本發(fā)明涉及電力自動化，特別是基于圖計算的電網(wǎng)節(jié)點分裂后因子圖快速生成方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的持續(xù)擴展與新型電力系統(tǒng)的快速建設，電力系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)日益嚴峻且多元化。在這一過程中，變電站母線作為電力傳輸與分配的核心環(huán)節(jié)，其運行方式和操作策略也日趨頻繁與靈活多變。變電站中經(jīng)常需要執(zhí)行母線分裂操作以應對復雜多變的電網(wǎng)環(huán)境。經(jīng)過拓撲分析后，廠站中的母線分裂將會表現(xiàn)為電網(wǎng)電氣節(jié)點的分裂，最終導致節(jié)點支路模型中節(jié)點數(shù)的增加。潮流計算是電網(wǎng)靜態(tài)安全分析和安全校核的基礎，電網(wǎng)節(jié)點支路模型的改變將會導致潮流計算中因子表的變化，從而無法直接依照基態(tài)模型的因子表進行潮流計算。傳統(tǒng)方法往往直接對電氣節(jié)點分裂后的電網(wǎng)模型重新生成因子表，這種方法沒有利用基態(tài)模型因子表的已知信息，造成了大量的時間損耗。

2、加邊法在電氣節(jié)點分裂后因子表的快速生成方面也發(fā)揮著一定作用，但傳統(tǒng)的串行設計結構限制了其并行處理能力，無法有效發(fā)揮現(xiàn)代硬件資源的強大計算能力。此外，加邊法所依賴的關系型數(shù)據(jù)庫和矩陣運算技術在應對電網(wǎng)計算規(guī)模急劇增長的新型電力系統(tǒng)時，逐漸陷入瓶頸，難以應對的新挑戰(zhàn)。圖數(shù)據(jù)庫和圖計算引擎可以充分利用底層硬件資源，但目前尚未有基于圖數(shù)據(jù)庫、圖計算引擎和并行設計架構的電氣節(jié)點分裂后因子圖快速生成方法被提出。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于上述存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明所要解決的問題是：如何解決現(xiàn)有方法串行設計結構限制了其并行處理能力，無法有效發(fā)揮現(xiàn)代硬件資源強大計算能力的問題；如何解決基于關系型數(shù)據(jù)庫的計算方法在應對復雜多源數(shù)據(jù)的低效問題。

3、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：基于圖計算的電網(wǎng)節(jié)點分裂后因子圖快速生成方法，包括，s1：根據(jù)電網(wǎng)數(shù)據(jù)生成原電網(wǎng)拓撲圖，執(zhí)行基于圖計算的因子分解獲得原電網(wǎng)因子圖；s2：電網(wǎng)拓撲發(fā)生變化后，通過局部拓撲分析判斷電網(wǎng)拓撲變化類型，若變化類型為電氣節(jié)點數(shù)增加，依照電氣節(jié)點增加編號方法生成變化后電網(wǎng)拓撲圖；s3：依據(jù)原電網(wǎng)拓撲圖、變化后電網(wǎng)拓撲圖，執(zhí)行增量信息計算方法，生成增量信息；s4：依據(jù)原電網(wǎng)因子圖、增量信息，執(zhí)行基于圖計算的電氣節(jié)點增加因子圖修正方法，生成修正后因子圖。

4、作為本發(fā)明所述基于圖計算的電網(wǎng)節(jié)點分裂后因子圖快速生成方法的一種優(yōu)選方案，其中，所述原電網(wǎng)拓撲圖指的是實際電網(wǎng)發(fā)生電氣節(jié)點增加前，基于描述電網(wǎng)特定信息的矩陣建立的圖模型；所述變化后電網(wǎng)拓撲圖指的是實際電網(wǎng)發(fā)生電氣節(jié)點增加后，變化后的描述特定電網(wǎng)信息的矩陣建立的圖模型；所述基于圖計算的因子分解算法指將圖所對應的矩陣進行因子分解，也稱三角分解，分解過程采用圖計算方法，分解后的結果按照圖來存儲；所述原電網(wǎng)因子圖指的是基于因子表矩陣建立的圖模型，因子表指實際電網(wǎng)發(fā)生電氣節(jié)點增加前，描述電網(wǎng)特定信息的矩陣被因子分解后所得因子表；所述節(jié)點數(shù)增加指的是變化后電網(wǎng)拓撲圖在原電網(wǎng)拓撲圖的基礎上增加了節(jié)點，原電網(wǎng)拓撲圖對應的變化后電網(wǎng)拓撲圖的節(jié)點編號、節(jié)點自邊值、邊的邊值完全相同。

5、作為本發(fā)明所述基于圖計算的電網(wǎng)節(jié)點分裂后因子圖快速生成方法的一種優(yōu)選方案，其中，所述局部拓撲分析僅對受影響的設備范圍進行拓撲分析，獲得變化后的電網(wǎng)拓撲，以及變化位置和類型；所述電氣節(jié)點增加編號方法指的是在原電網(wǎng)拓撲圖中增加新節(jié)點，新節(jié)點編號為原電網(wǎng)拓撲圖中最大節(jié)點編號順序增加的編號值，生成變化后電網(wǎng)拓撲圖。

6、作為本發(fā)明所述基于圖計算的電網(wǎng)節(jié)點分裂后因子圖快速生成方法的一種優(yōu)選方案，其中，所述增量信息計算方法包括，步驟11：用變化后電網(wǎng)拓撲圖減去原電網(wǎng)拓撲圖，得到臨時增量圖，其中變化后電網(wǎng)拓撲圖減去原電網(wǎng)拓撲圖為變化后電網(wǎng)拓撲圖各節(jié)點的自邊值減去原電網(wǎng)拓撲圖對應節(jié)點的自邊值，變化后電網(wǎng)拓撲圖各邊的邊值減去原電網(wǎng)拓撲圖對應邊的邊值，臨時增量圖中的節(jié)點是新增節(jié)點和與新增節(jié)點相連的原電網(wǎng)拓撲圖的節(jié)點，臨時增量圖中的邊是新增節(jié)點與臨時增量圖中各節(jié)點的連接關系，臨時增量圖的自邊值和邊值由計算所得；步驟12：將臨時增量圖拆分為圖c和圖d，圖c的節(jié)點為新增節(jié)點，圖c的邊為新增節(jié)點之間的連接關系，圖c的節(jié)點的自邊值為臨時增量圖對應節(jié)點的自邊值，圖c的邊的邊值為臨時增量圖對應邊的邊值，圖d由臨時增量圖減去圖c所得，其中臨時增量圖減去圖c為臨時增量圖各節(jié)點的自邊值減去圖d對應節(jié)點的自邊值，臨時增量圖各邊的邊值減去圖c對應邊的邊值，將圖c和圖d作為增量信息。

7、作為本發(fā)明所述基于圖計算的電網(wǎng)節(jié)點分裂后因子圖快速生成方法的一種優(yōu)選方案，其中，所述基于圖計算的電氣節(jié)點增加因子圖修正方法包括，步驟21：依據(jù)原電網(wǎng)因子圖，對圖d執(zhí)行基于圖計算的并行前代運算和規(guī)格化運算，獲得圖u1，圖u1節(jié)點為新增節(jié)點和原電網(wǎng)拓撲圖中部分節(jié)點，其中原電網(wǎng)拓撲圖中部分節(jié)點由前代運算和規(guī)格化運算獲得，圖u1的邊為新增節(jié)點與原電網(wǎng)拓撲圖中部分節(jié)點的連接關系，節(jié)點的自邊值設置為0，邊的邊值由計算所得；步驟22：計算臨時圖u2表示為：

8、

9、其中，u2為臨時圖u2對應的矩陣，c為圖c對應的矩陣，dd為原電網(wǎng)因子圖中對角元素對應的對角矩陣，u1為圖u1對應的三角矩陣，*為基于圖計算的矩陣乘法；步驟23：對臨時圖u2執(zhí)行基于圖計算的因子分解算法，獲得臨時圖l、臨時圖d、臨時圖u3，臨時圖d為一維圖模型，臨時圖d的節(jié)點為新增節(jié)點，臨時圖d自邊值由因子分解所得，臨時圖d沒有邊，臨時圖u3的節(jié)點為新增節(jié)點，臨時圖u3邊為新增節(jié)點之間的連接關系，邊值由因子分解所得，自邊值設置為0；步驟24：將臨時圖u1、臨時圖d、臨時圖u3、原電網(wǎng)因子圖相加后得到修正因子圖，圖相加指將所有圖的相同節(jié)點的自邊值加和后作為對應節(jié)點的自邊值，將所有圖的相同邊的邊值加和后作為對應邊的邊值，若某圖g包含其他圖沒有的節(jié)點，則在其他圖創(chuàng)建相應的新節(jié)點，新節(jié)點編號與圖g中的節(jié)點編號一致，若某圖g包含其他圖沒有的邊，則在其他圖創(chuàng)建相應的新邊，新邊兩端的節(jié)點編號與圖g中的節(jié)點編號一致；所述相同節(jié)點指的是節(jié)點編號相同；所述相同邊指的是某條邊兩端節(jié)點編號與另一條邊的兩端節(jié)點編號相同。

10、作為本發(fā)明所述基于圖計算的電網(wǎng)節(jié)點分裂后因子圖快速生成方法的一種優(yōu)選方案，其中，所述步驟23中基于圖計算的并行前代運算和規(guī)格化運算包括，步驟31：將圖d拆分為c個子圖，其中，c指新增節(jié)點的數(shù)量，每個新增節(jié)點對應一個子圖，每個子圖的節(jié)點為對應的新增節(jié)點和與新增節(jié)點相連的圖d中的節(jié)點，每個子圖的邊為對應的新增節(jié)點與圖d中與新增節(jié)點相連節(jié)點的連接關系，每個子圖的自邊值和邊值從圖d中獲取，對所有的子圖并行執(zhí)行步驟32、33、34；步驟32：生成子圖對應的原電網(wǎng)因子圖節(jié)點在原電網(wǎng)因子圖中的路徑樹并集，其中子圖對應的原電網(wǎng)因子圖節(jié)點的編號為子圖中與新增節(jié)點連接的所有節(jié)點的編號，創(chuàng)建臨時因子圖，臨時因子圖與原電網(wǎng)因子圖完全一致，激活臨時因子圖中子圖對應路徑樹并集中的所有節(jié)點；步驟33：給臨時因子圖中所有已激活節(jié)點增加一個新的屬性e，將e的值設置為子圖中新增節(jié)點與對應已激活節(jié)點的邊值；步驟34：執(zhí)行基于圖并行計算的e值修正算法；步驟35：當所有子圖均完成步驟32、33、34后，創(chuàng)建圖u1，u1的節(jié)點包含新增節(jié)點和所有子圖路徑樹并集的節(jié)點，所有節(jié)點的自邊值為0，新增節(jié)點僅與其對應子圖的路徑樹并集節(jié)點相連，二者的邊值為子圖中對應路徑樹并集節(jié)點的e值。

11、作為本發(fā)明所述基于圖計算的電網(wǎng)節(jié)點分裂后因子圖快速生成方法的一種優(yōu)選方案，其中，所述步驟34中基于圖并行計算的e值修正算法包括，步驟41：將所有已激活節(jié)點中節(jié)點編號最小的節(jié)點作為根節(jié)點。若沒有已激活節(jié)點，則執(zhí)行步驟44；步驟42：使用圖并行計算，修正所有與根節(jié)點相連的已激活節(jié)點的e值，修正方法為：將根節(jié)點所連接節(jié)點的e減去根節(jié)點的e與兩節(jié)點間邊的邊值的乘積；步驟43：將當前的根節(jié)點設置為未激活狀態(tài)，則執(zhí)行步驟41；步驟44：使用圖并行計算，同時對所有路徑樹并集中所含節(jié)點的e值進行修正，修正方法為將所有路徑樹并集中所含節(jié)點的e除以該節(jié)點的自邊值。

12、本發(fā)明的另外一個目的是提供基于圖計算的電網(wǎng)節(jié)點分裂后因子圖快速生成方法的系統(tǒng)，其能通過構建因子圖快速生成系統(tǒng)，解決了基于圖計算的電網(wǎng)節(jié)點分裂后因子圖快速生成問題。

13、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：基于圖計算的電網(wǎng)節(jié)點分裂后因子圖快速生成系統(tǒng)，包括，初始化模塊、變化后電網(wǎng)拓撲圖生成模塊、電網(wǎng)拓撲增量信息計算模塊及修正因子圖生成模塊；所述初始化模塊用于根據(jù)電網(wǎng)數(shù)據(jù)生成原電網(wǎng)拓撲圖，執(zhí)行基于圖計算的因子分解獲得原電網(wǎng)因子圖；所述變化后電網(wǎng)拓撲圖生成模塊用于電網(wǎng)拓撲發(fā)生變化后，通過局部拓撲分析判斷電網(wǎng)拓撲變化類型，若變化類型為電氣節(jié)點數(shù)增加，依照電氣節(jié)點增加編號方法生成變化后電網(wǎng)拓撲圖；所述電網(wǎng)拓撲增量信息計算模塊用于依據(jù)原電網(wǎng)拓撲圖、變化后電網(wǎng)拓撲圖，執(zhí)行增量信息計算方法，生成增量信息；所述修正因子圖生成模塊用于依據(jù)原電網(wǎng)因子圖、增量信息，執(zhí)行基于圖計算的電氣節(jié)點增加因子圖修正方法，生成修正后因子圖。

14、一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)如上所述基于圖計算的電網(wǎng)節(jié)點分裂后因子圖快速生成方法的步驟。

15、一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上所述基于圖計算的電網(wǎng)節(jié)點分裂后因子圖快速生成方法的步驟。

16、本發(fā)明有益效果為：本發(fā)明提供的基于圖計算的電網(wǎng)節(jié)點分裂后因子圖快速生成方法將修正后拓撲圖與原電網(wǎng)拓撲圖間的修正量拆分為圖c和圖d，圖c蘊含著新增節(jié)點與新增節(jié)點間的連接關系，圖d蘊含著新增節(jié)點與原節(jié)點的連接關系。對圖d使用基于圖計算的并行前代運算和規(guī)格化運算進行處理，對圖c使用基于矩陣乘法的圖乘法和基于圖計算的并行因子分解算法進行處理，將二者的處理結果與原電網(wǎng)因子圖相加即可獲得修正因子圖。本發(fā)明將電網(wǎng)因子圖局部修正過程中所需要的主要數(shù)據(jù)模型均建模為圖模型，使用圖計算技術處理圖模型間的運算邏輯，盡可能排除零元素存儲和零元素計算，降低了多類型數(shù)據(jù)結構、多關聯(lián)表交互的時間損耗，提升了算法效率。同時采用多子圖、多進程等并行設計思想，綜合考慮粗、細粒度并行計算架構，挖掘算法中的可并行點，充分利用底層硬件資源，進一步提升算法運行效率。