基于目標導向的配網(wǎng)圖形自動生成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于目標導向的配網(wǎng)圖形自動生成方法，通過拓撲模型抽取、對象識別、圖元布局及智能布線等過程的實施，完成了從電網(wǎng)模型到圖形的無縫轉變，達到了自動生成滿足電網(wǎng)運行管理人員預期效果的配網(wǎng)一次接線圖的目標，解決了依靠人工繪圖和從不同系統(tǒng)導圖的效率低、易出錯、各系統(tǒng)圖形接口標準不統(tǒng)一、使用難度大等問題，為全面提升配電網(wǎng)精益化管理水平，滿足城鎮(zhèn)化建設對配電網(wǎng)業(yè)務應用提出的更高要求提供了技術保障。
【專利說明】基于目標導向的配網(wǎng)圖形自動生成方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于配電自動化系統(tǒng)【技術領域】，具體涉及基于目標導向的配網(wǎng)圖形自動生成方法。

【背景技術】
[0002]配電網(wǎng)一次接線圖是電力系統(tǒng)傳遞信息和知識的重要手段，是電網(wǎng)運行管理人員實際工作中不可缺失的重要工具，他們可以非常直觀地通過配網(wǎng)單線圖、聯(lián)絡圖等，對配電網(wǎng)進行控制和管理。目前配網(wǎng)圖形多采用人工繪制的方式或者從外部系統(tǒng)導入的方式來形成，然而隨著城鎮(zhèn)化進程的加速推進，配電網(wǎng)需要進行大規(guī)模擴張和改造，這使得配電網(wǎng)接線圖變得不僅結構復雜、信息量大且變化頻繁，若單純依靠人工繪制接線圖則非常困難且工作量巨大易出錯；若依靠從外部系統(tǒng)導入的方式來形成接線圖，又會面臨由于各業(yè)務系統(tǒng)之間對相同電力設備圖元缺乏統(tǒng)一的定義標準，導致圖形容易出錯且不夠美觀的窘境，因此上述兩種圖形繪制方式都難以適應當前城鎮(zhèn)化建設對配電網(wǎng)提出的生產建設和發(fā)展要求。
[0003]為此亟需充分利用先進的計算機技術，實現(xiàn)快速、準確、有序地自動生成配網(wǎng)圖形的目標，解決依靠人工繪制成圖和從不同系統(tǒng)導圖帶來的一系列問題，全面提升配電網(wǎng)精益化管理水平，為建設堅強智能電網(wǎng)提供信息化保障。


【發(fā)明內容】

[0004]發(fā)明目的:針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了基于目標導向的配網(wǎng)圖形自動生成方法，達到了自動生成滿足電網(wǎng)運行管理人員預期效果的配網(wǎng)一次接線圖的目標，解決了依靠人工繪制成圖和從不同系統(tǒng)導圖的效率低、易出錯、各系統(tǒng)圖形接口標準不統(tǒng)一，使用難度大等問題，為滿足城鎮(zhèn)化建設對配電網(wǎng)業(yè)務應用提出的更高要求提供了技術保障。
[0005]技術方案:為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為:
基于目標導向的配網(wǎng)圖形自動生成方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:
(1)根據(jù)一體化電網(wǎng)模型信息及用戶成圖需求，抽取一次圖模型對象；
(2)對一次圖模型對象進行識別；
(3)對模型對象進行層次布局、優(yōu)化，完成圖元位置布局；
(4)根據(jù)布局后的圖元位置，進行智能布線。
[0006]進一步地，上述步驟(I)中，一次圖模型對象的抽取過程為:基于一體化電網(wǎng)模型根據(jù)不同的需求類型及參數(shù)對象，通過請求不同的拓撲服務，獲得設備對應的屬性，通過獲取的設備屬性，組裝成自動成圖應用中間格式文件。
[0007]進一步地，所述中間格式文件描述如下:
S-MODEL:{SO, devSet, V, R}
其中:
SO:為起點節(jié)點號集合，成圖算法處理時，以此集合中的節(jié)點對象為起點； devSet:一次設備集合，包含每個設備對象的基本屬性；
V:子模型的所有設備的節(jié)點集合；S0 C V ;
R: {r I r e devSet X V}.描述設備對象和節(jié)點集合的關系。
[0008]進一步地，上述步驟(2)中，對象識別的過程為:
1)從S-MODEL中的集合V遍歷各個母線節(jié)點對象，壓入隊列；
2)彈出首節(jié)點，將與首節(jié)點通過開關、刀閘的關聯(lián)的未訪問過的節(jié)點壓入隊列；
3)隊列為空時停止一次組合識別；否則轉上一步。
[0009]進一步地，上述步驟(3)中，圖元位置布局的過程為:
1)從初始節(jié)點開始，進行基于節(jié)點的寬度優(yōu)先遍歷，分配各個節(jié)點對象的邏輯坐標，并進行上下移動、交換，完成節(jié)點初步布局；
2)根據(jù)應用需求，在進行寬度搜索時，對組合設備的端子節(jié)點進行了排序，保證最右側的端子關聯(lián)的下一層節(jié)點在最上面；
3)依據(jù)節(jié)點類型及節(jié)點的度信息進行節(jié)點的優(yōu)化調整。
[0010]進一步地，上述步驟(4)中，智能布線的過程為:
1)在各個節(jié)點對象完成初始布局后，計算各個節(jié)點所占的最大方格數(shù)，即為整個圖形的節(jié)點大小，根據(jù)節(jié)點坐標及節(jié)點位置大小，增加水平、豎直通道，重新進行坐標變換，放置各個節(jié)點對象；
2)依次遍歷“邊”對象，根據(jù)各個邊兩端的節(jié)點對象，判斷其類型及相對位置，指定左偵U、右側節(jié)點，并保證兩節(jié)點的相對位置為:水平、豎直、右上、右下四種。
[0011]3)根據(jù)“邊”對象兩端節(jié)點的屬性信息及相對位置，計算該邊的連接線段及每個線段在所屬通道中的軌道序號。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于:
①本發(fā)明提供的方法，通過拓撲模型抽取、對象識別、圖元布局及智能布線等過程地實施，完成了從電網(wǎng)模型到圖形的無縫轉變，達到了自動生成配網(wǎng)單線圖、聯(lián)絡圖、環(huán)網(wǎng)圖、供電路徑圖目的；
②本發(fā)明提供的方法，有效解決了依靠人工繪制圖形工作量大，效率低下，易出錯的問題；
③本發(fā)明提供的方法，有效解決了從不同系統(tǒng)導圖，所面臨的系統(tǒng)圖形接口難實現(xiàn)、圖形不美觀，使用難度大的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明提供的配網(wǎng)自動成圖流程示意圖；
圖2是本發(fā)明提供的單母組合結構圖；
圖3是本發(fā)明提供的雙母組合結構圖；
圖4是本發(fā)明提供的節(jié)點布局過程示意圖；
圖5是本發(fā)明提供的開關對象排序中權重居中示意圖；
圖6是本發(fā)明提供的開關對象排序中名稱排序示意圖；
圖7是本發(fā)明提供的圖元布局中單點設備示意圖；
圖8是本發(fā)明提供的圖元布局中雙節(jié)點設備示意圖； 圖9是本發(fā)明提供的圖元布局中組合設備示意圖；
圖10本發(fā)明提供的圖元布線示意圖。

【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0015]如圖1，本發(fā)明提供基于目標導向的配網(wǎng)圖形自動生成方法，自動成圖的主要過程包括拓撲模型抽取、對象識別、圖元布局及智能布線等。在基于標準的CIM模型，完成電網(wǎng)的統(tǒng)一建模工作后，成圖算法利用拓撲搜索抽取出需要的子模型對象，通過節(jié)點布局、圖形布線過程自動生成配網(wǎng)一次接線圖模型對象。根據(jù)不同的成圖需求及參數(shù)對象，通過請求不同的拓撲服務，獲得設備對應的屬性(名稱、ID、節(jié)點號、顏色、所示饋線等)。
[0016]本發(fā)明主要列舉了單線圖、聯(lián)絡圖、區(qū)域圖等需求類型，除此以外本發(fā)明還支持多種擴展圖形類型。為保證具體應用的松耦合性，屏蔽不同系統(tǒng)平臺的差異性，在通過獲取的設備屬性后，以中間格式文件描述一次圖模型，描述如下:
S-MODEL:{SO, devSet, V, R}
其中:
SO:為起點節(jié)點號集合，成圖算法處理時，以此集合中的節(jié)點對象為起點；
devSet:一次設備集合，每個設備對象包括ID、名稱、電壓等級色、所屬線路等基本屬性；
V:子模型的所有設備的節(jié)點集合；S0 C V ;
R: {r |r e devSet X V}.描述設備對象和節(jié)點集合的關系。
[0017]在完成模型抽取，構建成中間格式文件后，即可進行對象識別。即根據(jù)母線信息，構建組合設備對象。對象的識別主要目標是要解決在配網(wǎng)單線圖成圖過程中，如何構建組合設備對象(環(huán)網(wǎng)柜、分支箱、配電所等)。具體的識別過程如下:
1.從S-MODEL中的集合V遍歷各個母線節(jié)點對象，壓入隊列；
2.彈出首節(jié)點，將與首節(jié)點通過開關、刀閘的關聯(lián)的未訪問過的節(jié)點壓入隊列；
3.隊列為空時停止一次組合識別；否則轉上一步；
通過上述過程即形成一個組合設備的處理，同時基于電氣約束，可考慮將與母線節(jié)點直接連接的電纜對象(L)作為異常情況進行標注，如圖2所示。
[0018]除單母線組合對象外，還需要考慮多母線組合的對象，如圖3所示。不難看出，通過上述識別過程，可以從節(jié)點N搜索到節(jié)點S1、…、S4、N1’、S1’、…、S4’，其中S1、…、S4和SI’、…、S4’定義為該組合設備的外部端子節(jié)點?？偟乃阉鞣秶赡馨ǘ鄠€母線對象，這里需要按母線進行分組，即母線N (S1、…、S4);母線N’(SI’、…、S4’)，同時可考慮根據(jù)母線名稱建立N (XX#I母)、N，(XX#II母)的順序關系。
[0019]節(jié)點布局過程如圖4所示。從初始節(jié)點開始,基于節(jié)點的寬度優(yōu)先(BFS)遍歷,分配各個節(jié)點對象的邏輯坐標，并進行一定的上下移動后，即完成了節(jié)點的初步布局工作。其中，寬度搜索以S-MODEL中的集合SO為起始節(jié)點壓入隊列，放置在第O層，依次彈出隊列節(jié)點，根據(jù)該節(jié)點壓入新的節(jié)點對象，其層設置為前一節(jié)點所在層加I。同時根據(jù)節(jié)點的度山設置本層下一節(jié)點的水平位置，我們設置為當前節(jié)點水平位置加上d-1。
[0020]根據(jù)應用需求，在進行寬度搜索時，對組合設備的端子節(jié)點進行了排序，保證最右側的端子關聯(lián)的下一層節(jié)點在最上面。對一個節(jié)點包括多個子節(jié)點的情形，為保證圖形的對稱性，盡量使最大權重(所有下級子節(jié)點數(shù)之和)的子節(jié)點放在中間，依次上下均勻分配，如圖5所示；同時在另一方面，根據(jù)具體用戶需求，也可以考慮根據(jù)子節(jié)點關聯(lián)設備的名稱依次排序，保證業(yè)務上的順序性，如圖6所示。
[0021]在完成圖元定位后，即可開始圖元的繪制工作。包括單節(jié)點設備、雙節(jié)點設備、組合設備等，如圖7、8、9所示。其中，單節(jié)點設備主要包括配變、負荷、母線等，繪制母線時，應根據(jù)母線節(jié)點位置及其包含的子節(jié)點數(shù)量和兩端適當延長信息，動態(tài)繪制母線圖元；在繪制配變、負荷時，在存在一個節(jié)點關聯(lián)多個配變或負荷對象時，應保證均勻錯開；雙節(jié)點設備主要包括開關、刀閘、斷路器、饋線段等，繪制時需考慮增加連接線及其合并處理，具體繪制過程參見圖形布線的一節(jié)；組合圖元以一個矩形框表示，面積需包含該組合圖元所有包含節(jié)點的位置。
[0022]通過節(jié)點布局后，可進行圖線布線即完成各個節(jié)點之間連線的處理。本發(fā)明圖形布線基于傳統(tǒng)的電路通道布線算法，并結合分層的具體情況進行一定的修改，在各個通道中，根據(jù)對應圖元類型設置相關的軌道對象，即一個通道包括多個通道對象，如圖10所示。具體步驟如下:
首先，在各個節(jié)點對象完成初始布局后，計算各個節(jié)點所占的最大方格數(shù)(N*M)，即為整個圖形的節(jié)點大小，根據(jù)節(jié)點坐標及節(jié)點位置大小，增加水平、豎直通道，重新進行坐標變換，放置各個節(jié)點對象。
[0023]其次，依次遍歷“邊”對象，根據(jù)各個邊兩端的節(jié)點對象，判斷其類型及相對位置，這里由于節(jié)點布局時采用了寬度優(yōu)先的分層布局，可以指定左側、右側節(jié)點，保證兩節(jié)點的相對位置為:水平、豎直、右上、右下四種。
[0024]根據(jù)獲得節(jié)點類型及相對位置信息，以各個連線的起始節(jié)點S集合為考察對象，制訂通道中軌道的分配原則:對出線節(jié)點其下標序號越大，分配的軌道號越??；反之，對進線節(jié)點其下標序號越小，分配的軌道號越小。圖形布線過程如圖10所示。另外為盡量減少連線的拐點數(shù)，在具體連線時，還考慮了連線兩端兩個節(jié)點的相對位置及其兩邊是否存在其他節(jié)點或組合設備，盡量使連線拉直減少拐點數(shù)。
[0025]本發(fā)明中除站房內設備為“點”對象，其他設備都為“線”對象，在完成布點及布線后，即確定了各個設備的位置情況，在進行布置圖元進行圖形展示時，在兩端節(jié)點直接的線位置上放置圖元，圖元兩側可考慮增加連接線；在完成全圖布局后，對任何一個節(jié)點對象，如果其度為2，且兩端都有連接線的情況，則將連接線進行合并處理。
[0026]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.基于目標導向的配網(wǎng)圖形自動生成方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: (1)根據(jù)一體化電網(wǎng)模型信息及用戶成圖需求，抽取一次圖模型對象； (2)對一次圖模型對象進行識別； (3)對模型對象進行層次布局、優(yōu)化，完成圖元位置布局； (4)根據(jù)布局后的圖元位置，進行智能布線。
2.如權利要求1所述的基于目標導向的配網(wǎng)圖形自動生成方法，其特征在于，上述步驟(I)中，一次圖模型對象的抽取過程為:基于一體化電網(wǎng)模型根據(jù)不同的需求類型及參數(shù)對象，通過請求不同的拓撲服務，獲得設備對應的屬性，通過獲取的設備屬性，組裝成自動成圖應用中間格式文件。
3.如權利要求2所述的基于目標導向的配網(wǎng)圖形自動生成方法，其特征在于，所述中間格式文件描述如下:
S-MODEL:{SO, devSet, V, R} 其中: SO:為起點節(jié)點號集合，成圖算法處理時，以此集合中的節(jié)點對象為起點； devSet:一次設備集合，包含每個設備對象的基本屬性； V:子模型的所有設備的節(jié)點集合；S0 V ； R: {r I r e devSet X V}.描述設備對象和節(jié)點集合的關系。
4.如權利要求3所述的基于目標導向的配網(wǎng)圖形自動生成方法，其特征在于，上述步驟(2)中，對象識別的過程為: 1)從S-MODEL中的集合V遍歷各個母線節(jié)點對象，壓入隊列； 2)彈出首節(jié)點，將與首節(jié)點通過開關、刀閘的關聯(lián)的未訪問過的節(jié)點壓入隊列； 3)隊列為空時停止一次組合識別；否則轉上一步。
5.如權利要求1所述的基于目標導向的配網(wǎng)圖形自動生成方法，其特征在于，上述步驟(3)中，圖元位置布局的過程為: 1)從初始節(jié)點開始，進行基于節(jié)點的寬度優(yōu)先遍歷，分配各個節(jié)點對象的邏輯坐標，并進行上下移動、交換，完成節(jié)點初步布局； 2)根據(jù)應用需求，在進行寬度搜索時，對組合設備的端子節(jié)點進行了排序，保證最右側的端子關聯(lián)的下一層節(jié)點在最上面； 3)依據(jù)節(jié)點類型及節(jié)點的度信息進行節(jié)點的優(yōu)化調整。
6.如權利要求1所述的基于目標導向的配網(wǎng)圖形自動生成方法，其特征在于，上述步驟(4)中，智能布線的過程為: 1)在各個節(jié)點對象完成初始布局后，計算各個節(jié)點所占的最大方格數(shù)，即為整個圖形的節(jié)點大小，根據(jù)節(jié)點坐標及節(jié)點位置大小，增加水平、豎直通道，重新進行坐標變換，放置各個節(jié)點對象； 2)依次遍歷“邊”對象，根據(jù)各個邊兩端的節(jié)點對象，判斷其類型及相對位置，指定左偵U、右側節(jié)點，并保證兩節(jié)點的相對位置為:水平、豎直、右上、右下四種； 3)根據(jù)“邊”對象兩端節(jié)點的屬性信息及相對位置，計算該邊的連接線段及每個線段在所屬通道中的軌道序號。
【文檔編號】G06F17/50GK104133943SQ201410321993
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權日:2014年7月8日
【發(fā)明者】趙仰東, 陳連杰, 韓韜, 孫保華, 杜紅衛(wèi), 歐陽文, 趙勇, 周養(yǎng)浩, 夏崇鐠, 張佳琦 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國電南瑞科技股份有限公司