基于Neo4j图数据库的配电网供电可靠性计算

蒋玮; 王铭华; 陈锦铭; 刘江东; 濮实; 许智祺

doi:10.7500/AEPS20211031001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于Neo4j图数据库的配电网供电可靠性计算

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 基于Neo4j图数据库的配电网供电可靠性计算
- Calculation of Power Supply Reliability for Distribution Network Based on Neo4j Graph Database
- 电力系统自动化 2022年46卷第15期页码：104-111
- 作者机构：
  
  1.东南大学电气工程学院，江苏省南京市 210096
  2.国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，江苏省南京市 211103
  3.国网江苏省电力有限公司扬州供电分公司，江苏省扬州市 225009
- 作者简介：
  
  蒋玮(1982—)，男，通信作者，博士，教授，主要研究方向：基于人工智能的智能配用电技术、电力系统状态估计技术、电力电子技术在电力系统中的应用。E-mail：jiangwei@seu.edu.cn
  王铭华(1998—)，男，硕士研究生，主要研究方向：配电网可靠性分析。E-mail：15208286218@163.com
  陈锦铭(1985—)，男，博士，高级工程师，主要研究方向：配电网大数据及人工智能应用研发。E-mail：cjm_nju@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(51877041)
- DOI：10.7500/AEPS20211031001
  中图分类号：
- 收稿日期：2021-10-31，
  
  修回日期：2022-01-17，
  
  网络出版日期：2022-05-13，
  
  纸质出版日期：2022-08-10
- 稿件说明：
移动端阅览
蒋玮,王铭华,陈锦铭等.基于Neo4j图数据库的配电网供电可靠性计算[J].电力系统自动化,2022,46(15):104-111.

JIANG Wei,WANG Minghua,CHEN Jinming,et al.Calculation of Power Supply Reliability for Distribution Network Based on Neo4j Graph Database[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(15):104-111.
蒋玮,王铭华,陈锦铭等.基于Neo4j图数据库的配电网供电可靠性计算[J].电力系统自动化,2022,46(15):104-111. DOI： 10.7500/AEPS20211031001.

JIANG Wei,WANG Minghua,CHEN Jinming,et al.Calculation of Power Supply Reliability for Distribution Network Based on Neo4j Graph Database[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(15):104-111. DOI： 10.7500/AEPS20211031001.

摘要

为提高复杂配电系统供电可靠性计算的效率，提出一种基于Neo4j图数据库的可靠性计算方法。首先，通过图数据库以节点-边形式存储配电网拓扑结构。同时，利用Neo4j图数据库中边具有不同类型的特点来完成复杂配电系统中的馈线分级及负荷分块，构建基于图数据库的配电网图模型。其次，结合路径搜索进行配电网图模型的子图划分，基于各子图完成图模型的简化。最后，在最小路可靠性算法基础上，结合Neo4j图数据库高效率的最短路径查询等功能实现了配电系统的供电可靠性分析。通过比林顿测试系统及中国某10 kV实际配电网进行算法验证，验证了所提方法的有效性。

Abstract

In order to improve the efficiency of power supply reliability calculation for the complex distribution system

a reliability calculation method based on the Neo4j graph database is proposed. Firstly

the topology structure of the distribution network is stored in vertex-edge form through the graph database. Meanwhile

the feeder classification and load partitioning in the complex distribution system are completed by using the characteristics of different types of edges in the Neo4j graph database

and the diagram model of distribution network based on the graph database is built. Secondly

the subgraph division of the distribution network diagram model is combined with path search

and the model simplification is completed based on each subgraph. Finally

the power supply reliability analysis of the distribution system is realized based on the minimal path reliability algorithm combined with the high-efficiency shortest path query and other functions of the Neo4j graph database. The effectiveness of the proposed method is verified by the Roy Billinton test system and an actual 10 kV distribution network in China for algorithm verification.

关键词

Keywords

references

郭永基 . 电力系统可靠性分析［M］. 北京：清华大学出版社， 2003 .

GUO Yongji . Power system reliability analysis ［M］. Beijing ： Tsinghua University Press ， 2003 .

黄丽丽 . 基于分布式并行计算的配电网可靠性评估技术研究［D］. 南京：东南大学， 2018 .

HUANG Lili . Research on distribution network reliability evaluation technology based on distributed parallel computing ［D］. Nanjing ： Southeast University ， 2018 .

唐磊，徐兵，黄国日，等 . 电力配电系统的可靠性评估［J］. 电力系统及其自动化学报， 2016 ， 28 （ 1 ）： 32 - 38 .

TANG Lei ， XU Bing ， HUANG Guori ， et al . Reliability evaluation in power distribution systems ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2016 ， 28 （ 1 ）： 32 - 38 .

程林，万宇翔，齐宁，等 . 含多种分布式资源的配用电系统运行可靠性研究评述及展望［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 22 ）： 191 - 207 .

CHENG Lin ， WAN Yuxiang ， QI Ning ， et al . Review and prospect of research on operation reliability of power distribution and consumption system considering various distributed energy resources ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 22 ）： 191 - 207 .

祁彦鹏，张焰，余建平，等 . 配电系统可靠性分析的最小割集-网络等值法［J］. 电力系统及其自动化学报， 2011 ， 23 （ 2 ）： 98 - 104 .

QI Yanpeng ， ZHANG Yan ， YU Jianping ， et al . Application of minimum-cutset and network-equivalent method in distribution system reliability analysis ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2011 ， 23 （ 2 ）： 98 - 104 .

马钰，韦钢，李扬，等 . 考虑孤岛源-荷不确定性的直流配电网可靠性评估［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 22 ）： 4726 - 4738 .

MA Yu ， WEI Gang ， LI Yang ， et al . Reliability evaluation of DC distribution network considering islanding source-load uncertainty ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 22 ）： 4726 - 4738 .

KUMAR S ， SAKET K R ， DHEER K D ， et al . Reliability enhancement of electrical power system including impacts of renewable energy sources： a comprehensive review ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution， 2020 ， 14 （ 10 ）： 1799 - 1815 .

齐先军，程桥，吴红斌，等 . 激励型需求响应对配电网运行可靠性的影响［J］. 电工技术学报， 2018 ， 33 （ 22 ）： 5319 - 5326 .

QI Xianjun ， CHENG Qiao ， WU Hongbin ， et al . Impact of incentive-based demand response on operational reliability of distribution network ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2018 ， 33 （ 22 ）： 5319 - 5326 .

徐登辉，王妍彦，张有兵，等 . 不确定性环境下考虑信息失效的主动配电网可靠性评估［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 22 ）： 134 - 142 .

XU Denghui ， WANG Yanyan ， ZHANG Youbing ， et al . Reliability assessment of active distribution network considering cyber failure in uncertain environment ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 22 ）： 134 - 142 .

雷娜 . 基于贝叶斯网络的配电网可靠性及其经济性研究［D］. 北京：北京交通大学， 2008 .

LEI Na . Reliability and economic study of electric distribution system based on Bayesian network ［D］. Beijing ： Beijing Jiaotong University ， 2008 .

高立艾，霍利民，黄丽华，等 . 基于贝叶斯网络时序模拟的含微网配电系统可靠性评估［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 7 ）： 2033 - 2041 .

GAO Liai ， HUO Limin ， HUANG Lihua ， et al . Reliability evaluation based on Bayesian networks time sequence simulation for distribution systems containing microgrid ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 7 ）： 2033 - 2041 .

南钰，宋瑞卿，陈鹏，等 . 基于改进熵权-灰色关联法的配电网可靠性影响因素分析［J］. 电力系统保护与控制， 2019 ， 47 （ 24 ）： 101 - 107 .

NAN Yu ， SONG Ruiqing ， CHEN Peng ， et al . Study on the factors influencing the reliability analysis in distribution network based on improved entropy weight gray correlation analysis algorithm ［J］. Power System Protection and Control ， 2019 ， 47 （ 24 ）： 101 - 107 .

欧阳森，杨墨缘 . 考虑负荷恢复过程的配电网用电可靠性评估指标与方法［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 3 ）： 33 - 40 .

OUYANG Sen ， YANG Moyuan . Reliability assessment indexes and methods of distribution network for power consumer considering load recovery process ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 3 ）： 33 - 40 .

赵洪山，赵航宇 . 考虑元件故障率变化的配电网可靠性评估［J］. 电力系统保护与控制， 2015 ， 43 （ 11 ）： 56 - 62 .

ZHAO Hongshan ， ZHAO Hangyu . Distribution system reliability analysis considering the elements failure rate changes ［J］. Power System Protection and Control ， 2015 ， 43 （ 11 ）： 56 - 62 .

任鹏哲，刘友波，刘挺坚，等 . 基于互信息贝叶斯网络的配电网拓扑鲁棒辨识算法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 9 ）： 55 - 62 .

REN Pengzhe ， LIU Youbo ， LIU Tingjian ， et al . Robust identification algorithm for distribution network topology based on mutual-information Bayesian network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 55 - 62 .

刘广一，王继业，李洋，等 . “电网一张图”时空信息管理系统［J］. 电力信息与通信技术， 2020 ， 18 （ 1 ）： 7 - 17 .

LIU Guangyi ， WANG Jiye ， LI Yang ， et al . “ One graph of power grid” spatio-temporal information management system ［J］. Electric Power Information and Communication Technology ， 2020 ， 18 （ 1 ）： 7 - 17 .

吴新新 . 面向电网拓扑管理的图数据库关键技术研究［D］. 南京：南京邮电大学， 2020 .

WU Xinxin . Research on key technologies of graph database for grid topology management ［D］. Nanjing ： Nanjing University of Posts and Telecommunications ， 2020 .

党建，闫运江，贾嵘，等 . 基于图计算的配电网最大供电能力评估研究［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 3 ）： 1039 - 1049 .

DANG Jian ， YAN Yunjiang ， JIA Rong ， et al . Research on total supply capability evaluation of distribution network based on graph computation ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 3 ）： 1039 - 1049 .

鄂海红，韩鹏昊，宋美娜 . 关系型数据库向图数据库的转换方法［J］. 计算机科学， 2021 ， 48 （ 10 ）： 140 - 144 .

E Haihong ， HAN Penghao ， SONG Meina . Conversion method from relational database to graph database ［J］. Computer Science ， 2021 ， 48 （ 10 ）： 140 - 144 .

刘广一，戴仁昶，路轶，等 . 电力图计算平台及其在能源互联网中的应用［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 6 ）： 2051 - 2063 .

LIU Guangyi ， DAI Renchang ， LU Yi ， et al . Electric power graph computing platform and its application in energy Internet ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 6 ）： 2051 - 2063 .

马义松，武志刚 . 基于Neo4j的电力大数据建模及分析［J］. 电工电能新技术， 2016 ， 35 （ 2 ）： 24 - 30 .

MA Yisong ， WU Zhigang . Modeling and analysis of big data for power grid based on Neo4j ［J］. Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy ， 2016 ， 35 （ 2 ）： 24 - 30 .

周爱华，裘洪彬，高昆仑，等 . 基于图数据库的电网拓扑分析技术研究［J］. 电力信息与通信技术， 2018 ， 16 （ 8 ）： 23 - 27 .

ZHOU Aihua ， QIU Hongbin ， GAO Kunlun ， et al . Research on graph database based power grid topology analysis technology ［J］. Electric Power Information and Communication Technology ， 2018 ， 16 （ 8 ）： 23 - 27 .

PAN Z H ， JING Z X . Modeling methods of big data for power grid based on graph database ［C］// 2018 International Conference on Power System Technology （POWERCON）， November 6-8 ， 2018 ， Guangzhou， China ： 4340 - 4348 .

谭俊，张国芳，刘广一，等 . 基于图计算的配电网建模与分析［J］. 供用电， 2019 ， 36 （ 11 ）： 28 - 34 .

TAN Jun ， ZHANG Guofang ， LIU Guangyi ， et al . Graph computing based power distribution system modeling and analysis ［J］. Distribution & Utilization ， 2019 ， 36 （ 11 ）： 28 - 34 .

SHI P J ， FAN G ， LI S H ， et al . Big data storage technology for smart distribution grid based Neo4j graph database ［C］// 2021 IEEE 4th International Conference on Electronics Technology （ICET）， May 7-10 ， 2021 ， Chengdu， China ： 441 - 445 .

HU S ， ZOU L ， XU Y J ， et al . Answering natural language questions by subgraph matching over knowledge graphs ［J］. IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering ， 2018 ， 30 （ 5 ）： 824 - 837 .

ATWA Y M ， EI-SAADANY E F ， GUISE A C . Supply adequacy assessment of distribution system including wind-based DG during different models of operation ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2010 ， 25 （ 1 ）： 78 - 86 .

张帜 . Neo4j权威指南［M］. 北京：清华大学出版社， 2017 .

ZHANG Zhi . The definitive guide to Neo4j ［M］. Beijing ： Tsinghua University Press ， 2017 .

王桂平，王衍，任嘉辰 . 图论算法理论、实现及应用［M］. 北京：北京大学出版社， 2011 .

WANG Guiping ， WANG Yan ， REN Jiachen . Theory， realization and application of graph theory algorithm ［M］. Beijing ： Peking University Press ， 2011 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于改进法向约束法的台风灾害下配电网多维韧性提升策略

考虑可靠性收益的配电网智能软开关规划方法

基于配电网单相接地故障分区的中性点智能电阻接地方法

网络拓扑结构与供电可靠性的数学关系分析

计及供电可靠性的配电网节点电价计算方法