电力系统全网完全分散拓扑分析方法、装置及存储介质

1.本发明涉及电力系统技术领域，具体而言，涉及一种电力系统全网完全分散拓扑分析方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.电力系统拓扑分析是现代能量管理系统的核心，是包含潮流计算、经济调度、安全分析、继电保护整定等在内的一系列电力系统功能实现的基础。
3.在“碳达峰、碳中和”政策目标的引导下，风、光、水、地热、海洋能、储(电动汽车)等可再生能源发电和用电以分散、集中等方式大量并入电力系统发电、输电、配电、用电各个部分。为了最大化调度可再生能源发电以实现“双碳”目标，必须统筹电网发输配用各个部分，由此必须对电力系统发输配用全网进行拓扑分析。
4.然而，电力系统发输配用各个部分的拓扑信息是分散管理的。虽然，目前对电力系统拓扑分析已经取得了丰硕的成果，但是其主要采用的是集中式的拓扑分析方法，只能解决局部电网的拓扑分析，无法实现电力系统发输配用全网拓扑分析。
5.有鉴于此，申请人在研究了现有的技术后特提出本技术。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种电力系统全网完全分散拓扑分析方法、装置及存储介质，以改善上述技术问题中的至少一个。
7.第一方面、
8.本发明实施例提供了一种电力系统全网完全分散拓扑分析方法，其包含步骤s1、s2和s4。
9.s1、获取本地厂站的开关运行状态。其中，电力系统包含n个厂站，相连的两个厂站之间互为相邻厂站。
10.s2、根据本地厂站的开关运行状态，进行拓扑分析，获取本地拓扑结构。其中，本地拓扑结构用以发送至相邻厂站，以加入相邻厂站的协调序列。
11.s4、获取本地厂站的协调序列，并根据本地厂站的协调序列进行协调计算，获取厂站间拓扑结构，直至厂站间拓扑结构中的厂站信息不再发生改变时，获取电力系统的全网拓扑结构。其中，厂站间拓扑结构用以发送至相邻厂站，以更新相邻厂站的协调序列。
12.第二方面、
13.本发明实施例提供了一种电力系统全网完全分散拓扑分析装置，其包含：
14.开关状态获取模块，用于获取本地厂站的开关运行状态。其中，电力系统包含n个厂站，相连的两个厂站之间互为相邻厂站。
15.拓扑分析模块，用于根据本地厂站的开关运行状态，进行拓扑分析，获取本地拓扑结构。其中，本地拓扑结构用以发送至相邻厂站，以加入相邻厂站的协调序列。
16.协调计算模块，用于获取本地厂站的协调序列，并根据本地厂站的协调序列进行
协调计算，获取厂站间拓扑结构，直至厂站间拓扑结构中的厂站信息不再发生改变时，获取电力系统的全网拓扑结构。其中，厂站间拓扑结构用以发送至相邻厂站，以更新相邻厂站的协调序列。
17.第三方面、
18.本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在计算机程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行如第一方面任意一段所说的电力系统全网完全分散拓扑分析方法。
19.通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：
20.通过本发明实施例的电力系统全网完全分散拓扑分析方法，能够得到电力系统全网完全分散拓扑结构，从而为潮流计算、经济调度、安全分析、继电保护整定等在内的一系列电力系统功能提供的基础，更加适配分散式的电力系统。
21.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
23.图1是本发明第一实施例提供的电力系统全网完全分散拓扑分析方法的流程示意图。
24.图2是电力系统全网分散量测系统构架图。
25.图3是典型一台半断路器接线形式及其对应点边图。
26.图4是第一实施例提供的另一种电力系统全网完全分散拓扑分析方法的流程示意图
27.图5是全网拓扑分析的求解流程。
28.图6是某实际电力系统一次接线图。
29.图7是图6中厂站2电气节点编号。
30.图8是厂站2拓扑分析结果。
31.图9是例子1的全网拓扑结构。
32.图10是,第二实施例提供的电力系统全网完全分散拓扑分析装置的结构示意图。
33.图11是,第二实施例提供的另一种电力系统全网完全分散拓扑分析装置的结构示意图。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
35.为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
36.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
37.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
38.取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
39.实施例中提及的“第一\第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些内容以外的顺序实施。
40.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
41.实施例一：
42.请参阅图1至图9，本发明第一实施例提供一种电力系统全网完全分散拓扑分析方法。其可由电力系统的全网拓扑分析设备(以下简称全网拓扑分析设备)来执行。特别地，由全网拓扑分析设备中的一个或多个处理器来执行以实现步骤s1、s2和s4。
43.s1、获取本地厂站的开关运行状态。其中，电力系统包含n个厂站，相连的两个厂站之间互为相邻厂站。优选地，步骤s1具体为：获取本地厂站的电气节点信息和开关运行状态信息。
44.可以理解的是，所述全网拓扑分析设备可以是便携笔记本计算机、台式机计算机、服务器、智能手机或者平板电脑等具有计算性能的电子设备。
45.具体的，实际电力系统中，位于厂站内的开关、断路器等表征拓扑信息的遥信量是由厂站管理的，厂站之间具有广域高速通信网，能够背靠背分散协调。电力系统全网分散量测系统构架如图2所示。
46.由图2可见，厂站量测系统(含发电厂、变电站、风电场、微电网等)中配置多种量测单元，如pmu、d-pmu、scada、ami等，能够在全网统一对时下采集开关、断路器等状态，实时传输保存至厂站数据库内。然后，高级应用软件对数据进行分析、状态估计、恶数据剔除等处理，并执行相邻厂站协调通信规则。
47.优选地，在上述实施例的基础上，本发明的一个可选的实施例中，相邻厂站之间的协调通信规则包括：
48.规则一：二态性。在全网拓扑分析过程中，厂站只有协调和等待两个状态。协调，表示相邻两个厂站按协调计算模型进行计算。等待，表示相邻厂站正在协调，该厂站处于等待状态。
49.规则二：双向性。相邻厂站a和b之间能够通过协调实现信息互访，即厂站a与b进行
协调时，厂站a和b都可以获得双方信息。
50.规则三：传递性。相邻厂站a与b协调后，厂站a与b会获得双方信息。当厂站a与其它相邻厂站c协调时，会将厂站b信息协调至厂站c。
51.规则四：顺序性。厂站a有多个相邻厂站，如b、c、d等，厂站a按协调序列中的顺序依次协调，如最先与相邻厂站b协调，那么厂站c、d依次等待(或者与其它相邻厂站协调)。
52.规则五：统一性。相邻厂站a与b协调后，两个厂站内的信息将相同。
53.规则六：全局性。相邻厂站a与b协调后，厂站a协调序列中(若有)厂站b出栈、厂站b协调序列中(若有)厂站a出栈。
54.规则七：实时性。相邻厂站a与b协调后，信息一致。当厂站a或b有新增信息时，需要再次协调，重新加入厂站b或者a协调序列。
55.s2、根据本地厂站的开关运行状态，进行拓扑分析，获取本地拓扑结构。其中，本地拓扑结构用以发送至相邻厂站，以加入相邻厂站的协调序列。
56.具体的，本实施例采用开关路径函数法的拓扑分析，其本质是将表示任意电气节点连接关系的全连通矩阵表达为所有路径(每条路径由多条支路的广义乘法计算)的广义加法计算。
57.优选地，在上述实施例的基础上，本发明的一个可选的实施例中，步骤s2具体包括步骤s21和步骤s22。
58.s21、根据电气节点信息和开关运行状态信息，构建以开关运行状态为函数的全连通矩阵。优选地，全连通矩阵a为：
[0059][0060]
式中，全连通矩阵为对称阵上式只列出上三角元素，a
ij
表示电气节点i和j之间的连通状态、i和j表示电气节点的编号、a
ij
＝1表示连通，a
ij
＝0表示断开。
[0061]
s22、采用行扫描法对全连通矩阵进行拓扑分析，识别电气节点的连通片，获取本地拓扑结构。
[0062]
以图3中的a所示的一台半断路器为例，说明该原理。图3中的a可以抽象为图3中的b所示的形式。图3中的b所示的边c
bi
(i＝1,2,...,9)表示第i个开关支路的实际状态，当开关闭合时，c
bi
＝1；当开关断开时，c
bi
＝0，图3中的b所示的c
bi
＝0。
[0063]
设图3中的b所示的任意电气节点i和j之间有m条路径v1,v2,...,vm。设第k(k＝1,2,
…
,m)条路径中有k
l
条开关支路。那么，第k(k＝1,2,
…
,m)条路径的连通状态vk可以表示为：
[0064]
[0065][0066]
式中：表示k
l
条开关支路状态，表示广义布尔乘法。
[0067]
由此，电气节点i和j之间的连通状态a
ij
可以表示为：
[0068][0069]
式中：表示广义布尔加法。
[0070]
由式(1)～(2)可以形成图3中的b所示的全连通矩阵a(该矩阵是对称阵，只列出上三角元素)：
[0071][0072]
式中：a
ij
(i,j＝1,2,
…
,8)可以按式(2)形式表达(仅列出a
12
)，如：
[0073][0074]
可以理解的是，式(1)～(4)可以离线形成，即本发明实施例可以直接调用而不用每次都进行生成。根据各个开关支路实时状态在线更新，如当实时观测到图3的b所示的各个开关支路的状态：
[0075]
cb＝[c
b1 c
b2 c
b3 c
b4 c
b5 c
b6 c
b7 c
b8
]
t
[0076]
ꢀꢀ
＝[1 1 0 1 0 1 0 1 1]
t
ꢀꢀ
(5)按照式(1)～(2)就可以计算得到此时全连通矩阵为：
[0077][0078]
对式(6)采用行扫描法就可以确定电气节点1、3、4、6为一连通片，2、5、7、8为一连通片，每一连通片映射为一逻辑节点，从而完成厂站拓扑分析。
[0079]
优选地，如图4所示，在上述实施例的基础上，本发明的一个可选的实施例中。步骤s2之后还包括步骤s3。
[0080]
s3将本地拓扑结构发送至相邻厂站，以加入相邻厂站的协调序列。
[0081]
需要说明的是，在其它实施例中，一些厂站可以始终进行协调计算，在协调计算完成后直接将相邻厂站的拓扑结构直接更新为本地厂站计算出来的拓扑结构，而不用将本厂站计算得到的拓扑结构加入相邻厂站的协调序列，再次进行协调计算。因此，步骤s3不是必须的。
[0082]
s4、获取本地厂站的协调序列，并根据本地厂站的协调序列进行协调计算，获取厂站间拓扑结构，直至厂站间拓扑结构中的厂站信息不再发生改变时，获取电力系统的全网拓扑结构。其中，厂站间拓扑结构用以发送至相邻厂站，以更新相邻厂站的协调序列。
[0083]
具体的，由步骤2可知，传统开关路径函数法是采用集中式厂站拓扑分析，无法实现厂站间分散拓扑分析。对此，本发明实施例对传统开关路径函数算法进行改进，以实现厂站间拓扑分析。
[0084]
优选地，在上述实施例的基础上，本发明的一个可选的实施例中，步骤s4具体包括步骤s41、s42和s45。
[0085]
s41、获取本地厂站的协调序列，并根据协调序列选取协调厂站i
k*
。协调厂站的选取模型为i
k*
＝argmint{{ik|
…
,
…
,ti,
…
,
…
}(k＝1,2,
…
,ni)}，式中，i
k*
表示协调厂站、t表示本地厂站i和协调厂站i
k*
协调需要等待的时间、ik表示本地厂站的协调序列、ti表示第i个厂站完成本地拓扑分析的时间、k表示相邻厂站的编号、ni表示第i个厂站的相邻厂站的数量。其中，协调队列按照相邻厂站的拓扑结构的接收时间排列。
[0086]
s42、协调厂站和本地厂站之间以输电线路拓扑为对象进行分散协调计算，获取相邻厂站的拓扑信息，以得到厂站间拓扑结构。
[0087]
可以理解的是为了在厂站调控本地主动量(如发电机有功功率、无功功率、变压器变比、无功补偿装置等)以实现电力系统发输配用全网分散调度与控制(即厂站根据全网拓扑结构、本地历史调控策略，通过经验和推理以实现未来调控决策)，需要在厂站本地获取全网拓扑。
[0088]
具体的，要获取电力系统全网拓扑，必须通过相邻厂站的协调传播获得。实际电力系统相邻厂站间是通过多条输电线路连接的，相邻厂站间以输电线路拓扑为对象进行分散协调计算。对此，本发明实施例给出相邻厂站拓扑分析协调计算模型
[0089][0090]
式中：表示相邻厂站a和b之间具有通信链路，可以互相协调；na表示厂站a内
线路电气端节点总数；nb表示厂站b内线路电气端节点总数；
[0091]
表示厂站a内第i个开关支路状态；表示厂站b内线路第j个开关支路状态；符号表示广义布尔乘法协调运算；符号表示广义布尔加法协调运算；符号ξ表示广义布尔加法协调联加运算，即：
[0092][0093]
根据传统广义布尔加法、广义布尔乘法及乘法分配率运算规则：
[0094][0095]
式中：l1,l2,l3表示开关支路状态。
[0096]
按式(9)乘法分配律运算方法，式(7)可简化为：
[0097][0098]
式中，表示相邻厂站a和b之间具有通信链路可以互相协调、表示厂站a内第i个开关支路状态、表示厂站b内线路第j个开关支路状态、na表示厂站a内线路电气端节点总数、nb表示厂站b内线路电气端节点总数、表示广义布尔乘法协调运算、表示广义布尔加法协调运算。
[0099]
式(10)表明，相邻厂站a和b之间由多条输电线路关联，其中在厂站a中存在na个线路端节点开关状态，厂站b中存在nb个线路端节点开关状态，na与nb不一定相等(这是因为电力系统经常通过切换输电线路投运改变电力系统潮流以满足安全经济运行要求，拓扑分析结合电力系统潮流运行等深入问题本文暂不讨论，将在后续论文中予以阐述)，由厂站a中存在na个线路端节点开关状态依次与厂站b中存在nb个线路端节点开关状态的组合构成厂站a与厂站b之间的路径。
[0100]
优选地，在一个可选的实施例中，步骤s42之后还包括步骤s43和步骤s44。
[0101]
s43、判断厂站间拓扑结构中的厂站信息是否改变。
[0102]
s44、如果发生改变，则将厂站间拓扑结构发送至相邻厂站，以更新相邻厂站的协调队列。
[0103]
需要说明的是，在其它实施例中，一些厂站可以始终进行协调计算，在协调计算完成后直接将相邻厂站的拓扑结构直接更新为本地厂站计算出来的拓扑结构，而不用将本厂站计算得到的拓扑结构加入相邻厂站的协调序列，再次进行协调计算。因此，步骤s43和步骤s44不是必须的。
[0104]
s45、获取更新后的本地厂站的协调序列，并根据更新后的本地厂站的协调序列获取协调厂站进行分散协调计算，以获得新的厂站间拓扑结构，直至厂站间拓扑结构中的厂站信息不再发生改变时，获取电力系统的全网拓扑结构。其中，厂站间拓扑结构发生改变时发送至相邻厂站，以更新相邻厂站的协调序列。
[0105]
具体的，步骤s42给出了相邻厂站间拓扑分析分析方法，而厂站要获得全网拓扑，需要相邻厂站的多次协调传播。如图5所示，下面给出电力系统全网完全分散拓扑分析方法。
[0106]
设系统共有n个厂站，厂站i(i＝1,2,
…
,n)按步骤s2完成本地拓扑分析所需要时间为ti(i＝1,2,
…
,n)，设厂站i的ni个相邻厂站为i1,i2,
…
,厂站i完成本地拓扑分析后加入相邻厂站ik(k＝1,2,
…
,ni)的协调序列：
[0107]
{ik|
…
,
…
,ti,
…
,
…
}(k＝1,2,
…
,ni)
ꢀꢀꢀ
(11)
[0108]
具体的，协调序列按照完成拓扑分析的时间进行排序。厂站i从式(11)的ni个相邻厂站的协调序列中选择最先协调的厂站i
k*
：
[0109]ik*
＝argmint{{ik|
…
,
…
,ti,
…
,
…
}(k＝1,2,
…
,ni)}
ꢀꢀ
(12)
[0110]
式中：t{{ik|
…
,
…
,ti,
…
,
…
}(k＝1,2,
…
,ni)}表示厂站i与厂站ik协调需要等待的时间。
[0111]
厂站i与最先协调厂站i
k*
按式(10)进行协调计算，完成协调后，根据规则二的双向性，厂站i与相邻厂站i
k*
获得双方的拓扑信息。此时，厂站i、厂站i
k*
的相邻厂站协调序列为：
[0112]
{ik|
…
,t
i1
,
…
}(k＝1,2,
…
,ni)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)
[0113][0114]
式中：t
i1
表示厂站i此时消耗时间，为本地拓扑分析时间、等待协调厂站i
k*
时间、与厂站i
k*
协调时间之和；表示厂站i
k*
本地拓扑分析时间、等待协调厂站i时间、与厂站i协调时间之和；表示厂站i
k*
相邻厂站总数。
[0115]
然后，厂站i、厂站i
k*
分别获得相应的最先协调厂站：
[0116][0117]
式中：i
m*
表示厂站i最先协调的厂站；i
n*
表示厂站i
k*
最先协调的厂站。
[0118]
厂站i与i
m*
、厂站i
k*
与i
n*
分别按照式(10)进行协调计算，完成协调后，根据规则二的双向性，厂站i与i
m*
具有相同信息，厂站i
k*
与i
n*
具有相同信息。同时，厂站i(i＝1,2,
…
,n)按式(11)～(15)协调过程中，厂站j(j≠i)也同步按式(11)～(12)并行，
[0119]
以此重复，直至相邻厂站拓扑信息不再增加，由此完成厂站i(i＝1,2,
…
,n)分散的全网拓扑分析。
[0120]
通过本发明实施例的电力系统全网完全分散拓扑分析方法，能够得到电力系统全网完全分散拓扑结构，从而为潮流计算、经济调度、安全分析、继电保护整定等在内的一系列电力系统功能提供的基础，更加适配分散式的电力系统。
[0121]
为便于对本发明的理解，下面以一个实际的应用场景来说明本实施例的应用。例子1：采用如图6所示的某实际电力系统一次接线图进行仿真。
[0122]
该一次接线图共有10个厂站(1号站～10号站)，11条输电线路，51个开关(含3/2、双母线分段、单母线等典型接线方式)，电压等级涵盖了500kv、220kv、110kv、35kv、10kv，其中35kv、10kv厂站接入了可再生能源发电。
[0123]
本发明实施例使用microsoft visual c++编程工具和sql数据库进行算法实现。使用visual c++多线程分散、并行实现各个厂站本地和全网拓扑分析，使用消息机制实现线程之间的通信。sql数据库按厂站建有厂站开关状态表和拓扑分析结果表。厂站开关状态表实时保存厂站前端各个开关状态，厂站拓扑分析结果表保存拓扑分析结果。
[0124]
首先，进行厂站本地拓扑分析
[0125]
以图6厂站2为例，说明本文厂站分散、独立拓扑分析方法，其电气节点编号如图7所示。由图7可见，该厂站共有9个开关cb1～cb9，其实时运行状态通过前端采集设备传输至厂站管理中心数据库厂站2开关状态表中。
[0126]
厂站2按照步骤s21得到以开关运行状态为函数的全连通矩阵：
[0127][0128]
由于为对角阵，只写出上三角元素，其元素表达式如表1所示。
[0129]
表1厂站2全连通矩阵元素表达式
[0130][0131][0132]
当厂站2获得某时刻开关运行状态：
[0133]
cb＝[111111111]
t
(17)
[0134]
将其带入式(16)，可以快速得到：
[0135][0136]
对式(18)行扫描，可以得到：电气节点1、2、3、4、5划分为一连通片；电气节点6、7、8、9、10、11划分为一连通片，每个连通片映射为一个逻辑节点，并将有阻抗元件的边赋值为1，形成如图8所示的拓扑分析结果。
[0137]
厂站拓扑分析完成后，形成厂站-逻辑节点-逻辑节点连接关系-电气节点-输电线路标识映射表，如表2所示，并保存至厂站2拓扑分析结果表中。
[0138]
表2厂站2拓扑分析结果
[0139][0140]
其中，l12表示厂站1与厂站2连接的输电线路标识；l251、l252表示厂站2与厂站5连接的两条输电线路标识；l23表示厂站2与厂站3连接的输电线路标识。
[0141]
表2表明了站内逻辑节点之间的连接关系；对于有输电线路连接的厂站间，通过输电线路标识查找对应的逻辑节点、电气节点等信息，进行相邻厂站拓扑分析。
[0142]
然后，进行厂站分散全网拓扑分析
[0143]
厂站分散全网拓扑分析是要在厂站内获得全网拓扑，必须依靠输电线路关联的相邻厂站的协调。对于每个厂站来说，输电线路在架设时，其相邻厂站就是已知的，如表3所示。
[0144]
表3可以互相协调的相邻厂站
[0145][0146][0147]
根据步骤s3在完成本地拓扑分析后，依据完成时间加入相邻厂站协调序列，如表4所示。
[0148]
表4相邻厂站协调序列
[0149][0150]
由表4可见，厂站7首先完成本地拓扑分析，加入相邻厂站9、5的协调序列。当厂站9完成本地拓扑分析后，进行协调计算，厂站7和9都获得二者拓扑分析结果，厂站9没有其它相邻厂站，处于等待状态。厂站5完成本地拓扑分析后，与厂站7进行协调计算，厂站5获得厂站7、9的拓扑信息，厂站7此时获得厂站5、9的拓扑分析。厂站7此时再次加入厂站5协调队列，与厂站5协调计算，厂站5获得厂站7、9的拓扑。同时，厂站5与厂站4进行协调计算，厂站5、4均获得厂站5、7、9、4拓扑，并加入厂站7协调序列与厂站7协调计算，厂站7此时获得厂站7、5、9、4拓扑。
[0151]
依次进行，直至每个厂站信息不在增加。厂站内获得全网拓扑分析结果如表5所示。
[0152]
表5全网拓扑分析结果
[0153][0154]
根据表5得到的网络拓扑结果，可以容易的形成系统节点-输电线路映射表、系统节点-子系统映射表、输电线路-子系统映射表等相关信息，并得到如图9所示的全网拓扑分析结果。
[0155]
实施例二、
[0156]
如图10所示，本发明实施例提供了一种电力系统全网完全分散拓扑分析装置，其包含：
[0157]
开关状态获取模块1，用于获取本地厂站的开关运行状态。其中，电力系统包含n个厂站，相连的两个厂站之间互为相邻厂站。
[0158]
拓扑分析模块2，用于根据本地厂站的开关运行状态，进行拓扑分析，获取本地拓扑结构。其中，本地拓扑结构用以发送至相邻厂站，以加入相邻厂站的协调序列。
[0159]
协调计算模块4，用于获取本地厂站的协调序列，并根据本地厂站的协调序列进行协调计算，获取厂站间拓扑结构，直至厂站间拓扑结构中的厂站信息不再发生改变时，获取电力系统的全网拓扑结构。其中，厂站间拓扑结构用以发送至相邻厂站，以更新相邻厂站的协调序列。
[0160]
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，开关状态获取模块1，具体用于：
[0161]
获取本地厂站的电气节点信息和开关运行状态信息。
[0162]
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，拓扑分析模块2，包括：
[0163]
矩阵构建单元，用于根据电气节点信息和开关运行状态信息，构建以开关运行状态为函数的全连通矩阵。
[0164]
扫描单元，用于采用行扫描法对全连通矩阵进行拓扑分析，识别电气节点的连通片，获取本地拓扑结构。
[0165]
如图11所示，在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，电力系统全网完全分散拓扑分析装置还包括第一发送模块3。
[0166]
第一发送模块3，用于将本地拓扑结构发送至相邻厂站，以加入相邻厂站的协调序列。
[0167]
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，协调计算模块4具体包括：
[0168]
协调厂站获取单元，用于获取本地厂站的协调序列，并根据协调序列选取协调厂站i
k*
。协调厂站的选取模型为i
k*
＝argmint{{ik|
…
,
…
,ti,
…
,
…
}(k＝1,2,
…
,ni)}，式中，i
k*
表示协调厂站、t表示本地厂站i和协调厂站i
k*
协调需要等待的时间、ik表示本地厂站的协调序列、ti表示第i个厂站完成本地拓扑分析的时间、k表示相邻厂站的编号、ni表示第i个厂站的相邻厂站的数量。其中，协调队列按照相邻厂站的拓扑结构的接收时间排列。
[0169]
第一分散协调计算单元，用于协调厂站和本地厂站之间以输电线路拓扑为对象进行分散协调计算，获取相邻厂站的拓扑信息，以得到厂站间拓扑结构。其中，协调计算模型为：
[0170][0171]
式中，表示相邻厂站a和b之间具有通信链路可以互相协调、表示厂站a内第i个开关支路状态、表示厂站b内线路第j个开关支路状态、na表示厂站a内线路电气端节点总数、nb表示厂站b内线路电气端节点总数、表示广义布尔乘法协调运算、表示广义布尔加法协调运算。
[0172]
第二分散协调计算单元，用于获取更新后的本地厂站的协调序列，并根据更新后
的本地厂站的协调序列获取协调厂站进行分散协调计算，以获得新的厂站间拓扑结构，直至厂站间拓扑结构中的厂站信息不再发生改变时，获取电力系统的全网拓扑结构。其中，厂站间拓扑结构发生改变时发送至相邻厂站，以更新相邻厂站的协调序列。
[0173]
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，协调计算模块4还包括：
[0174]
改变判断单元，用于判断厂站间拓扑结构中的厂站信息是否改变。
[0175]
第一发送单元，用于如果发生改变，则将厂站间拓扑结构发送至相邻厂站，以更新相邻厂站的协调队列。
[0176]
实施例三、
[0177]
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在计算机程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行如实施例一任意一段所说的电力系统全网完全分散拓扑分析方法。
[0178]
在本发明实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置和方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0179]
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
[0180]
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，电子设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0181]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.电力系统全网完全分散拓扑分析方法，其特征在于，包含：获取本地厂站的开关运行状态；其中，电力系统包含n个厂站，相连的两个厂站之间互为相邻厂站；根据所述本地厂站的开关运行状态，进行拓扑分析，获取本地拓扑结构；其中，所述本地拓扑结构用以发送至相邻厂站，以加入相邻厂站的协调序列；获取本地厂站的协调序列，并根据所述本地厂站的协调序列进行协调计算，获取厂站间拓扑结构，直至所述厂站间拓扑结构中的厂站信息不再发生改变时，获取电力系统的全网拓扑结构；其中，所述厂站间拓扑结构用以发送至相邻厂站，以更新相邻厂站的协调序列。2.根据权利要求1所述的电力系统全网完全分散拓扑分析方法，其特征在于，获取本地厂站的开关运行状态，具体包括：获取本地厂站的电气节点信息和开关运行状态信息；根据所述本地厂站的开关运行状态，进行拓扑分析，获取本地拓扑结构，具体包括：根据所述电气节点信息和开关运行状态信息，构建以开关运行状态为函数的全连通矩阵；采用行扫描法对所述全连通矩阵进行拓扑分析，识别电气节点的连通片，获取本地拓扑结构。3.根据权利要求2所述的电力系统全网完全分散拓扑分析方法，其特征在于，所述全连通矩阵a为：式中，全连通矩阵为对称阵上式只列出上三角元素，a
ij
表示电气节点i和j之间的连通状态、i和j表示电气节点的编号、a
ij
＝1表示连通，a
ij
＝0表示断开。4.根据权利要求1所述的电力系统全网完全分散拓扑分析方法，其特征在于，根据所述本地厂站的开关运行状态，进行拓扑分析，获取本地拓扑结构之后，还包括：将所述本地拓扑结构发送至相邻厂站，以加入相邻厂站的协调序列。5.根据权利要求1所述的电力系统全网完全分散拓扑分析方法，其特征在于，获取本地厂站的协调序列，并根据所述本地厂站的协调序列进行协调计算，获取厂站间拓扑结构，直至所述厂站间拓扑结构中的厂站信息不再发生改变时，获取电力系统的全网拓扑结构，具体包括：获取本地厂站的协调序列，并根据所述协调序列选取协调厂站i
k*
；协调厂站的选取模型为i
k*
＝argmint{{i
k
|
…
,
…
,t
i
,
…
,
…
}(k＝1,2,
…
,n
i
)}，式中，i
k*
表示协调厂站、t表示本地厂站i和协调厂站i
k*
协调需要等待的时间、i
k
表示本地厂站的协调序列、t
i
表示第i个
厂站完成本地拓扑分析的时间、k表示相邻厂站的编号、n
i
表示第i个厂站的相邻厂站的数量；其中，所述协调队列按照相邻厂站的拓扑结构的接收时间排列；所述协调厂站和本地厂站之间以输电线路拓扑为对象进行分散协调计算，获取相邻厂站的拓扑信息，以得到所述厂站间拓扑结构；其中，协调计算模型为：式中，表示相邻厂站a和b之间具有通信链路可以互相协调、表示厂站a内第i个开关支路状态、表示厂站b内线路第j个开关支路状态、n
a
表示厂站a内线路电气端节点总数、n
b
表示厂站b内线路电气端节点总数、表示广义布尔乘法协调运算、表示广义布尔加法协调运算；获取更新后的本地厂站的协调序列，并根据所述更新后的本地厂站的协调序列获取协调厂站进行分散协调计算，以获得新的厂站间拓扑结构，直至所述厂站间拓扑结构中的厂站信息不再发生改变时，获取电力系统的全网拓扑结构；其中，所述厂站间拓扑结构发生改变时发送至相邻厂站，以更新相邻厂站的协调序列；在所述协调厂站和本地厂站之间以输电线路拓扑为对象进行分散协调计算，获取相邻厂站的拓扑信息，以得到所述厂站间拓扑结构之后，还包括：判断所述厂站间拓扑结构中的厂站信息是否改变；如果发生改变，则将所述厂站间拓扑结构发送至相邻厂站，以更新相邻厂站的协调队列。6.根据权利要求1至5任意一项所述的电力系统全网完全分散拓扑分析方法，其特征在于，相邻厂站之间的协调通信规则包括：规则一：二态性；在全网拓扑分析过程中，厂站只有协调和等待两个状态；协调，表示相邻两个厂站按协调计算模型进行计算；等待，表示相邻厂站正在协调，该厂站处于等待状态；规则二：双向性；相邻厂站a和b之间能够通过协调实现信息互访，即厂站a与b进行协调
时，厂站a和b都可以获得双方信息；规则三：传递性；相邻厂站a与b协调后，厂站a与b会获得双方信息；当厂站a与其它相邻厂站c协调时，会将厂站b信息协调至厂站c；规则四：顺序性；厂站a有多个相邻厂站，如b、c、d等，厂站a按协调序列中的顺序依次协调，如最先与相邻厂站b协调，那么厂站c、d依次等待；规则五：统一性；相邻厂站a与b协调后，两个厂站内的信息将相同；规则六：全局性；相邻厂站a与b协调后，厂站a协调序列中厂站b出栈、厂站b协调序列中厂站a出栈；规则七：实时性；相邻厂站a与b协调后，信息一致；当厂站a或b有新增信息时，需要再次协调，重新加入厂站b或者a协调序列。7.电力系统全网完全分散拓扑分析装置，其特征在于，包含：开关状态获取模块，用于获取本地厂站的开关运行状态；其中，电力系统包含n个厂站，相连的两个厂站之间互为相邻厂站；拓扑分析模块，用于根据所述本地厂站的开关运行状态，进行拓扑分析，获取本地拓扑结构；其中，所述本地拓扑结构用以发送至相邻厂站，以加入相邻厂站的协调序列；协调计算模块，用于获取本地厂站的协调序列，并根据所述本地厂站的协调序列进行协调计算，获取厂站间拓扑结构，直至所述厂站间拓扑结构中的厂站信息不再发生改变时，获取电力系统的全网拓扑结构；其中，所述厂站间拓扑结构用以发送至相邻厂站，以更新相邻厂站的协调序列。8.根据权利要求7所述的电力系统全网完全分散拓扑分析装置，其特征在于，开关状态获取模块，具体用于：获取本地厂站的电气节点信息和开关运行状态信息；所述拓扑分析模块，包括：矩阵构建单元，用于根据所述电气节点信息和开关运行状态信息，构建以开关运行状态为函数的全连通矩阵；扫描单元，用于采用行扫描法对所述全连通矩阵进行拓扑分析，识别电气节点的连通片，获取本地拓扑结构。9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至6任意一项所述的电力系统全网完全分散拓扑分析方法。

技术总结
本发明实施例提供一种电力系统全网完全分散拓扑分析方法、装置及存储介质，涉及电力系统技术领域。其中，这种电力系统全网完全分散拓扑分析方法包含步骤S1、S2和S4。S1、获取本地厂站的开关运行状态。其中，电力系统包含N个厂站，相连的两个厂站之间互为相邻厂站。S2、根据本地厂站的开关运行状态，进行拓扑分析，获取本地拓扑结构。S4、获取本地厂站的协调序列，并根据本地厂站的协调序列进行协调计算，获取厂站间拓扑结构，直至厂站间拓扑结构中的厂站信息不再发生改变时，获取电力系统的全网拓扑结构。本发明的电力系统全网完全分散拓扑分析方法，能够得到电力系统全网完全分散拓扑结构，更加适配分散式的电力系统，为电力系统功能提供基础。能提供基础。能提供基础。


技术研发人员：郝广涛 唐娅
受保护的技术使用者：莆田学院
技术研发日：2022.06.24
技术公布日：2022/11/1