基于虛擬關聯(lián)能量的電網(wǎng)潮流圖廠站節(jié)點排布方法
【專利摘要】基于虛擬關聯(lián)能量的電網(wǎng)潮流圖廠站節(jié)點排布方法,涉及一種節(jié)點排布方法。目前，輸電網(wǎng)的節(jié)點自動布局方法有遺傳算法、模擬退火算法和各種啟發(fā)式算法，不能兼顧處理時間、準確性和穩(wěn)定性。本發(fā)明包括以下步驟：獲取需要布局的所有廠站節(jié)點；檢查每兩個節(jié)點之間是否存在線路；隨機產生所有節(jié)點的坐標；設定節(jié)點遍歷計數(shù)；計算相鄰節(jié)點之間的虛擬能量值；檢查虛擬能量值是否小于設定值，如果是處理下一節(jié)點；否則修正坐標，并計算虛擬能量值；當節(jié)點計數(shù)大于設定值時結束，輸出自動排布結果。本技術方案能以較小的計算復雜度完成廠站節(jié)點的位置優(yōu)化，在極短的時間內對電網(wǎng)抽象圖結構進行優(yōu)化。
【專利說明】基于虛擬關聯(lián)能量的電網(wǎng)潮流圖廠站節(jié)點排布方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種節(jié)點排布方法。
【背景技術】
[0002]迄今為止，大量的輸電網(wǎng)廠站結構都是由調度人員手工繪制。手工繪制輸電網(wǎng)廠站布局有以下優(yōu)勢:
[0003]1、布局符合調度人員的使用習慣
[0004]2、廠站布局在兼顧地理位置的情況下完成結構的抽象
[0005]但是，由于輸電網(wǎng)節(jié)點數(shù)不斷增大，手工繪制已經成為一項無法完成的工作。于是，就非常有必要設計一種自動布局方法，能夠以較快的速度，完成原來需要調度人員完成的工作。
[0006]在輸電網(wǎng)的節(jié)點自動布局問題中，現(xiàn)在的自動布局方法有遺傳算法、模擬退火算法和各種啟發(fā)式算法?；谶z傳算法、模擬退火算法的自動布局方法需要I小時至20小時的計算時間，而且并不保證求得逼近最優(yōu)解的較優(yōu)解，而各類啟發(fā)式算法盡管計算速度較快，但是很容易使得目標函數(shù)陷入局部極值點而無法跳出，給優(yōu)化過程帶來難以處理的情況。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術問題和提出的技術任務是對現(xiàn)有技術方案進行完善與改進，提供基于虛擬關聯(lián)能量的電網(wǎng)潮流圖廠站節(jié)點排布方法，以達到排布速度快，過程可見的目的。為此，本發(fā)明采取以下技術方案。
[0008]基于虛擬關聯(lián)能量的電網(wǎng)潮流圖廠站節(jié)點排布方法，其特征在于包括以下步驟:
[0009]I)從電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫獲取需要布局的所有廠站節(jié)點，共計η個節(jié)點，節(jié)點集合記為Ni ；
[0010]2)檢查每兩個節(jié)點Ni和Nj之間是否存在線路，如果存在則設定為Li j，如果不存在則該Lij不存在；
[0011]3)隨機產生所有節(jié)點的X坐標和y坐標，記為Ni (x，y);其中x和y為設定范圍內的整數(shù)；
[0012]4)設定節(jié)點遍歷計數(shù)i = I ;
[0013]5)設定節(jié)點遍歷計數(shù)j = i+1 ；
[0014]6)計算Ni和Nj之間的虛擬能量值Pij ;計算方式為:取節(jié)點Ni的x坐標Nix與y坐標Niy,取節(jié)點Nj的X坐標Njx與y坐標Njy ;如果Lij不存在,則Pij = O ;如果Lij存在，貝丨J Pij = 5/ ((Nix-Njx) * (Nix-Njx) + (Niy-Njy) * (Niy-Njy))；
[0015]7)檢查Pij是否小于設定值Pmin,如果是則跳轉至第九步；
[0016]8)修正Ni和Nj的X坐標和y坐標，并跳轉至第六步；修正坐標方法為:
[0017]Nix = Nix+Rand(Pij*Abs(Nix-Njx))；[0018]Niy = Niy+Rand(Pij*Abs(Niy-Njy))；
[0019]Njx = Njx+Rand(Pij*Abs(Nix-Njx))；
[0020]Njy = Njy+Rand(Pij*Abs(Niy-Njy))；
[0021]其中，Rand(x)函數(shù)為一個取隨機數(shù)的函數(shù),返回值范圍為[_x.+x]之間的滿足平均分布要求的隨機浮點數(shù);Abs(x)函數(shù)為取絕對值的函數(shù)，返回值為輸入?yún)?shù)X的絕對值；
[0022]9)設置 j = j+1 ；
[0023]10)判斷j〈n，如果是則跳轉至第六步；
[0024]11)設置 i = i+1;
[0025]12)判斷i〈n，如果是則跳轉至第五步；
[0026]13)輸出自動排布結果，即所有節(jié)點的X和y坐標。
[0027]本技術方案通過兩兩節(jié)點間的遍歷計算與修正，能以較小的計算復雜度完成廠站節(jié)點的位置優(yōu)化。
[0028]作為對上述技術方案的進一步完善和補充，本發(fā)明還包括以下附加技術特征。
[0029]所述的設定值Pmin為0.01。
[0030]X和y的取值范圍為-1000至1000之間的整數(shù)。
[0031]還包括輸出步驟，將每次計算的動態(tài)結果保存為標準顯示數(shù)據(jù)格式，并根據(jù)調度人員選擇排布的節(jié)點和線路顯示矢量圖。
[0032]有益效果:本技術方案通過兩兩節(jié)點間的遍歷計算與修正，能以較小的計算復雜度完成廠站節(jié)點的位置優(yōu)化，在極短的時間內對電網(wǎng)抽象圖結構進行優(yōu)化，使得交叉點數(shù)目逼近理論最小數(shù)，且滿足“最短的連接線、最少的交叉、電網(wǎng)廠站均勻分布”的原則。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明流程圖。
【具體實施方式】
[0034]以下結合說明書附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細說明。
[0035]配網(wǎng)饋線自動布局包括:
[0036]1、基于節(jié)點連接權重距離分段優(yōu)化的自適應排布算法
[0037]該算法將所有參與布線的節(jié)點與線路作為整體單元對待，在高維歐幾里得空間中依據(jù)節(jié)點相關性進行最小化空間位置優(yōu)化，以較快的速度逼近理想無相交拓撲結構，并以多直線排列最優(yōu)修正為保障，將其結構縮略至二維平面，完成全局優(yōu)化。該算法使本系統(tǒng)具備了全網(wǎng)優(yōu)化能力，并能智能設定節(jié)點與線路位置，達到理想的顯示結果。
[0038]2、智能交叉線剔除功能與多層節(jié)點的子圖自動聚類算法
[0039]該功能自動完成全節(jié)點平面完全對偶圖的拓撲關系，依據(jù)節(jié)點間關聯(lián)度統(tǒng)計結果進行多層子圖分離，在對子圖完成快速收斂的基礎上并根據(jù)差分距離完成自動聚類。在完成聚類的同時判別全網(wǎng)線路的可剔除性，形成最小可剔除線路集。該技術使本系統(tǒng)所優(yōu)化的全局走線結果具備逼近理論最優(yōu)解的能力，并能給用戶提供較為詳細的線路剔除建議。
[0040]3、K級相鄰節(jié)點智能顯示算法[0041]為更好的輔助設計人員分析單個節(jié)點及其K級相鄰節(jié)點的模型特征，給出從指定節(jié)點開始的K級相鄰節(jié)點的樹形顯示功能,將I級相連節(jié)點放在第一層，將2級相連節(jié)點放在第二層……，并在樹形顯示中完成全局優(yōu)化，實現(xiàn)線路交叉逼近理論最優(yōu)。設定選中的I個廠站為原始節(jié)點，將與該廠站相連距離為I的所有廠站列為第一層關聯(lián)廠站，與該廠站相連舉例為2的所有廠站列為第二層關聯(lián)廠站，一次類推至第K層廠站，采用Sugiyama分層算法，強制指定每一層的設定節(jié)點，將連接顯示為類樹形節(jié)點，并優(yōu)化所有的連接，使得計算速度更快，相交點更少。該技術能有效的提高針對單一廠站的連接性分析效率，幫助分析人員快速的查找針對當前廠站的所有電網(wǎng)管理性問題。
[0042]4、漸增式抽象圖智能插入
[0043]在全局優(yōu)化的基礎上，固定原有節(jié)點與線路排布的相對位置，增加新的節(jié)點與線路，并將這些新加入的元素以漸增式的方法加入到原有全局圖中，盡量做到不影響原有布局相對位置，提高設計人員的搜索效率。
[0044]在原有全局優(yōu)化的布局抽象圖上，根據(jù)其原有電網(wǎng)模型，分析新增模型所添加的廠站集合和線路集合。在合理部分增加新增廠站，保證其位置在與其連接的所有連接節(jié)點的中間位置，并自動連接新增加的線路。若增加新廠站有困難，則自動縮放原有拓撲相對位置，搜索適合的放置位置。
[0045]其中，如圖1所示，基于虛擬關聯(lián)能量的電網(wǎng)潮流圖廠站節(jié)點排布方法包括以下步驟:
[0046]I)從電網(wǎng)數(shù)據(jù) 庫獲取需要布局的所有廠站節(jié)點，共計η個節(jié)點，節(jié)點集合記為Ni ；
[0047]2)檢查每兩個節(jié)點Ni和Nj之間是否存在線路，如果存在則設定為Li j，如果不存在則該Lij不存在；
[0048]3)隨機產生所有節(jié)點的X坐標和y坐標，記為Ni (X，y);其中x和y的取值范圍為-1000至1000之間的整數(shù)；
[0049]4)設定節(jié)點遍歷計數(shù)i = I ;
[0050]5)設定節(jié)點遍歷計數(shù)j = i+1 ；
[0051]6)計算Ni和Nj之間的虛擬能量值Pij ;計算方式為:取節(jié)點Ni的x坐標Nix與y坐標Niy,取節(jié)點Nj的X坐標Njx與y坐標Njy ;如果Lij不存在,則Pij = O ;如果Lij存在，貝丨J Pij = 5/ ((Nix-Njx) * (Nix-Njx) + (Niy-Njy) * (Niy-Njy))；
[0052]7)檢查Pij是否小于設定值0.01，如果是則跳轉至第九步；
[0053]8)修正Ni和Nj的X坐標和Y坐標，并跳轉至第六步；修正坐標方法為:
[0054]Nix = Nix+Rand(Pij*Abs(Nix-Njx))；
[0055]Niy = Niy+Rand(Pij*Abs(Niy-Njy))；
[0056]Njx = Njx+Rand(Pij*Abs(Nix-Njx))；
[0057]Njy = Njy+Rand(Pij*Abs(Niy-Njy))；
[0058]其中，Rand(x)函數(shù)為一個取隨機數(shù)的函數(shù),返回值范圍為[_x.+x]之間的滿足平均分布要求的隨機浮點數(shù);Abs(x)函數(shù)為取絕對值的函數(shù)，返回值為輸入?yún)?shù)X的絕對值；
[0059]9)設置 j = j+1[0060]10)判斷j〈n，如果是則跳轉至第六步；
[0061]11)設置 i = i+1
[0062]12)判斷i〈n，如果是則跳轉至第五步；
[0063]13)輸出自動排布結果，即所有節(jié)點的X和y坐標；
[0064]14)將每次計算的動態(tài)結果保存為標準顯示數(shù)據(jù)格式，并根據(jù)調度人員選擇排布的節(jié)點和線路顯示矢量圖。
[0065]本技術方案根據(jù)電網(wǎng)模型自動生成系統(tǒng)圖，具備自動設計節(jié)點位置與線路排布的全局優(yōu)化功能，實現(xiàn)直角走線、類直角走線或曲線走線等走線方式，在無邊界限定情況下逼近理論最好解，即實現(xiàn)走線交點最少。
[0066]以上圖1所示的基于虛擬關聯(lián)能量的電網(wǎng)潮流圖廠站節(jié)點排布方法是本發(fā)明的具體實施例，已經體現(xiàn)出本發(fā)明實質性特點和進步，可根據(jù)實際的使用需要，在本發(fā)明的啟示下，對其進行形狀、結構等方面的等同修改，均在本方案的保護范圍之列。
【權利要求】
1.基于虛擬關聯(lián)能量的電網(wǎng)潮流圖廠站節(jié)點排布方法，其特征在于包括以下步驟: 1)從電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫獲取需要布局的所有廠站節(jié)點，共計η個節(jié)點，節(jié)點集合記為Ni； 2)檢查每兩個節(jié)點Ni和Nj之間是否存在線路，如果存在則設定為Lij，如果不存在則該Lij不存在； 3)隨機產生所有節(jié)點的X坐標和y坐標，記為Ni(x，y);其中x和y為設定范圍內的整數(shù)； 4)設定節(jié)點遍歷計數(shù)i= I ; 5)設定節(jié)點遍歷計數(shù)j= i+1 ； 6)計算Ni和Nj之間的虛擬能量值Pij;計算方式為:取節(jié)點Ni的x坐標Nix與y坐標Niy,取節(jié)點Nj的X坐標Njx與y坐標Njy ;如果Lij不存在,則Pij = O ;如果Lij存在，則 Pij = 5/((Nix-Njx) * (Nix-Njx) + (Niy-Njy) * (Niy-Njy))； 7)檢查Pij是否小于設定值Pmin，如果是則跳轉至第九步； 8)修正Ni和Nj的X坐標和Y坐標，并跳轉至第六步；修正坐標方法為:
Nix = Nix+Rand(Pij*Abs(Nix-Njx))；
Niy = Niy+Rand(Pij*Abs(Niy-Njy))；
Njx = Njx+Rand(Pij*Abs(Nix-Njx))；
Njy = Njy+Rand(Pij*Abs(Niy-Njy))； 其中,Rand(x)函數(shù)為一個取隨機數(shù)的函數(shù),返回值范圍為[_x.+x]之間的滿足平均分布要求的隨機浮點數(shù);Abs(x)函數(shù)為取絕對值的函數(shù)，返回值為輸入?yún)?shù)X的絕對值； 9)設置j = j+1 ； 10)判斷j〈n，如果是則跳轉至第六步； 11)設置i = i+1 ; 12)判斷i〈n，如果是則跳轉至第五步； 13)輸出自動排布結果，即所有節(jié)點的X和y坐標。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于虛擬關聯(lián)能量的電網(wǎng)潮流圖廠站節(jié)點排布方法，其特征在于:所述的設定值Pmin為0.01。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于虛擬關聯(lián)能量的電網(wǎng)潮流圖廠站節(jié)點排布方法，其特征在于=X和y的取值范圍為-1000至1000之間的整數(shù)。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于虛擬關聯(lián)能量的電網(wǎng)潮流圖廠站節(jié)點排布方法，其特征在于:還包括輸出步驟，將每次計算的動態(tài)結果保存為標準顯示數(shù)據(jù)格式，并根據(jù)調度人員選擇排布的節(jié)點和線路顯示矢量圖。
【文檔編號】G06F17/30GK103927377SQ201410175040
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權日:2014年4月28日
【發(fā)明者】徐光年, 葉宇清, 朱建富, 朱勝宏, 黃竹志, 黃建偉, 朱升濤, 舒能文, 顧衛(wèi)華, 宓均良, 潘克勤, 王奇, 儲建新, 吳芳琳, 干玉成, 錢鋒強, 劉群, 徐張健 申請人:國網(wǎng)浙江海鹽縣供電公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司嘉興供電公司, 國家電網(wǎng)公司