Объектно-топологическое моделирование электрических сетей

Abstract

Введение. Концептуальной основой моделирования и автоматизации управления электрическими сетями служит Общая модель данных (Common Information Model – CIM). Она позволяет строить объектно ориентированные модели электросетей, однако не располагает достаточными средствами анализа их структуры и состояния. Последний означает прежде всего анализ топологии графов электросетей. Было накоплено большое количество и разнообразие алгоритмов такого анализа; оно нуждалось в систематизации и упрощении.

Цель. Для анализа структуры и состояния сложной распределенной системы ввести понятие структурного графа её объектно ориентированной модели. Вершины этого графа представляют объекты классов, применяемых в модели, ребра – ассоциации между объектами. Анализ сложной системы произвести посредством анализа топологии структурного графа её модели.

Материалы и методы. Данный подход назван объектно-топологическим. Он представляет собой развитие объектно ориентированного подхода (ООП) путём его дополнения средствами анализа топологии структурных графов объектно ориентированных моделей. Систематизация и упрощение алгоритмов анализа графов осуществляются на основе выделения минимального набора базисных операций над графами и за счёт выражения алгоритмов через эти операции. Первое означает построение некоторой алгебры графов, второе позволяет интерпретировать алгоритмы топологического анализа как вычисления графов посредством операций данной алгебры.

Результаты и обсуждение. Рассматриваются примеры применения объектно-топологического подхода и алгебры графов к автоматизации решения задач оперативно-диспетчерского управления: трассировки цепей на схемах, блокировки переключений, управления топологией расчетной модели режима. Их алгоритмы выражаются формулами алгебры графов, удобными для программирования.

Заключение. Объектно-топологический подход, оснащённый алгеброй графов, позволяет заменить традиционные многословные описания алгоритмов анализа моделей электросетей лаконичными формулами. Это значительно упрощает программирование и верификацию алгоритмов, сокращает сроки и затраты на разработку программ, повышает их надёжность.