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1、第34卷第20期继电器Vol.34No.20202006年10月16日RELAYOct.16,2006基于地理信息系统的电力网络拓扑分析向德军,杨银国(广东省电力调度中心,广东广州510600)摘要:提出了一种基于地理信息系统(GIS)的电力网络拓扑算法。GIS是实现电力系统数字化和信息化的新技术,其应用十分广泛。针对现有GIS在网络分析应用程序中的局限性,对GIS拓扑功能和特点进行了分析,研究了如何基于GIS的拓扑数据,构建满足电力网络分析需要的拓扑数据。该算法利用GIS连通性功能,在开发的基于GIS的电网图形编辑平台上,对网络元件的属性表和拓扑做了处理,简单实用。该算法拓展了GI
2、S拓扑分析在电力系统中的应用,使得基于GIS拓扑分析的高级应用程序得以实现。关键词:地理信息系统(GIS);拓扑分析;电力网络;属性表;算法中图分类号:TM711文献标识码:A文章编号:100324897(2006)2020020204问题。为了充分利用GIS的信息资源,有效地利用0引言GIS系统提供的网络拓扑数据,本文提出了一种实网络拓扑分析是电力系统网络分析应用软件的用的基于GIS的电网网络拓扑分析算法。基础,它的任务就是对网络中开关状态的变化进行[7]1GIS中的网络拓扑功能处理,形成新的网络结线,得到拓扑数据,供电力系统应用程序使用。拓扑分析的效果直接影响着应用地理信息系统以
3、地理空间数据库为基础,对空程序的使用效果。间相关数据进行管理、操作、分析、模拟和显示,提供早期的网络拓扑分析是利用堆栈技术进行搜了空间和动态的地理信息。对于容纳海量数据的地[1]索。为了加快拓扑的速度,出现了以下几种利用理空间数据库而言,拓扑分析是其核心技术。数据结构加上特定的算法来实现拓扑的改进方法:1.1GIS中拓扑的基本功能[2]1)追踪网络拓扑变化。其拓扑处理方法是根据拓扑学原理,图形元素可以大致分为点、保存前一次网络拓扑分析的母线结构,通过对比前线、面三种基本形式,空间实体的拓扑特征就体现为后开关状态的变化,局部修改母线编号。这种方法这三种基本元素的拓扑关系。所以,对空间的
4、拓扑虽比较费时,但拓扑分析效率有所提高。分析,就是对点、线、面三种基本元素相互之间的关2)分电压等级拓扑法。该拓扑分析方法只搜系进行分析处理后提取的拓扑特征。基于结点-弧索断开开关所在的厂站电压等级,大大减小了搜索段-多边形的拓扑分析,是建立在点集拓扑的理论[3]的空间,提高了网络拓扑分析的效率。基础之上的。它描述了空间实体之间的连接性和邻3)面向对象(OO)的电力网络拓扑。实现拓扑接性,此即为拓扑空间关系所要描述的内容。在跟踪OO模型的启发式拓扑分析方法,利用OO技GIS中,基础的拓扑表述方法已经集成为通用函数,[4,5]术可扩展拓扑算法的适用范围。供开发使用。其中连通性分析功能便
5、是一种带有自4)基本分析单元的有色Petri法。将整个电网动拓扑功能的函数,它根据定义的拓扑规则,自动进拓扑分析问题分解为若干基本分析单元,采用基本行图形的拓扑分析,得到拓扑数据。分析单元的有色Petri网模型,只重新计算受开关状1.2拓扑空间数据模型态变化影响的分析单元,减小了搜索的空间,可提高空间数据模型的基本类型起源于“Spaghetti模[6]拓扑分析的效率。型”,如图1所示。随着电力系统自动化的深化,地理信息系统GIS中的拓扑生成意味着给Spaghetti文件增加(以下简称为GIS)在电网中的应用越来越广泛,如拓扑结构。图2为增加了拓扑结构的拓扑模型示意何在GIS基础上构建
6、电力网络拓扑,已成为在GIS图。GIS拓扑空间数据定义为空间特征数据和属性基础上构建电力系统的高级应用软件需解决的首要数据。空间特征数据记录的是空间实体的位置(X,向德军,等基于地理信息系统的电力网络拓扑分析21分析中所需的拓扑数据却是节点号。因此,GIS构建的拓扑数据不能够直接应用于网络分析应用程序,应该通过一定的方法将以GIS方式描述的拓扑数据进行转换。除了能够提供地理空间分布信息数据外,还可以给出网络分析用的元图1Spaghetti模型示意图件参数,包括节点号、支路数据、节点数据等等,并对Fig.1SketchmapofSpaghettimodel母线、连接线等零阻抗元件做正确
7、的拓扑处理。3基于GIS的电力网络拓扑分析[1～3]电力网络拓扑一般分为两个基本步骤:第一步是厂站的结线分析,也称母线分析;第二步是系统网络分析,分析整个系统的母线由支路连接成多图2拓扑模型示意图少个子系统,也称为电气岛分析。本文在GIS平台Fig.2SketchmapofGIS'stopologicalmodel上,按照网络分析要求,定义了各元件的属性表结构,对母线、开关和节点编号做了有效的处理,并依Y),拓扑关系和几何特征,是将GIS和其他各种数照拓扑
