表1 节点定义表
特别指出的是：对于两圈变而言，低压侧节点为空，同理各个接地点节点也可能为空。把接地闸刀看作一个闸刀和一个接地点的组合，这样就无需区分闸刀和接地闸刀，降低绘图复杂程度。
节点的生成可以通过图模一体化的编辑工具按照连接关系自动生成，生成后的原始静态拓扑存入关系数据库中。需要指出的是开关和刀闸的开合并不用静态拓扑表示出来，而是通过动态的开关、刀闸状态来描述。
2基于间隔的拓扑分析
2.1间隔的定义
间隔（bay）在IEC61970标准[2]中给出的定义是：间隔是电力资源（在一个给定的变电站内）的一个集合，包括导电设备、保护继电器、量测量和远程测控。
本文基于实际应用，对间隔的理解为：一次设备中的间隔是在一个给定的变电所由若干个在电气结构上相联并且完成一定功能的一组设备的集合。
下图所示为一种典型的母分间隔：
图1 典型母分间隔
2.2间隔的模型
根据典型的间隔特点及功能，间隔可以分成开关类间隔，母线间隔和变压器间隔三大类。
图2 间隔分类
特别说明：
（1）母线间隔中包括了母线接地刀闸、母线PT，但不包括母线各个进出间隔的母刀闸；
（2）主变开关间隔和主变分离的原因：a、有的主变开关采取了双断路器方式，因此合并后的变压器间隔不便于统一类结构；B、变压器本体间隔包括了变压器本体及各侧中性点接地间隔；;C、在变电所实际操作布局中，变压器本体与变压器开关是独立间隔。
（3）图中虚线表示是间隔拓扑算法中临时引用的分类，实线表示存储到关系数据库间隔分类。
开关类间隔定义：
Class Bay_Break extends Bay{
private static String BreakID;
//开关 1
private static String SwitchID_first;
//刀闸 2
private static String SwitchID_second;
//刀闸 3
private static String ground_SwitchID_first;
//接地刀闸 4
private static String ground_SwitchID_second;
//接地刀闸 5
}
之所以把母分刀闸、母联刀闸，甚至是变压器开关间隔归结为开关类间隔的原因在于，它们常常都有一个核心的操作对象——开关，对应倒闸操作所形成的术语而言常常会有相似性。
图3 线路间隔
线路间隔的类定义：
Class Bay_LineBreak extends Bay_Break {
private static String BreakID;
//开关（图中代码 1，以下同）
private static String SwitchID_BusMain;
//主母刀闸（图3中设备2）
private static String SwitchID_BusSub;
//副母刀闸（图3中设备3）
private static String SwitchID_InterBus;
//旁母刀闸（图3中设备4）
private static String SwitchID_Line;
//线路刀闸（图3中设备5）
private static String ground_SwitchID_Bus;
//线路开关母线侧接地刀闸（图3中设备6）
private static String ground_SwitchID_Line;
//线路开关线路侧接地刀闸（图3中设备7）
private static String ground_SwitchID_Line2;
//线路接地刀闸（图3中设备8）
private static String Line;
//线路（9）
private static String BusMain;
//记录连接主母
private static String BusSub;
//记录连接副母
private static String BusInter;
//记录连接旁母
}
间隔的定义应该采取原则性与灵活性相统一的原则，各类间隔的定义方式都是采取了最复杂配置。图中所示的是配置比较齐全的线路，对于配置并非很齐全的线路间隔而言，有的缺少旁路刀闸（图中4），只有一根母线的则缺少副母刀闸（图中3）。
并且在间隔的定义中，主母刀闸、副母刀闸、旁母刀闸和主母、副母、旁母是一一对应的关系。实际上，在变电所的一次配置上，主母与副母的差别只是名称不同，其实并无一次和二次设备配置的本质分别。
间隔在应用时，程序内部把间隔类所有设备看作纵向设备两类。对于配置并未齐全的纵向设备，默认为用短接线替代，而对于横向设备，默认为空。如图3线路间隔中，设备1、2、5、9和横向则认为是纵向设备，设备3、4、6、7、8默认为横向设备。
图4 旁路开关间隔
图4所示的是最为复杂的旁路开关间隔，对于普通的旁路开关而言左虚框部分内的跨接刀闸是不存在的，甚至对更简单的单母线右下虚框内的元件也是不存在的。跨接刀闸的存在即可以使得旁路开关有兼做母联的功能。
综上，基于变电所一次接线的复杂性，可以用冗余的间隔配置的类结构来表示所有间隔类型，形成后的间隔，既可以显示连接关系，又对于一次设备操作规则的生成具有很好的辅助作用。
2.3对静态拓扑的预处理
为了更加方便于间隔的生成，需要对原始静态拓扑进行预处理,主要工作有
（1）一次性读入拓扑 一次性读入同一变电所内所有拓扑，这样既保证了原始静态拓扑的独立性，又可以根据实际需要对读入的原始拓扑根据实际需要进行改造利用。
（2）连接线的处理 由于绘图的美观性需要，一次接线图中添加了很多辅助短接线，这些短接线对于拓扑分析起了干扰作用，因此可以在预处理时删除母线间短接线外的其他的虚拟短接线。
（3）识别旁路母线 如果一个变电所同一电压侧的母线个数超过了两个，则其中一根母线就有可能是旁路母线。旁路母线的一次接线特征是每条旁路母线上只连接了一个开关，而且旁路母线通过一个刀闸与线路、变压器直连。并且可以断定此开关为旁路开关。
（4）识别是母分还是母联 如果由此间隔连接的母线存在着有两个刀闸连接的支路，且此两个刀闸的连接节点上另外连接一个开关，并且开关的另外一个节点连接的是变压器、线路、电容器，则要区别类型的那个开关是母联开关，反之则是母分开关。
基于上述判据的旁路、母分、母联算法已经应用于各个电压等级的单母线、单母线带分段和双母线及双母线旁路的各种回路中。
2.4间隔的生成
为了便于对于间隔的拓扑搜寻，不妨从主变搜索开始，其原因在于：
(1) 本文所采取的间隔结构，便于将主变本体和主变开关分离；
(2) 从主变开始搜索可以很方便的区分电压等级。
本文并未采取文献[16]中对于变电站设备类型的细化（例如:区分出母线侧接地刀闸或是出线侧接地刀闸）,而且为了降低维护的复杂程度，也没有把区别一次设备详细类型的任务交给程序的使用者和维护者，而是通过程序算法，依据设备的电气连接而形成的关联性，用程序来识别设备的详细类型。
分析母线上连接的所有其他间隔时，采取了深度优先算法。即首先访问指定的其实顶点——母线节点，然后选取与母线节点邻接的未被访问的任一顶点访问，依次类推，重复上述过程，当达到一个所有邻接顶点都被访问的顶点时，则又从最后被访问的顶点开始，依次返回新最近被访问且有邻接顶点未被访问过的顶点，并且该顶点重复上述搜索过程，知道所有的被访问顶点的邻接顶点都被访问过为止。
本算法的另外一个返回上层顶点条件是遇到了新的母线，则判断当前的间隔为连接支路类间隔，新的母线另行分析。
之所以采取深度优先算法的原因在于：
（1）算法的目的在于搜索出每个间隔的类型，从母线节点引出的不同路径一般属于不同间隔，因而采用广度优先算法无法区别出间隔类型；
（2）一般变电所的状态搜索树的深度很有限，实践证明深度优先算法可以无需提供深度界限很快分析完毕；
算法间隔类型的识别是通过找到标志性器件的方法来判别，线路间隔的标示是架空线路或者电缆线路，同理所用变间隔的标示是所用变，电容器间隔的标示是电容器。
图5 算法流程
3 间隔的应用
形成的间隔结构的典型应用可以提供给变电所/集控站使用，也可以提供给调度机构使用，再结合高级应用程序，可以分别为变电站倒闸操作票和调度票的开票程序提供基础。
(１) 规则生成
仔细研究五防约束规则我们可以发现，多数的约束规则都是本间隔内或紧密相关间隔的设备状态的彼此限制，采用间隔结构，可以避免了反复对原始静态拓扑的搜索，节约了规则生成算法的效率。
(２) 查询间隔状态
变电站的操作命令和调度部门的调度操作票的操作对象是间隔，运用间隔算法后，根据间隔内设备及其实时状态（包括开关小车和刀闸小车的实时状态），很容易的查询间隔状态。
(３) 智能生成
对于特定的间隔操作，通常设备的操作序列是相对固定的，可以采取将此类操作设备操作序列预先存数据库的方式，进行间隔状态转换时，从数据库中找出对应序列，提高开票可靠性。
本文介绍的拓扑分析方法已经成功应用于基于B/S模式的对某110kV集控站的倒闸操作系统，集控站内的变电所包含多种接线方式（单母线、双母线分段、内桥接线、外桥接线等）。
4 结论
本文采取了基于变电站间隔的方法抽取出了电网中不同的间隔，把间隔及其连接关系存储到关系数据库中。这样的描述方法易于实现了静态拓扑连接关系和动态的连接状态的有效分离，并且能够快速定位整个电网拓扑的运行状态。
在此电网结构的描述方法的基础上，成功的开发了基于B/S模式的变电站倒闸操作票系统和调度开票系统。此系统只需简单的拓扑和对刀闸开关的实时接口，就能掌握整个电网的运行状况，并且根据电网状况开出符合要求的操作票。同时，基于B/S模式的应用，保持了数据更新的统一性，降低了系统维护的成本。
（摘编自《电气技术》，原文标题为“基于间隔的图模一体化电网拓扑的分析方法”，作者为周磊、黄学良。）
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