CN111160868A - 基于图融合技术的统一配网网架拓扑构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于图融合技术的统一配网网架拓扑构建方法，包括以下步骤：第一步、数据处理：采集营销***、生产管理***、地理信息***三个业务***中的台账数据的元数据；预处理保留有效数据；第二步、构建配电网网架元模型。第三步、构建单***网架拓扑：构建完成的配电网网架拓扑图存储在图数据库中；第四步、构建融合配电网网架拓扑：利用图融合算法，结合上述构建的单***网架拓扑，构建统一配网网架拓扑。本发明可以实现不同***台帐数据横向一致性对比核查、纵向数据准确性核查，为***提供自助化数据核查治理服务；根据业务部门反馈的治理结果，迭代提升数据治理，以及识别模型准确度和效率。
Description
技术领域
本发明属于电力信息技术领域，特别涉及一种基于图融合技术的统一配网网架拓扑构建方法。
背景技术
目前在电网公司中，配网台账数据存储于营销***、生产管理***(PMS)、地理信息***(GIS)中，而这些***台账在各个***中存储的属性维度是不同的，有些***拥有一些与其他***重复的设备台账，还有一些本身***独有的设备台账。
这些配电网***台账数据质量不高，主要表现为营销***、生产管理***(PMS)、地理信息***(GIS)中台账数据关系错误、台账数据属性不一致、计量数据、采集数据不准等方面。这些数据质量问题如果通过人工核查的方式发现并修复，那么实施的难度较大，且这些台账数据问题会对与此相关的生产经营数据计算分析结果的准确性带来较大影响。
因此，营销***、生产管理***(PMS)、地理信息***(GIS)都无法独立提供完整准确的配电网台帐信息，必须利用多个业务***提取其中设备台账的多维度信息，才能将三个业务***的台账数据合并起来，构建出完整准确的配电网。
现有技术中，基于图论构建输电线路动态拓扑关系方法，利用图论与数据库理论建立动态拓扑数据结构，将拓扑数据保存于图数据库中。但此方案的性能、适用性以及可视化程度有待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于图融合技术的统一配网网架拓扑构建方法，以解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
基于图融合技术的统一配网网架拓扑构建方法，包括以下步骤：
第一步、数据处理
采集营销***、生产管理***、地理信息***三个业务***中的台账数据的元数据；剔除元数据中的过时数据、无效数据、重复数据，保留有效数据；
第二步、构建配电网网架元模型
配电网网架元模型定义了配电网中各类业务实体以及各类业务实体之间的拓扑关系，是本发明的元数据标准，使用第一步处理后的台账数据根据配电网网架元模型构建配电网网架拓扑图。配电网网架元模型的设计遵从国际电工委员会的IEC61970标准、国家电网公司的CIM4.0.3标准遵从国际电工委员会的IEC61970标准、国家电网公司的CIM4.0.3标准。
配电网网架元模型定义的业务实体包括，变电站、馈线、主线、配电线段、导线、运行杆塔、柱上断路器、柱上隔离开关、柱上负荷开关、站内断路器、站内隔离开关、站内负荷开关、柱上变压器、配电变压器、环网柜、开闭所、电缆分支箱、箱式变电站、计量点、电能表、用电客户、高压关口表、低压关口表、关口表用户、接入点、台区、电表箱、配变智能终端、集中器、开关监控终端。
元模型中定义了关联、包含、部署、监控、连接、监控五类关系。这些关系描述如下：
关联(associate)：表示对象之间存在逻辑上的联系，不是电路上或者物理上直接的连接。如馈线和变电站之间是关联关系。
包含(include)：表示一个对象位于另外一个对象内部。如馈线和主线之间是包含关系。
部署(locate)：表示一个对象部署在另外一个对象的外部。如柱上断路器和运行杆塔之间是部署关系。
连接(connect)：表示两个对象在电路上的连接。如配电线段和柱上断路器是连接关系。
监控(monitor)：表示二次设备对于一次设备的监控。如开关监控终端与柱上断路器是监控关系。
第三步、构建单***网架拓扑
依据第二步中构建的配电网网架拓扑元模型，使用第一步处理后的台账数据，分别构建营销配电网网架拓扑图、GIS配电网网架拓扑图、PMS配电网网架拓扑图。构建完成的配电网网架拓扑图存储在图数据库中。
配电网网架拓扑图的构建过程的步骤如下：
首先，整理出各业务***的台账数据关系图。如营销***的台账数据关系图见说明书附图3。
进一步的，根据配电网网架拓扑元模型，将元模型中的节点类型对应到台账数据。如在元模型中，变电站元模型图见说明书附图4。
进一步的，进行元模型节点->台账数据的对应，元模型中的“变电站”对应到营销台账中的“g_subs(变电站)”表，元模型中的“馈线”对应到营销台账中的“g_line(馈线)”表。
进一步的，根据配电网网架拓扑元模型，将元模型中的对象关系对应到营销台账数据。如元模型中的“变电站”->“馈线”关系对应到营销台账中的数据关系图见说明书附图5。
进一步的，根据配电网网架元模型与台账数据的对应关系，使用业务***台账数据创建节点实例、关系实例，存储到图数据库，形成单业务***的配电网网架拓扑图。构建完毕的营销***配电网网架拓扑图见说明书附图6。
第四步、构建融合配电网网架拓扑
利用图融合算法，结合第三步中构建的单***网架拓扑，构建统一配网网架拓扑。
图融合算法的基础是国网公司营配贯通成果。国网营配贯通成果为GIS***、营销***、PMS***中对应为同一个业务实体的台账数据建立了关联关系。营配贯通成果如下表：
图融合算法的原理是，将三个单***网架图重叠，各个图中对应为同一个业务实体的节点合并为一个节点，对应为同一个实体关系的关系合并为一个关系，三个单***网架图中独有的节点和关系全部添加到融合图。三个单***网架图融合为融合图的过程见说明书附图7。
各个图中对应为同一个业务对象的节点合并成一个节点时，节点的属性值也将进行合并。节点属性在多个业务***中重复存储，根据国网要求以PMS业务***为准。最终生成的融合图见说明书附图8。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、可以实现不同***台帐数据横向一致性对比核查、纵向数据准确性核查，为***提供自助化数据核查治理服务。
2、可以自动根据业务部门反馈的治理结果，迭代提升数据治理，以及识别模型准确度和效率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为构建单***网架拓扑流程图；
图2为构建统一配网网架拓扑流程图；
图3为营销***的台账数据关系图；
图4为变电站元模型图；
图5为营销中变电站馈线关系图；
图6为营销***配电网网架拓扑图；
图7为融合过程示意图；
图8为融合图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
本发明提供一种基于图融合技术的统一配网网架拓扑构建方法，包括以下步骤：
第一步：采集营销***、生产管理***(PMS)、地理信息***(GIS)三个业务***中的台账数据的元数据；根据营销***、生产管理***(PMS)、地理信息***(GIS)三个业务***中的台账数据的元数据，整理出三个业务***之间台账数据的差异。剔除元数据中的过时数据、无效数据、重复数据，保留有效数据。
营销***缺少的是：主线、电力设备容器(环网柜、开闭所、电缆分支箱、箱式变电站)、导电设备(导线、断路器、隔离开关、负荷开关、配电线段)、接入点、运行杆塔、电表箱的台账数据。
PMS***缺少的是：台区、低压用户、电能表、电表箱、计量点、接入点、考核用户的台账数据。
GIS***缺少的是：电能表、台区、计量点、低压用户、考核用户的台账数据。
第二步：使用国家电网公司企业公共数据模型(简称SG-CIM模型)定义网架拓扑元模型。其中，模型描述了用户、线路、台区、变压器、变电站、计量点、电能表的属性、类继承关系、相互之间的关联方式。
第三步：选用图数据库对于网架拓扑图的存储方式。定义了图数据库对于存储空间、元模型、维度、维度值的实现方式、节点存储模型对象的存储方式、关系存储模型关系的存储方式、模型对象对于图存储空间的关联方式。
基于上述的网架拓扑元模型，依据国家电网公司CIM4.0的标准，将营销***、生产管理***(PMS)、地理信息***(GIS)的台账数据对应到元模型的节点和对象关系中，生成单***网架拓扑图并存入图数据库。单***网架拓扑图描述了配电网中实际存在的业务对象之间包含、连接、部署、监控关系，图中的业务对象具有全维度的属性信息，可以保证能够满足所有的信息化项目、科技项目对于单***配电网网架拓扑的数据查询需求。
第四步：基于上述生产的营销***、生产管理***(PMS)、地理信息***(GIS)的单***网架拓扑结构，利用图融合算法，实现对多源网架拓扑结构的匹配、融合，并自动生成统一配网网架拓扑结构。图融合算法主要构思是将三个单***网架拓扑图重叠，各个图中对应为同一个业务实体的节点合并为一个节点，对应为同一个实体关系的关系合并为一个关系，将三个单***网架拓扑图中独有的节点和关系全部添加到统一配网网架拓扑图中。
基于网架结构逻辑规则，验证融合后的网架结构，在统一后的网架拓扑结构上，实现对网架结构关系异常的监测、分析。
基于统一网架拓扑结构标准，实现对营销、PMS、GIS***网架结构的知识图谱转换，并基于机器学习技术，构建多源网架结果智能识别模型，实现对档案的一致性比对，网架结构关系异常识别，并为业务部门提供自助化的数据核查治理服务，同时根据业务部门反馈的治理结果，迭代提升数据治理，以及识别模型准确度和效率。
本发明中：首先，获取营销***、生产管理***(PMS)、地理信息***(GIS)三个业务***中的台账数据；其次，根据SG-CIM模型定义网架拓扑元模型，将元模型的节点类型分别对应到营销***、生产管理***(PMS)、地理信息***(GIS)三个业务***中的台账数据；然后，生成营销***、生产管理***(PMS)、地理信息***(GIS)三个业务***各自的单***网架拓扑图；之后，利用图融合算法将生成的营销***、生产管理***(PMS)、地理信息***(GIS)三个业务***各自的单***网架拓扑图，融合为一个统一配网网架拓扑图存储在图数据库中；最后，利用档案的一致性比对，网架结构关系异常识别，为业务部门提供自助化的数据核查治理服务，同时根据业务部门反馈的治理结果，迭代提升数据治理，以及识别模型准确度和效率。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (8)
1.基于图融合技术的统一配网网架拓扑构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、数据处理：
采集营销***、生产管理***、地理信息***三个业务***中的台账数据的元数据；剔除元数据中的过时数据、无效数据、重复数据，保留有效数据；
第二步、构建配电网网架元模型：
使用第一步处理后的台账数据根据配电网网架元模型构建配电网网架拓扑图；
第三步、构建单***网架拓扑：
依据第二步中构建的配电网网架拓扑元模型，使用第一步处理后的台账数据，分别构建营销配电网网架拓扑图、GIS配电网网架拓扑图、PMS配电网网架拓扑图；构建完成的配电网网架拓扑图存储在图数据库中；
第四步、构建融合配电网网架拓扑：
利用图融合算法，结合上述构建的单***网架拓扑，构建统一配网网架拓扑。
2.根据权利要求1所述的基于图融合技术的统一配网网架拓扑构建方法，其特征在于，第一步中，根据营销***、生产管理***、地理信息***三个业务***中的台账数据的元数据，整理出三个业务***之间台账数据的差异：营销***缺少：主线、电力设备容器、导电设备、接入点、运行杆塔、电表箱的台账数据；PMS***缺少：台区、低压用户、电能表、电表箱、计量点、接入点、考核用户的台账数据；GIS***缺少：电能表、台区、计量点、低压用户、考核用户的台账数据；剔除三个业务***元数据中的过时数据、无效数据、重复数据，保留有效数据。
3.根据权利要求1所述的基于图融合技术的统一配网网架拓扑构建方法，其特征在于，标准化模型描述了用户、线路、台区、变压器、变电站、计量点、电能表的属性、类继承关系、相互之间的关联方式。
4.根据权利要求3所述的基于图融合技术的统一配网网架拓扑构建方法，其特征在于，基于单***网架拓扑，依据国家电网公司CIM4.0的标准，将营销***、生产管理***、地理信息***的有效数据对应到标准化模型的节点和对象关系中，生成单***网架拓扑图并存入图数据库。
5.根据权利要求4所述的基于图融合技术的统一配网网架拓扑构建方法，其特征在于，单***网架拓扑图描述了配电网中实际存在的业务对象之间包含、连接、部署、监控关系，图中的业务对象具有全维度的属性信息。
6.根据权利要求1所述的基于图融合技术的统一配网网架拓扑构建方法，其特征在于，第四步中，基于营销***、生产管理***、地理信息***的单***网架拓扑结构，利用图融合算法，实现对多源网架拓扑结构的匹配、融合，并统一配网网架拓扑结构。
7.根据权利要求6所述的基于图融合技术的统一配网网架拓扑构建方法，其特征在于，图融合算法是将三个单***网架拓扑图重叠，各个图中对应为同一个业务实体的节点合并为一个节点，对应为同一个实体关系的关系合并为一个关系，将三个单***网架拓扑图中独有的节点和关系全部添加到统一配网网架拓扑图中，获得统一配网网架拓扑结构。
8.根据权利要1所述的基于图融合技术的统一配网网架拓扑构建方法，其特征在于，第二步中，配电网网架元模型的设计遵从国际电工委员会的IEC61970标准、国家电网公司的CIM4.0.3标准遵从国际电工委员会的IEC61970标准、国家电网公司的CIM4.0.3标准。
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