一种基于图数据库的电网GIS的建模方法及装置与流程

本发明涉及电力信息技术领域，具体涉及一种基于图数据库的电网gis的建模方法及装置。

背景技术：

在电力信息系统中，电网gis系统记录电网网络特征，其中的电网物理关系、客户关系、资产关系形成了庞大的网络拓扑结构，同时在其基础上产生了海量电网运行数据、状态监测数据和智能电表数据。目前电网gis系统处理海量数据、提供拓扑分析时仍使用传统关系数据库，在查询效率、存储规模、可扩展性和海量数据管理等诸多方面都遇到了严重的技术瓶颈，难以逾越。

技术实现要素：

本发明实施例的主要目的在于提供一种基于图数据库的电网gis的建模方法及装置，克服现有技术中无法有效处理电网系统中海量数据管理等问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种基于图数据库的电网gis的建模方法，所述的建模方法包括：根据电网gis系统的拓扑源数据的数据映射关系表，将所述电网gis系统中的电网设备元件及其属性信息建立为顶点数据；根据所述电网设备元件间的连接关系建立边数据；根据所述顶点数据及边数据建立图数据模型。

在一实施例中，根据所述电网设备元件间的连接关系建立边数据，具体包括：从所述拓扑源数据中提取所述电网设备元件的标识及其设备端口号；为设备端口号相同的两个电网设备元件建立连接关系；根据所述连接关系建立所述两个电网设备元件的边数据。

在一实施例中，上述的建模方法还包括：根据所述电网gis系统中的电压等级，在所述图数据模型中对电网设备元件进行分级；根据所述分级将所述图数据模型划分为多个子图数据模型。

在一实施例中，上述的属性信息包括：电气设备元件的标识、开关状态、开关标志、变压器标志、所述电压等级及所述设备端口号。

本发明实施例还提供一种基于图数据库的电网gis的建模装置，所述的建模装置包括：顶点数据建立单元，用于根据电网gis系统的拓扑源数据的数据映射关系表，将所述电网gis系统中的电网设备元件及其属性信息建立为顶点数据；边数据建立单元，用于根据所述电网设备元件间的连接关系建立边数据；图数据模型建立单元，用于根据所述顶点数据及边数据建立图数据模型。

在一实施例中，上述的边数据建立单元具体用于：从所述拓扑源数据中提取所述电网设备元件的标识及其设备端口号；为设备端口号相同的两个电网设备元件建立连接关系；根据所述连接关系建立所述两个电网设备元件的边数据。

在一实施例中，上述的建模装置还包括：分级单元，用于根据所述电网gis系统中的电压等级，在所述图数据模型中对电网设备元件进行分级；子图数据模型划分单元，用于根据所述分级将所述图数据模型划分为多个子图数据模型。

在一实施例中，上述的属性信息包括：电气设备元件的标识、开关状态、开关标志、变压器标志、所述电压等级及所述设备端口号。

本发明实施例的有益效果在于，为解决电网gis系统拓扑关系管理和查询性能的问题，完成基于图数据库的电网gis系统拓扑分析应用原型系统，实现新型的数据管理工具和快速计算分析方法，支持实现电网gis系统拓扑分析应用的各种需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1及图2为根据本发明实施例的基于图数据库的电网gis的建模方法的流程图；

图3为本发明实施例的基于图数据库的电网gis的建模装置的一个具体示例的结构示意图；

图4为本发明实施例的基于图数据库的电网gis的建模装置的另一个具体示例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本发明实施例提供一种基于图数据库的电网gis的建模方法，如图1及图2所示，该建模方法主要包括如下步骤：

s101：根据电网gis系统的拓扑源数据的数据映射关系表，将电网gis系统中的电网设备元件及其属性信息建立为顶点数据；

s102：根据电网设备元件间的连接关系建立边数据；

s103：根据顶点数据及边数据建立图数据模型。

通过上述的步骤s101至步骤s103，本发明实施例的基于图数据库的电网gis的建模方法，基于图数据库技术，采用顶点和边的存储形式，具有记录网络拓扑信息的属性，可提升电网gis拓扑存储效率；同时图数据库具有动态实时更新的特点，查询速度快，搜索功能丰富，可进一步提高电网资产管理和数据查询的性能。

以下结合具体示例对本发明实施例的基于图数据库的电网gis的建模方法做进一步说明。

上述的步骤s101，根据电网gis系统的拓扑源数据的数据映射关系表，将电网gis系统中的电网设备元件及其属性信息建立为顶点数据。

在本发明实施例中，该电网gis系统的拓扑源数据的数据映射关系表可以如表1所示。

表1

在该表1中，记录有顶点名、属性名及属性的数据类型等。其中，顶点名即对应的是电网gis系统中的电网设备元件，该电网设备元件的属性主要包括：电气设备标识、电压等级、开关状态、开关标志、变压器标志、设备端口号等。

因此，在本发明实施例中，通过上述步骤s101所建立的顶点数据中，包含有电网gis系统中的电网设备元件及其属性信息。

上述的步骤s102，根据电网设备元件间的连接关系建立边数据。

具体地，是从拓扑源数据中提取电网设备标识及其对应的端口号，若任意两端口号值相等，则建立起两电网设备元件之间的连接关系，然后依据该连接关系建立边数据。

由此，对于电网gis系统中的电网设备元件建立了顶点数据，并基于端口号值相等的电网设备元件(顶点数据)，建立了标示其连接关系的边数据。

然后，即可通过步骤s103，根据顶点数据及边数据建立图数据模型。

在实际应用中，本发明实施例中所建立的图数据模型中，包含有通过图数据记录的电网设备-线路的拓扑连接关系和设备、线路参数，具体包括：电力从发电-输电-变电-配电-低压-表计的流向、上级线路(电源)与分支线路的拓扑关系、开关/变压器/塔杆等设备与线路的从属关系等。基于上述内容，能够建立表示电网拓扑和gis信息的资产管理信息体系。

在一较佳实施例中，对于上述建立的图数据模型，可以基于已建立的边，进行拓扑分析、网络遍历和路径搜索等操作。其中，拓扑分析是按电压等级将电网划分成不同子图数据库模型并进行分级分析；网络遍历则需要使用图遍历技术，对影响范围内的其他设备进行状态更新；路径搜索主要用于进行设备连通性分析，需要使用最短路径算法实现连通性查询；进行图分析搜索时，通过迭代建立消息传递模型，将消息不断传递给下级设备顶点。

进一步地，在一较佳实施例中，在已建立的图数据模型中，当电网拓扑结构中的电网设备元件及其连接线路新增、去除或更改时，还可实现实时批量更新图数据库，对顶点数据和边数据进行相应的批量新增、去除、更改，从而始终保持实际电网系统拓扑结构和图数据库的一致。

图数据库技术在基于网络型数据结构的应用方面具有极大的技术优势，可极大提高数据查询速度和计算性能。图数据管理技术在图遍历、并行处理和消息传递机制等技术上取得了重大突破，已在互联网/物联网、社交网络、电子商务、生物基因图谱、智慧交通等领域获得了广泛应用。利用图数据管理技术，可以将电网模型与计算模型、数据存储与数值计算紧密结合，同时充分利用内存计算、分布式并行计算、分解聚合等核心技术，满足电网gis系统海量数据处理规模大、速度快、效率高等性能需求，有效支持上亿规模的电网数据管理、多电压等级电网连通性分析、设备带电状态检测查询和供电设备跨电压等级溯源分析等，大幅缩短查询时间，为电网gis系统的数据管理与拓扑分析计算提供了一种具有极大潜力的解决方案。

使用本发明实施例的基于图数据库的电网gis的建模方法，为解决电网gis系统拓扑关系管理和查询性能的问题，完成基于图数据库的电网gis系统拓扑分析应用原型系统，实现新型的数据管理工具和快速计算分析方法，支持实现电网gis系统拓扑分析应用的各种需求。

实施例2

本发明实施例提供一种基于图数据库的电网gis的建模装置1，如图3所示，该建模装置1主要包括：顶点数据建立单元11、边数据建立单元12及图数据模型建立单元13等。

其中，顶点数据建立单元11用于根据电网gis系统的拓扑源数据的数据映射关系表，将电网gis系统中的电网设备元件及其属性信息建立为顶点数据；边数据建立单元12用于根据电网设备元件间的连接关系建立边数据；图数据模型建立单元13用于根据顶点数据及边数据建立图数据模型。

通过上述的各个组成部分之间的协同工作，本发明实施例的基于图数据库的电网gis的建模装置1，基于图数据库技术，采用顶点和边的存储形式，具有记录网络拓扑信息的属性，可提升电网gis拓扑存储效率；同时图数据库具有动态实时更新的特点，查询速度快，搜索功能丰富，可进一步提高电网资产管理和数据查询的性能。

以下结合具体示例对本发明实施例的基于图数据库的电网gis的建模装置1的各个组成部分及其功能做进一步说明。

上述的顶点数据建立单元11，用于根据电网gis系统的拓扑源数据的数据映射关系表，将电网gis系统中的电网设备元件及其属性信息建立为顶点数据。

在本发明实施例中，该电网gis系统的拓扑源数据的数据映射关系表可以如表1所示。

在该表1中，记录有顶点名、属性名及属性的数据类型等。其中，顶点名即对应的是电网gis系统中的电网设备元件，该电网设备元件的属性主要包括：电气设备标识、电压等级、开关状态、开关标志、变压器标志、设备端口号等。

因此，在本发明实施例中，通过顶点数据建立单元11所建立的顶点数据中，包含有电网gis系统中的电网设备元件及其属性信息。

上述的步骤边数据建立单元12，用于根据电网设备元件间的连接关系建立边数据。

具体地，边数据建立单元12是从拓扑源数据中提取电网设备标识及其对应的端口号，若任意两端口号值相等，则建立起两电网设备元件之间的连接关系，然后依据该连接关系建立边数据。

由此，对于电网gis系统中的电网设备元件建立了顶点数据，并基于端口号值相等的电网设备元件(顶点数据)，建立了标示其连接关系的边数据。

然后，即可通过图数据模型建立单元13，根据顶点数据及边数据建立图数据模型。

在实际应用中，本发明实施例中所建立的图数据模型中，包含有通过图数据记录的电网设备-线路的拓扑连接关系和设备、线路参数，具体包括：电力从发电-输电-变电-配电-低压-表计的流向、上级线路(电源)与分支线路的拓扑关系、开关/变压器/塔杆等设备与线路的从属关系等。基于上述内容，能够建立表示电网拓扑和gis信息的资产管理信息体系。

在一较佳实施例中，对于上述建立的图数据模型，可以基于已建立的边，进行拓扑分析、网络遍历和路径搜索等操作。其中，拓扑分析是按电压等级将电网划分成不同子图数据库模型并进行分级分析。在一实施例中，如图4所示，本发明实施例的基于图数据库的电网gis的建模装置1还设置有分级单元14及子图数据模型划分单元15，其中，该分级单元14用于根据电网gis系统中的电压等级，在已建立的图数据模型中对电网设备元件进行分级；子图数据模型划分单元15则用于根据分级单元14的分级将所述图数据模型划分为多个子图数据模型，从而可用于进行分级分析。

上述的网络遍历则需要使用图遍历技术，对影响范围内的其他设备进行状态更新；路径搜索主要用于进行设备连通性分析，需要使用最短路径算法实现连通性查询；进行图分析搜索时，通过迭代建立消息传递模型，将消息不断传递给下级设备顶点。

进一步地，在一较佳实施例中，在已建立的图数据模型中，当电网拓扑结构中的电网设备元件及其连接线路新增、去除或更改时，还可实现实时批量更新图数据库，对顶点数据和边数据进行相应的批量新增、去除、更改，从而始终保持实际电网系统拓扑结构和图数据库的一致。

图数据库技术在基于网络型数据结构的应用方面具有极大的技术优势，可极大提高数据查询速度和计算性能。图数据管理技术在图遍历、并行处理和消息传递机制等技术上取得了重大突破，已在互联网/物联网、社交网络、电子商务、生物基因图谱、智慧交通等领域获得了广泛应用。利用图数据管理技术，可以将电网模型与计算模型、数据存储与数值计算紧密结合，同时充分利用内存计算、分布式并行计算、分解聚合等核心技术，满足电网gis系统海量数据处理规模大、速度快、效率高等性能需求，有效支持上亿规模的电网数据管理、多电压等级电网连通性分析、设备带电状态检测查询和供电设备跨电压等级溯源分析等，大幅缩短查询时间，为电网gis系统的数据管理与拓扑分析计算提供了一种具有极大潜力的解决方案。

使用本发明实施例的基于图数据库的电网gis的建模装置，为解决电网gis系统拓扑关系管理和查询性能的问题，完成基于图数据库的电网gis系统拓扑分析应用原型系统，实现新型的数据管理工具和快速计算分析方法，支持实现电网gis系统拓扑分析应用的各种需求。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。