电网电量拓扑分析方法及系统与流程

1.本技术涉及电网电量采集分析领域，具体涉及电网电量拓扑分析方法及系统。


背景技术：

2.电力行业在发展的过程中，为了保证自身的发展优势，就必须运用多种先进技术，做好电网建设的规划工作，使其能够为人们日常生活和社会生产活动提供有效的能源供应，进而保证电力行业的健康稳定发展。在电网运行的过程中，电网调控运行的质量直接关系到电力系统的供电质量，关系到其是否能够满足日常生产需求。而针对电网调控运行的大数据进行储存和处理，能够为电网系统的稳定运行提供数据参考，使其自身的供电质量得到进一步提升。此时，就突出了对电网调控运行大数据储存和处理技术进行研究的重要性。
3.相关技术中利用电网网架结构和电气连接方式，遵行独立、联络、可靠的运行原则，设定一定边界条件(电网闭环建设和调度开环运行)，将数据庞大、连接复杂的电网网架简化成若干稳定电气连接区域，针对每一个区域的电量供需情况，区域内电网网架的负荷情况需要进一步的分析，以方便对电网调整和建设做出合理的方案，以保障电网安全平稳运行。
4.就电网所产生的大数据而言，其首先存在的一个特点即规模大。在电网的不断发展过程中，其负荷节点和电机节电会不断增加，再加之电网和负荷之间的双向交互因素的影响，就会大大增加电网数据的量，而所产生和需要储备的数据也就随之大量增加，海量数据的存储与查询是进行大数据分析的先决条件，如何高效灵活的存取海量数据已成为问题点。传统的关系型数据库作为其存储支撑，但受限于其理论模型与体系结构，很难在性能和扩展性方面满足大数据情景下的数据需求。非关系型数据库可以较好的解决这些问题，但其功能往往较为简单，在复杂查询和事务管理等方面支持有限，并且缺乏标准化的查询语言或接口，难以与基于sql的查询逻辑兼容，技术迁移难度大。
5.中国专利《一种基于大数据技术的用电信息采集系统及其采集方法》，公开号：cn 106651633a，公开日：2016年10月09日，具体公开了采集数据入库采用双链路存储机制，即一路将低频度采集数据保存至关系型数据库，一路将所有采集数据保存至云平台的云存储，该方案通过云平台降低主库压力。然而该方案在系统运行过程中，从关系型数据库读取增量档案更新数据，并可将数据实时更新到云平台的分布式文件存储中，为分布式流计算和离线计算提供准确的基础信息，也就是说实际上云平台承担了所有的数据内容，云平台的存储压力并没有得到改善。
6.中国专利《一种基于电力调控大数据的多数据库混合存储方法及系统》，公开号：cn 109582667a，公开日：2019年04月05日，具体公开了分类存储：将电力调控系统中采集到的数据分为不同类型，根据不同类型数据的数据特征和业务需求，选择不同的基础数据库进行数据存储。然而该方案偏向于根据业务需求对于数据进行分类，单个基础数据库的数据存储压力仍然很大。


技术实现要素：

7.本技术针对现有技术中电网数据庞大，采用传统的关系型数据库不能满足大数据的数据需求，而采用多个关系型数据库进行分类存储又容易造成数据调取复杂、数据分类混乱、存储混乱的问题，无法直观向用户展示当前电网网架中的实时电量情况，提供电网电量拓扑分析方法以及用于实现该方法的系统，通过将所有数据的关联信息存储于第一数据库，电量数据存储于第二数据库，构建异构数据库集群，将海量信息的存储与关联关系进行分别存储，避免关联关系影响到信息存储容量的同时确保了对当前电量情况的准确查询，同时通过关联关系构建设备、关口表以及电量采集点的拓扑图，能够直观展示当前供电区域内设备的电量损耗情况，从而便于用户对实时用电进行分析调整。
8.为实现上述技术目的，作为本技术的第一方面，提供电网电量拓扑分析方法，包括如下步骤：s1：获取电网系统中各个设备信息、电量采集点信息以及关口表信息，搭建电量采集点与关口表、关口表与设备、设备与设备的关联关系存储于第一数据库；s2：搭建第二数据库，获取实时电量采集信息，按时间存储至第二数据库；s3：拓扑分析模块调取第一数据库中的关联关系构建拓扑图；s4：选择某一设备，拓扑分析模块输出该设备信息至第一数据库，第一数据库调取该设备的关联设备、该设备以及关联设备对应的关口表，并根据关口表匹配电量采集点获得电量采集点集合，将关联设备信息、关口表信息、电量采集点集合信息输出至拓扑分析模块，将电量采集点集合信息输出至第二数据库；s5：第二数据库接收电量采集点集合，匹配最近时间段内包含该电量采集点集合的实时电量采集信息集合，并输出至拓扑分析模块；s6：拓扑分析模块接收关联设备信息、关口表信息、电量采集点集合信息以及实时电量采集信息集合进行分析处理并展示。
9.进一步的，实时电量采集信息至少包括采集时间点、电量采集点以及实时电量。
10.进一步的，第一数据库中还设置有时间关联关系，当拓扑分析模块输出历史数据请求时，第一数据库中调取时间关联关系，第二数据库根据时间关联关系对应的时间区间调取历史电量信息。
11.进一步的，第二数据库中还存储有关口表的实时电量信息。
12.进一步的，拓扑分析模块接收第一数据库输出的设备与关口表、关口表与电量采集点集合、设备与设备的关联关系，并接收第二数据库输出的实时电量信息，并将关联关系以及实时电量信息进行整合，输出实时电量示意图，并自动高亮标识关联关系。
13.进一步的，根据供电区域划分拓扑图，将拓扑图分为若干个拓扑岛，拓扑岛与每个电网供电区域所对应。
14.进一步的，第一数据库中存储设备、关口表以及电量采集点与供电区域的关联关系。
15.进一步的，第一数据库中还存储有设备、关口表以及电量采集点之间的电流流向。
16.进一步的，第一数据库中还存储有与拓扑岛关联的电量阈值。
17.作为本技术的第二方面，提供电网电量拓扑分析系统，用于实现如上述的电网电量拓扑分析方法，包括：第一数据库，用以存储设备与设备、设备与关口表以及关口表与电量采集点的关联关系；第二数据库，用以存储电量采集点采集的实时电量采集信息；拓扑分析模块，用于调取并展示第一数据库以及第二数据库的数据信息。
18.本技术的有益效果：通过第一数据库存储关联关系，第二数据库存储电量数据，根
据第一数据库的关联关系调取第二数据库的电量数据，使得第二数据库中无关联关系限制即无任何事务、复杂查询表格，扩大第二数据库的数据存储容量的同时，仍然可以按照需求准确调取对应的实时电量信息并通过拓扑图展示给用户，显著提高海量电网电量数据的存储、查询和分析的效率，帮助用户对拓扑岛内电网电量的监控和分析，协助用户对网架的稳定性、安全性等方面提供辅助分析，以保障电网高可靠性和稳定电力供应。
附图说明
19.图1为本技术一种实施例情况下的电网电量拓扑分析方法的流程示意图。
20.图2为本技术另一种实施例情况下的电网电量拓扑分析系统的结构示意图。
具体实施方式
21.为使本技术的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本技术作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本技术的一种最佳实施例，仅用以解释本技术，并不限定本技术的保护范围，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，都属于本技术保护的范围。
22.如图1所示，本技术提供一种电网电量拓扑分析方法，包括如下步骤：s1：获取电网系统中各个设备信息、电量采集点信息以及关口表信息，搭建电量采集点与关口表、关口表与设备、设备与设备的关联关系存储于第一数据库；s2：搭建第二数据库，获取实时电量采集信息，按时间存储至第二数据库；s3：拓扑分析模块调取第一数据库中的关联关系构建拓扑图；s4：选择某一设备，拓扑分析模块输出该设备信息至第一数据库，第一数据库调取该设备的关联设备、该设备以及关联设备对应的关口表，并根据关口表匹配电量采集点获得电量采集点集合，将关联设备信息、关口表信息、电量采集点集合信息输出至拓扑分析模块，将电量采集点集合信息输出至第二数据库；s5：第二数据库接收电量采集点集合，匹配最近时间段内包含该电量采集点集合的实时电量采集信息集合，并输出至拓扑分析模块；s6：拓扑分析模块接收关联设备信息、关口表信息、电量采集点集合信息以及实时电量采集信息集合进行分析处理并展示至拓扑图。
23.具体的，实时电量采集信息至少包括采集时间点、电量采集点以及实时电量。当操作人员需求某一设备的实时电量时，选择该设备就能从第一数据库的关联关系中调取对应的关联设备、关口表以及电量采集点集合，此时将以电量采集点集合作为匹配值，与第二数据库中的电量采集信息进行匹配，就能获得该设备所对应的实时电量信息，将第一数据库作为关系型数据库、第二数据库作为非关系型数据库，分别存储关联信息以及数据信息，提高电量数据存储的同时，确保了电网系统电量查询的关联性、提高了分析的效率。同时由于电量采集时基于电量采集点进行，但实际应用中并不会在每一个设备都设置电量采集点，而是多个设备共用一个电量采集点，此时电量采集点采集到的实时电量信息实际为多个设备共同作用下的实时电量信息，由此本技术通过电量采集点与关口表、关口表与设备、设备与设备的关联关系建立拓扑分析模块，即操作人员选择一个设备时能够展示与该设备关联的关联设备、关口表以及电量采集点，并调取对应的实时电量采集信息进行展示，此时操作
人员能够直观了解展示的实时电量是由电网系统中哪些设备共同作用得到的，同时能够辅助判断关口表、电量采集点的位置设置是否符合实际使用需求。可以理解的是在本技术中电网系统中的设备指的是构成电网系统中的电网线路的电气元件，设备之间的关联关系可以是电气连接方式。
24.优选的，由于每个电量采集点的采集时间并不相同，如果将每一个时间点都作为schema进行存储，必然会出现大量的采集时间信息存储、关联，这会造成数据量过大，本来就海量的电量信息加入采集时间之后会造成过多的存储空间占用，由此，本技术设定固定时间区间设立schema，即将一段时间内采集到的所有的实时电量采集信息都存储至同一schema中，当需要展示当前设备的实时电量时，判断与选择时间最接近的时间段的schema进行应用匹配，从而减少大量的采集时间点造成建立过多的架构，造成数据库更大的数据量负担。
25.可选的，为了方便引用，在每个schema层次上定义好了引用，即在schema中定义一个引用键，这个引用键信息至少包括引用schema的特征信息，在本技术实施例中，这个引用键信息为时间区间。
26.进一步，在调取某一设备用电量时，不仅需要调取该设备关联设备的用电量情况，还可能需要该设备的历史电量信息，即实时电量信息与历史电量信息共同进行展示从而便于对区域内电网网架的负荷情况进行分析，由此，在第一数据库中设置时间关联关系，当拓扑分析模块输出历史数据请求时，第一数据库中调取时间关联关系，即判断历史数据请求包括哪几段时间区间，从而根据对应的时间区间引用对应的schema，进而再根据电量采集点信息调取schema中的实时电量，即第二数据库根据时间关联关系对应的时间区间调取历史电量信息，整合输出至拓扑分析模块，实现历史电量信息展示功能，便于操作人员直观获取历史电量信息。
27.关口表是指把住一个关口的计量表，俗称总表，一般根据馈路的供电性质决定关口表的设置。由此，第二数据库中还存储有关口表的实时电量信息，即选择某一设备时，拓扑分析模块输出设备信息至第一数据库，第一数据库根据设备调取对应的关联设备、关口表以及电量采集点集合输出至拓扑分析模块，并输出关口表以及电量采集点集合至第二数据库，第二数据库根据关口表以及电量采集点集合匹配对应的关口表实时电量信息以及电量采集点实时电量信息输出至拓扑分析模块进行展示。
28.具体的，通常而言选择的设备以及关联设备对应一个总的关口表，此时根据总的关口表调用下属的电量采集点集合，第一数据库同时还接收拓扑分析模块请求数据的时间，调取时间关联关系，输出时间区间，第二数据库接收时间区间，作为引用键调取对应的schema，再根据电量采集点集合以及关口表匹配schema存储的实时电量信息。
29.其中，拓扑分析模块接收第一数据库输出的设备与关口表、关口表与电量采集点集合、设备与设备的关联关系，并接收第二数据库输出的实时电量信息，并将关联关系以及实时电量信息进行整合，输出实时电量示意图，并自动高亮标识关联关系。
30.优选的，当第一数据库输出设备与设备、设备与关口表、关口表与电量采集点集合的关联关系至拓扑分析模块时，拓扑分析模块将对应的设备、关口表以及电量采集点集合高亮表示。在本技术实施例中拓扑分析模块是用于实现可视化、与操作人员进行交互的展示模块，初始通过第一数据库中记录的所有设备、关口表以及电量采集点的关联关系，输出
一个电网系统的拓扑图，拓扑图上包括所有设备、关口表以及电量采集点，并通过连线展示其之间的电气连接关系，即操作人员可以通过拓扑分析模块直观得到电网系统拓扑图。
31.可选的，由于电网系统一般过于庞大，现有适配显示屏无法直接将整个电网系统统一展示，这就会给操作人员的查询带来困难，由此，根据电网供电区域划分拓扑图，将拓扑图分为若干个拓扑岛，拓扑岛与每个电网供电区域所对应，即操作人员选择对应的供电区域，拓扑分析模块输出对应的拓扑岛进行展示，避免过多复杂的电网架构以及电气连接关系影响操作人员的查询分析。
32.具体的，第一数据库中存储设备、关口表以及电量采集点与供电区域的关联关系，当操作人员选择某一供电区域时，调取第一数据库中与该供电区域存在关联关系的设备、关口表以及电量采集点，并将设备、关口表以及电量采集点之间的关联关系输出至拓扑分析模块构建对应的拓扑岛。
33.可选的，也可以在拓扑分析模块中选择某一设备，调取第一数据库中与该设备存在关联关系的设备、关口表以及电量采集点，并将该设备作为拓扑岛中心点，以设备、关联设备、关口表以及电量采集点辐射构建对应的拓扑岛。
34.可选的，通常关口表的设置根据馈路的供电性质决定，也就是说一般情况下一个供电区域即一个供电馈路只存在一个关口表，由此也可以通过在拓扑分析模块中展示关口表信息，操作人员选择某一关口表，从第一数据库中调取关口表所对应的设备、电量采集点以及对应的关联关系输出至拓扑分析模块构建对应的拓扑岛。
35.优选的，设备与设备、设备与关口表、关口表与电量采集点的关联关系至少还包括电流的流向，即第一数据库中还存储有设备、关口表以及电量采集点之间的电流流向。在拓扑岛输出后，第二数据库也接收第一数据库输出的数据请求调取电量信息输出至拓扑分析模块，此时拓扑分析模块根据电流走向，绘制电量折线图并输出展示。以只具备一个关口表和若干个电量采集点的拓扑岛为例，以最靠近电流输入端的电量采集点x1作为折线图的x轴的第一点，以该电量采集点的实时电量y1作为折线图的y轴的第一点，此时获得折线图的第一点为(x1，y1)，以电流走向依次获得若干个折线图的点，关口表以及关口表的实时电量作为折线图的最后一点，连接所有的点，能够直观展示整个供电区域内电量的使用情况，便于操作人员分析电量损耗情况。
36.优选的，电量采集点的取值可以采用与前一个采集点相隔几个设备进行确定，如第一个电量采集点与电流输入端之间存在两个设备，则x1＝0+2＝2，第二个电量采集点与第一个电量采集点之间存在3个设备，则x2＝x1+3＝5，即每个电量采集点的坐标为(xn，yn)，yn为第n个电量采集点的实时电量，已知第n个电量采集点坐标为(xn，yn)，关口表与第n个电量采集点之间存在m个设备，则关口表的坐标为(xn+m，y')，y'为关口表的实时电量。
37.考虑到电量采集点之间也可能不存在设备，此时只将后一个采集点的坐标记录于折线图，同时，计算两个采集点之间的实时电量差值，作为线路电量损耗进行输出提示。
38.优选的，第一数据库中还存储有与拓扑岛关联的电量阈值，第一数据库输出关联关系构建拓扑岛的同时输出关联的电量阈值，拓扑分析模块将电量阈值与第二数据库输出的关口表实时电量进行比较，当关口表实时电量超过电量阈值，拓扑分析模块调动报警程序进行报警，并将报警信息与关口表实时电量信息关联存储至第一数据库。
39.更为优选的，第一数据库中还存储波动阈值以及报警频率阈值，波动阈值以及报
警阈值相关联，当报警频率超过报警频率阈值时，认为当前设置的电量阈值不符合实际情况，调取波动阈值进行电量阈值的波动调整，从而适应在不同时间段的电量使用情况。
40.可选的，第二数据库为opentsdb。
41.优选的，对第一数据库采用借助spring aop增强mybatis的查询方法，在数据持久层模块上，通过面向切面编程，实现在一次接口调用过程中同时实现第一数据库和第二数据库的查询，用第一数据库即关系数据库查询结果驱动opentsdb的查询，最终按照接口定义返回规范的查询结果，从而实现无需对相关框架或数据库的代码进行修改，实现了各个模块之间的松耦合，并且不会对上层的业务逻辑产生影响，具有良好的兼容性，极大的降低了技术迁移的难度。
42.更为优选的，第一数据库中还存储有拓扑岛之间的关联关系，通过拓扑岛之间的关联关系构建电网拓扑图，对电网网架实现可视化的体现，使得操作人员清晰了解当前网架的负荷情况，为电网建设工作提供协助。
43.如图2所示，本技术还提供一种电网电量拓扑分析系统，包括：第一数据库，用以存储设备与设备、设备与关口表以及关口表与电量采集点的关联关系；第二数据库，用以存储电量采集点采集的实时电量采集信息；拓扑分析模块，用于调取并展示第一数据库以及第二数据库的数据信息；更新阈值模块，用以根据报警频率阈值调取波动阈值，并根据波动阈值更新电量阈值。
44.具体而言，更新阈值模块根据设定时间定时调取第一数据库中存储的报警信息以及报警频率阈值，当报警信息出现次数超过报警频率阈值时，调取波动频率阈值以及当前电量阈值，计算实际电量阈值，并更新第一数据库中存储的电量阈值。通过上述方案，可以使得电网系统在不同时间段具备不同的电量阈值，从而适配高峰期、极端天气下的电网系统使用。
45.以上所述之具体实施方式为本技术电网电量拓扑分析方法及系统的较佳实施方式，并非以此限定本技术的具体实施范围，本技术的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本技术之形状、结构所作的等效变化均在本技术的保护范围内。

技术特征：
1.电网电量拓扑分析方法，其特征在于：包括如下步骤：s1：获取电网系统中各个设备信息、电量采集点信息以及关口表信息，搭建电量采集点与关口表、关口表与设备、设备与设备的关联关系存储于第一数据库；s2：搭建第二数据库，获取实时电量采集信息，按时间存储至第二数据库；s3：拓扑分析模块调取第一数据库中的关联关系构建拓扑图；s4：选择某一设备，拓扑分析模块输出该设备信息至第一数据库，第一数据库调取该设备的关联设备、该设备以及关联设备对应的关口表，并根据关口表匹配电量采集点获得电量采集点集合，将关联设备信息、关口表信息、电量采集点集合信息输出至拓扑分析模块，将电量采集点集合信息输出至第二数据库；s5：第二数据库接收电量采集点集合，匹配最近时间段内包含该电量采集点集合的实时电量采集信息集合，并输出至拓扑分析模块；s6：拓扑分析模块接收关联设备信息、关口表信息、电量采集点集合信息以及实时电量采集信息集合进行分析处理并展示。2.如权利要求1所述的电网电量拓扑分析方法，其特征在于：实时电量采集信息至少包括采集时间点、电量采集点以及实时电量。3.如权利要求1所述的电网电量拓扑分析方法，其特征在于：第一数据库中还设置有时间关联关系，当拓扑分析模块输出历史数据请求时，第一数据库中调取时间关联关系，第二数据库根据时间关联关系对应的时间区间调取历史电量信息。4.如权利要求1所述的电网电量拓扑分析方法，其特征在于：第二数据库中还存储有关口表的实时电量信息。5.如权利要求4所述的电网电量拓扑分析方法，其特征在于：拓扑分析模块接收第一数据库输出的设备与关口表、关口表与电量采集点集合、设备与设备的关联关系，并接收第二数据库输出的实时电量信息，并将关联关系以及实时电量信息进行整合，输出实时电量示意图，并自动高亮标识关联关系。6.如权利要求1所述的电网电量拓扑分析方法，其特征在于：根据供电区域划分拓扑图，将拓扑图分为若干个拓扑岛，拓扑岛与每个电网供电区域所对应。7.如权利要求6所述的电网电量拓扑分析方法，其特征在于：第一数据库中存储设备、关口表以及电量采集点与供电区域的关联关系。8.如权利要求7所述的电网电量拓扑分析方法，其特征在于：第一数据库中还存储有设备、关口表以及电量采集点之间的电流流向。9.如权利要求8所述的电网电量拓扑分析方法，其特征在于：第一数据库中还存储有与拓扑岛关联的电量阈值。10.电网电量拓扑分析系统，用于实现如权利要求1至9任意一项所述的电网电量拓扑分析方法，其特征在于：包括：第一数据库，用以存储设备与设备、设备与关口表以及关口表与电量采集点的关联关系；第二数据库，用以存储电量采集点采集的实时电量采集信息；
拓扑分析模块，用于调取并展示第一数据库以及第二数据库的数据信息。

技术总结
本申请公开了电网电量拓扑分析方法及系统，包括如下步骤：搭建电量采集点与关口表、关口表与设备、设备与设备的关联关系存储于第一数据库；获取实时电量采集信息，按时间存储至第二数据库；拓扑分析模块调取第一数据库中的关联关系构建拓扑图；选择某一设备，第一数据库调取该设备的关联设备、该设备以及关联设备对应的关口表，并输出至拓扑分析模块，将电量采集点集合信息输出至第二数据库；第二数据库匹配包含该电量采集点集合的实时电量采集信息集合，并输出至拓扑分析模块；拓扑分析模块接收实时电量采集信息集合进行分析处理并展示。本申请的有益效果：显著提高海量电网电量数据的存储、查询和分析的效率。查询和分析的效率。查询和分析的效率。


技术研发人员：项忠正 董哲恒 何智频 赵学海 朱明良 徐瑜琼 王旭旭 何林佳 朱泽凯 毛佳宁
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/8/4