具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种基于配电云主站及图数据库的配电网设备拓扑着色方法，参见图1，包括：

步骤1)、对配电网电气设备进行图数据库建模；

步骤2)、将建模后的图模型存储入图数据库；

步骤3)、基于图模型进行全局拓扑着色计算和局部拓扑着色计算，

其中，局部拓扑着色计算包括：

监测到配电云主站实时库中模型发生变化时，对受影响的静态连通组件编号及节点进行模型变化局部拓扑着色计算；

以及，

监测到配电云主站开关变位时，对变位开关所属静态连通组件编号进行开关变位局部拓扑着色计算。

作为本发明实施例的一种实施方式，对配电网电气设备进行图数据库建模，具体操作过程包括：

步骤1.1)、从配电云主站实时库中抽取全网电气设备模型，

其中，模型包括但不限于主网断路器(BREAKER)、主网刀闸(DISCONNECTOR)、主网母线(BUSBARSECTION)、配网开关(DMS_CB_DEVICE)、配网刀闸(DMS_DISCONNECTOR_DEVICE)、配网馈线(DMS_FEEDER_DEVICE)、馈线段(DMS_SECTION_DEVICE)、配网负荷(DMS_LD_DEVICE)、配网变压器(DMS_TR_DEVICE)等设备模型。

步骤1.2)、将抽取的电气设备模型按照设备类型在图数据库中建模，

其中，具体设备建模为图节点，设备属性(包括设备ID、设备名称、开关状态、拓扑着色值、电气端子连接节点号)建模为图节点属性。

同类节点用表名作为标签标识，其中导电设备类添加DEVICE父标签，如配网开关的标签有两个，一个为DEVICE父标签，一个为DMS_CB_DEVICE标签。

将设备与设备间关系建模为连接关系(:CONNECT_WITH)。

例如，新增两个导电设备节点，其中一个设备为开关，要求节点同时包含DMS_CB_DEVICE和DEVIDE标签，节点属性“设备名称”为“开关A”；另一个设备为配网馈线段，节点包含DMS_SECTION_DEVICE和DEVIDE标签，节点属性“设备名称”为“电缆B”，新增关系(:CONNECT_WITH)连接“开关A”与“电缆B”，如图5所示。

CREATE(n:DMS_CB_DEVICE:DEVICE(name:’开关A’))RETURN n；

CREATE(n:DMS_SECTION_DEVICE:DEVICE(name:’电缆B’))RETURN n；

MATCH(a:DEVICE(name:’开关A’)),(b:DEVICE(name:’电缆B’))CREATE(a)-[r:CONNECT_WITH]->(b)return a,b,r；

上述创建的连接关系使用DEVICE父标签，优点是可以创建不同子设备类型之间的关系。

作为本发明实施例的一种实施方式，将建模后的图模型存储入Neo4j图数据库。

作为本发明实施例的一种实施方式，配电云主站实时库中模型发生变化后，模型异动通知服务监测到该变化，根据具体模型变化消息进行增量模型处理，更新Neo4j中的图模型。

其中，增量模型处理包括增、删和改操作，其中将“改”操作简化为先删后增操作；例如在配电云主站实时库新增一个设备，则增量模型处理模块需要在Neo4j中同步创建该设备节点、以及与该设备相关联的边，边的创建是以设备属性连接点计算出来的；当在实时库中删除一个设备时，增量模型处理模块需要在Neo4j同步删除该节点与节点所有关联的边。新增(删除)节点与新增(删除)边的两端节点共同组成受影响节点，受影响节点所属静态连通组件将被模型变化局部拓扑分析计算。

作为本发明实施例的一种实施方式，更新Neo4j中的图模型后，查询Neo4j图数据库，获取受影响的静态连通组件编号及节点，触发模型变化局部拓扑分析计算。

作为本发明实施例的一种实施方式，Flink流处理应用实时监听配电云主站开关变位消息，将开关状态作为节点属性实时写入图数据库，并从图数据库中查询变位开关所属的静态连通组件编号，触发开关变位局部拓扑分析计算。

作为本发明实施例的一种实施方式，全局拓扑着色计算，参见图2，包括全局拓扑连通组件计算和拓扑着色计算两部分。

全局拓扑连通组件计算分为全局静态连通组件计算和全局动态连通组件计算。

其中，全局静态连通组件计算为：以Neo4j建模后的图数据模型为基础，取类型为连接关系(:CONNECT_WITH)的所有节点构成匿名Neo4j图对象，不考虑开关分合状态，使用GDS算法库中的弱连通组件算法(WCC)计算得到静态连通组件，将静态连通组件编号作为节点属性写入Neo4j图数据库中。

全局静态连通组件计算在初始化时进行，之后可以周期性计算，确保全局静态组件的正确性。

全局静态连通组件在计算时以节点ID为基础编号，为了使连通组件编号相对固定，连通组件编号总是取同一组中所有节点的最小设备ID。

以下是静态连通组件计算详细参数配置，使用WCC算法Write模式。其中nodeQuery定义参与计算的所有节点；relationshipQuery定义参与计算的所有关系；seedProperty定义计算时节点初始化编号，计算结果将以最小值作为连通组件编号；writeProperty定义计算完成的连通组件编号存储的属性。“$nodeCql”指取变量nodeCql的值，“$relationshipCql”指取变量relationshipCql的值。

定义nodeCql变量：MATCH(n:DEVICE)return id(n)AS id,n.id AS seedId

定义relationshipQuery变量：

MATCH(a:DEVICE)-[r:CONNECT_WITH]-(b:DEVICE)RETURN id(a)AS source,id(b)AS target

执行静态连通组件计算：call gds.wcc.write({

nodeQuery:$nodeCql,

relationshipQuery:“$relationshipCql”,

writeProperty:'component_id',

seedProperty:'seedId'})

yield nodePropertiesWritten,componentCount,computeMillis,createMillis；

全局动态连通组件计算为：依次遍历上述静态连通组件，考虑开关分合状态，取一个静态连通组件，去除开关状态为分闸的节点，再次使用弱连通组件算法(WCC)，得到动态连通组件。

以下是对单个静态连通组件做动态连通组件计算的算法过程，在定义节点和边时需要去除开关状态为分闸状态的节点，其中“n.point”是节点属性，标识开关状态(0或1)，规定point＝1或不存在(例如馈线段)的节点为合闸状态节点。

定义nodeCql变量：MATCH(n:DEVICE{component_id:$component_id})where notEXISTS(n.point)or n.point＝1return id(n)AS id；

定义relationshipQuery变量：MATCH(a:DEVICE{component_id:$component_id})-[r:CONNECT_WITH]-(b:DEVICE{component_id:$component_id})where(not EXISTS(a.point)or a.point＝1)and(not EXISTS(b.point)or b.point＝1)RETURN id(a)ASsource,id(b)AS target；

执行动态连通组件计算：call gds.wcc.write({

nodeQuery:$nodeCql,

relationshipQuery:$relationshipCql,

writeProperty:'dyn_component_id'

})yield nodePropertiesWritten,componentCount,computeMillis,createMillis；

拓扑着色计算为，首先将静态连通组件中分闸状态的节点颜色置为停电色更新到图数据库中；然后依次遍历各动态连通组件，查询图数据库，查看是否包含标签为主网母线的节点，并查询其电压值是否大于0，判断该连通组件是否带电，根据电源信息分配拓扑颜色后，将颜色值与Neo4j中的旧颜色值进行比较，将差异颜色值作为节点属性写入Neo4j，完成拓扑着色计算。外部应用可通过微服务查询任意电气设备的拓扑着色值。

作为本发明实施例的一种实施方式，开关变位局部拓扑着色计算，如图3所示，具体为，开关变位后，监听到Flink开关变位处理模块发送的消息，获取变位开关所属的静态连通组件，对该静态连通组件按照上述拓扑着色计算方法进行局部拓扑着色计算。

作为本发明实施例的一种实施方式，模型变化局部拓扑着色计算，如图4所示，具体为，云主站实时库模型发生变化后，获取受模型变化影响的静态连通组件编号及受影响节点信息，以受影响静态连通组件及受影响节点构建的图对象为基础，计算得到新的局部静态连通组件编号，并修改Neo4j图数据库中原有静态连通组件的编号值，然后进行动态连通组件计算，以及进行拓扑着色计算。

本发明的第二个实施例提供一种基于配电云主站及图数据库的配电网设备拓扑着色装置，包括：

图模型模块，用于基于配电云主站实时库模型对配电网电气设备进行图数据库建模，生成图模型；

拓扑着色计算模块，用于基于图模型进行全局拓扑着色计算和局部拓扑着色计算；

所述拓扑着色计算模块包括：

连通组件计算模块，用于进行全局静态连通组件计算和全局动态连通组件计算；

拓扑着色计算模块，用于基于静态连通组件和动态连通组件进行拓扑着色；

模型变化局部拓扑分析模块，用于对配电云主站实时库中模型变化后受影响的静态连通组件编号及节点，重新进行静态连通组件计算和动态连通组件计算，并触发拓扑着色计算；

开关变位局部拓扑分析模块，用于监测到配电云主站开关变位时，获取变位开关所属静态连通组件编号，对变位开关所属静态连通组件触发拓扑着色计算。

本发明实施例中还包括：

增量模型计算模块，用于实时监测配电云主站实时库中配电网电气设备模型变化情况；根据模型变化消息进行增量模型处理；所述增量模型处理包括：如果配电云主站实时库新增电气设备，则新建相应的图模型；如果配电云主站实时库删除电气设备，则在图数据库中删除相应的图模型；如果配电云主站实时库中电气设备模型发生变化，则先删除相应的图模型再新建图模型。

值得指出的是，该装置实施例是与上述方法实施例对应的，上述方法实施例的实现方式均适用于该装置实施例中，并能达到相同或相似的技术效果，故不在此赘述。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。