中，拓扑片信息中隐含拓扑节点信息，拓扑节点包括电源节点、线路节点、母线节点和负荷节点，多叉树以开关为边，电源、线路、母线和负荷为节点，建立方法包括以下步骤: 第一步，根据每个拓扑片的拓扑片信息生成对应的拓扑片多叉树，生成过程中对拓扑片信息中隐含拓扑节点信息显性化； 第二步，把多个拓扑片多叉树拼接生成所需区域拓扑多叉树。2.根据权利要求1所述的基于开关邻接关系的馈线拓扑片多叉树建立方法，其特征在于，所述拓扑片信息包括开关类型、拓扑片类型和开关邻接关系。3.根据权利要求2所述的基于开关邻接关系的馈线拓扑片多叉树建立方法，其特征在于，所述拓扑片类型分为单开关、同母线开关组、两个配电终端共同覆盖一个同母线开关组和两个配电终端共同覆盖一个单母线分段开关组;开关类型分别为普通分段开关、联络开关、负荷分支开关、母联开关和电源开关;所述开关邻接关系指每个开关记录两侧邻接开关所对应的配电终端IP地址，简称邻接IP，每个配电终端的IP地址为两个，分别对应双通道，邻接IP配置信息隐含线路节点或母线节点信息。4.根据权利要求3所述的基于开关邻接关系的馈线拓扑片多叉树建立方法，其特征在于， 所述单开关的拓扑片信息配置方法为:记录开关两侧邻接IP，配置开关类型； 所述同母线开关组的拓扑片信息配置方法为:记录所有的开关的一侧邻接IP为本地IP，表示所有的开关的一侧连接于母线;开关的另一侧若存在邻接开关，记录邻接IP，并分别配置开关类型； 所述两个配电终端共同覆盖一个同母线开关组的拓扑片信息配置方法为:每个配电终端所覆盖的开关组为一个拓扑片，分别存储在两个配电终端中，两个拓扑片通过母线相连，采用拓扑片中每个开关一侧邻接IP同为另一个拓扑片所对应配电终端IP的方法表示;拓扑片中每个开关的另一侧若存在邻接开关，记录邻接开关所对应的配电终端IP，并分别配置开关类型； 所述两个配电终端共同覆盖一个单母线分段开关组的拓扑片信息配置方法为:每个配电终端所覆盖的开关组为一个拓扑片，分别存储在两个配电终端中，两个拓扑片通过母联开关相连，母联开关属于其中一个拓扑片，母联开关由开关类型标示，一侧邻接IP配置为其所属拓扑片对应配电终端IP，另一侧邻接IP配置为另一个拓扑片对应配电终端IP;含母联开关的拓扑片的其他开关的一侧邻接IP同为本地IP;不含母联开关的拓扑片内的开关组的一侧邻接IP同为母联开关所在拓扑片对应配电终端IP，拓扑片中每个开关的另一侧若存在邻接开关，记录其邻接IP，并分别配置开关类型。5.根据权利要求1所述的基于开关邻接关系的馈线拓扑片多叉树建立方法，其特征在于， 所述电源节点的显性化方法为:开关类型为电源开关或联络开关时，生成一个电源节占.V ， 所述负荷节点的显性化方法为:开关类型为负荷分支开关时，生成一个负荷节点； 所述线路节点的显性化方法为:开关类型为普通分段开关时，生成一个线路节点； 所述母线节点的显性化方法为:拓扑片类型为同母线开关组、两个配电终端共同覆盖一个同母线开关组或两个配电终端共同覆盖一个单母线分段开关组时，生成一个母线节点。6.根据权利要求2所述的基于开关邻接关系的馈线拓扑片多叉树建立方法，其特征在于， 所述拓扑片类型为单开关时生成的多叉树特含两个节点，层数为两层，以其中一个节点为根节点，另一个节点为叶子节点； 所述拓扑片类型为同母线开关组时生成的多叉树层数为两层，以母线节点为根节点，其他线路节点、负荷节点或电源节点为叶子节点； 所述拓扑片类型为两个配电终端共同覆盖一个同母线开关组时生成的多叉树层数为两层，以母线节点为根节点，其他线路节点、负荷节点或电源节点为叶子节点；每个拓扑片对应一个多叉树，两个多叉树中母线节点指向同一个母线； 所述拓扑片类型为两个配电终端共同覆盖一个单母线分段开关组时生成的多叉树层数为两层，分段母线由两个配电终端共同管理，不含母联开关的拓扑片生成的多叉树，以母线节点为根节点，其他线路节点、负荷节点、电源节点为叶子节点；含母联开关的拓扑片生成的多叉树中将存在两个母线节点，其中，与其他各类节点存在直接连接关系的母线节点为根节点，其他线路节点、负荷节点、电源节点和母线节点为叶子节点。
【文档编号】G06F17/50GK106096175SQ201610461414
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】吕东飞, 房牧, 张世彪, 刘刚, 李丽, 郭艳, 王百舜, 侯梅毅, 朱国防, 王浩之, 宋燕山, 孙铭, 潘富杰, 于萌, 商美玲
【申请人】国家电网公司, 国网山东省电力公司淄博供电公司, 山东大学