CN102663181A - 配电网络图自动绘图方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开配电网络图自动绘图方法，包括步骤：从配电网地理信息系统中获取设备的电力属性、第一设备列表和线集合；根据设备的电力属性和第一设备列表得到房内集合、电房集合以及节点集合；根据房内集合和电房集合得到电房设备列表；根据线集合建立所有设备的上下级关系；根据设备的电力属性移除不需显示的设备；根据电房集合、电房设备列表以及预定的房内设备布局规则进行房内设备布局；调用配电网络图布局算法，并根据节点集合、线集合以及房内设备布局结果进行整体布局；输出整体布局结果。可以减小配电网络图的绘图面积，使得各节点间的连线规整，更直观的展现配电网络的连接情况。

Description

配电网络图自动绘图方法

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，具体涉及配电网络图自动绘图方法。

背景技术

配电网络图是用来反映配电网络中线路间或区域间的环网连接情况，包括馈线环网图和变电站环网图，对电力调度和转供电分析有重要意义，是电力系统运行管理中不可缺少的图形资料。

而目前国内的配电管理中，对于配电网络图大都是借助CAD绘图软件手工绘制而成，工作量大，耗费人力，出错率高。随着社会发展，用点需求的增长，电网设备的改造和线路连接关系的改动也都变的频繁，传统的绘图方式已无法满足配电网络维护的需求，因此自动化的配电网络图生成方案就显得非常必要，这样可以减少配网管理人员的工作量，提高配电网络图的生成效率和准确度。

自动化生成方案的关键在于智能布局算法，目前已有的可用来布局配电网络图的算法有层次布局算法和网格布局算法。

层次型布局算法是由Sugiyama、Tagawa和Toda在1981年提出的；算法分四步，首先要根据边的方向来确定各个节点是属于哪一层，再调整每层节点的顺序以减少边的交叉，然后调整每层节点的位置来缩短边的长度，最后画边。最后得到的拓扑图有五层，边只存在于不同的层之间，而且绝大部分的边只存在于相邻的层之间。该算法的计算复杂度为O(n)。该算法的缺点是当节点较多时占用的画图区域会比较大，对所有节点的总体展现不够直观。

网格布局算法是将所有的节点的数量和层次关系，将平面切分成很多正方形区域，将节点按照一定的规律放在每个正方形中，一个正方形只能放一个节点，再将节点之间的连线连起来。该算法的缺点是当节点数量巨大时，节点之间的连线凌乱无序。

发明内容

本发明的目的是提出配电网络图自动绘图方法，可以减小配电网络图的绘图面积，使得各节点间的连线规整，更直观的展现配电网络的连接情况。

为达到上述目的采用的技术方案是：

配电网络图自动绘图方法，包括步骤：

从配电网地理信息系统中获取设备的电力属性、第一设备列表和线集合；所述设备的电力属性包括：节点ID、设备ID、设备所在电房ID、设备类型以及设备名称；所述线集合包括：连接线ID、父设备ID以及子设备ID；

根据所述设备的电力属性和所述第一设备列表得到房内集合、电房集合以及节点集合；

根据所述房内集合和所述电房集合得到电房设备列表；根据所述线集合建立所有设备的上下级关系；

根据所述设备的电力属性找出馈线设备和环网设备，查找馈线设备的所有下级设备，移除没有与环网设备连接的馈线设备的下级设备；

根据所述电房集合、所述电房设备列表以及预定的房内设备布局规则对同一电房内的设备进行房内设备布局；

调用配电网络图布局算法，并根据所述节点集合、所述线集合以及房内设备布局结果进行整体布局；

输出整体布局结果。

本发明根据配电网地理信息系统建立点线数据模型，获取设备的电力属性、配电网的节点集合、线集合和房内集合，继而根据获取的参数建立点线数据模型的上下级连接关系；根据设备的电力属性和建立的点线数据模型的上下级连接关系，寻找没有与环网设备连接的馈线设备的下级设备，这些设备对于配电网络图来说是不需要的，剔除该馈线设备以及其下级设备；这样减少了绘制配电网络图时所需的节点数；进一步对每个电房内按照预定的房内设备布局规则进行房内设备的布局；以一个电房为一个整体、再跟除电房外的其他节点一起，调用配电网络图布局算法进行整体布局；然后输出整体布局结果，从而可以减小配电网络图的绘图面积，使得各节点间的连线规整，更直观的展现配电网络的连接情况。

附图说明

图1是本发明方法的一个实施例流程图；

图2是本发明中节点移除的一个实施示意图；

图3是本发明中房内设备布局的一个实施示意图；

图4是本发明中进行层次布局时的一个实施示意图。

具体实施方式

为便于理解本发明，下面结合附图进行阐述。

如图1，本发明提出配电网络图自动绘图方法，包括步骤：

101、从配电网地理信息系统中获取设备的电力属性、第一设备列表和线集合；

从配电网地理信息系统中获取设备的电力属性、第一设备列表和线集合；设备的电力属性包括：节点ID(Identity，身份标识号码)、设备ID、设备所在电房ID、设备类型以及设备名称；线集合包括：连接线ID、父设备ID以及子设备ID。

102、根据设备的电力属性和第一设备列表得到房内集合、电房集合以及节点集合；

根据设备的电力属性和第一设备列表得到房内集合、电房集合以及节点集合；具体的，当某设备所在电房ID不为空时，将该设备放入房内集合，并在设备列表中获取该设备所在的电房，将该设备所在的电房放入电房集合和节点集合；当某设备所在电房ID为空时，将该设备放入节点集合。

103、根据房内集合和电房集合得到电房设备列表；根据线集合建立所有设备的上下级关系；

根据房内集合和电房集合得到电房设备列表；根据线集合建立所有设备的上下级关系；作为其中的具体实施方式，遍历房内集合，根据设备所在电房ID从电房集合中找到对应电房，将该设备放入对应的电房设备列表；

根据线集合中的父设备ID和子设备ID找出每个设备的父设备和子设备；若父设备所在的电房不为空，则上级设备为该父设备所在的电房；若子设备所在的电房不为空，则下级设备为该子设备所在的电房。

104、根据建立的上下级关系和设备的电力属性移除不需要的节点；

根据设备的电力属性找出馈线设备和环网设备，根据建立的设备上下级关系即可知道哪一个设备是上级设备，哪一个设备时下级设备；查找馈线设备的所有下级设备，移除没有与环网设备连接的馈线设备的下级设备。

105、根据电房集合、电房设备列表以及预定的房内设备布局规则对同一电房内的设备进行房内设备布局；

106、根据节点集合、线集合以及房内设备布局结果进行整体布局；

调用配电网络图布局算法，并根据节点集合、线集合以及房内设备布局结果进行整体布局。

107、输出整体布局结果。

本发明根据配电网地理信息系统建立点线数据模型，获取设备的电力属性、配电网的节点集合、线集合和房内集合，继而根据获取的这些参数建立点线数据模型的上下级连接关系；根据设备的电力属性和建立的点线数据模型的上下级连接关系，寻找没有与环网设备连接的馈线设备的下级设备，这些设备对于配电网络图来说是不需要的，剔除该馈线设备以及其下级设备；这样减少了绘制配电网络图时所需的节点数；进一步对每个电房内按照预定的房内设备布局规则进行房内设备的布局；以一个电房为一个整体、再跟除电房外的其他节点一起，调用配电网络图布局算法进行整体布局；然后输出整体布局结果，从而可以减小配电网络图的绘图面积，使得各节点间的连线规整，更直观的展现配电网络的连接情况。

其中105步骤具体可以为：

遍历电房集合，再根据对应电房的设备列表，若电房内某一设备的父设备不在该电房内，则确定该设备为该电房的进线设备；若电房内某一设备的子设备不在该电房内，则确定该设备为该电房的出线设备；根据设备类型确定出本电房内的母线，以及母线ID；将母线放入母线集合中；

再根据本电房设备列表、线集合确定各母线对应的进线设备和出线设备；

按照预定的房内设备布局规则将进线设备和出线设备分别布局在对应母线的两侧；其中，预定的房内设备布局规则包括：母线对齐，成竖直方向，顺序与实际情形保持一致；进线设备和其他设备分别布局在对应母线的两侧；各进线设备和出线设备与母线的连接顺序跟实际情形保持一致；各进线设备间、各出线设备间有固定的设备间隔，使得房内设备不重叠；

根据线集合、本电房设备列表给各进线设备、出线设备和母线添加连接线。

步骤105的具体实施方式，请参见图2，按照预定的房内设备布局规则，将母线1和母线2对齐，成竖直方向；将进线设备1和进线设备2布局在母线的左侧(假定实际配电网中进线设备1连接母线1，进线设备2连接母线2)，将其他设备(包括设备8、设备9、出线设备1和出线设备2)布局在母线的右侧。

另外，具体房内设备布局时，可以从电房的左上角开始布局，给进线设备付上初始x坐标和初始y坐标；按照预定的房内设备布局规则布局进线设备的子设备，直到进线侧的设备全部布局完；如果子设备是母线，则遍历母线集合，取出所有的母线，按照母线的地理系统编号，从上到下依次竖直放置母线，所有母线的横坐标为x＝进线侧设备的横坐标最大值+进线侧设备的宽度最大值+设备间隔，其中，设备间隔是自定义的；最上面的母线纵坐标y＝y进线，然后根据x＝x母线+设备间隔，y＝y母线+设备间隔；为母线的子设备布局，子设备按照与母线连接的实际位置从母线的上端到下端依次排列；下一母线的纵坐标y＝上一母线设备的子设备的纵坐标最大值+设备间隔，同理依次为所有的母线和母线的子设备付上坐标，最后根据进线侧设备连接在母线上的位置，调整进线侧设备坐标；根据x＝x父设备+父设备宽度+设备间隔、y＝y父设备，为所有母线的子设备的子设备布局，直到房内所有设备都已处理；其中，此处的父设备、子设备是相对于母线出线侧而言的，例如母线出线侧依次连接有设备M1、设备M2和设备M3，设备M1是设备M2的父设备，设备M3是设备M2的子设备；再为设备间的连接线添加折点，以使连接线横平竖直。

其中，配电网络图包括馈线环网图和变电站环网图；下面分别对这2种图的整体布局进行阐述；具体如下：

(一)对于馈线环网图

在步骤105之后，查找馈线设备的所有下级设备，若有下级设备不需要显示(根据用户需要进行设置)，则将该设备从节点集合和线集合中移除，这样可以进一步的减少配电网络图中的节点数，使得配电网络图更加直观。

然后进行缩进式的层次布局处理，包括以下步骤：

1、建立配电网的平面坐标系；

2、调用层次布局算法，将一个电房作为一个节点，并根据节点集合、线集合对配电网进行布局得到初步层次布局结果；

3、对所述初步层次分析结果进行设备间隔的逐步调整；每调整一次，判断各设备间是否有重叠，若没有重叠，则继续调整各设备的间隔；直到各设备的间隔最小，并且各设备间无重叠；

具体的，对初步层次分析结果可以分别从水平方向和竖直方向进行设备间隔的调整；在水平方向上，逐步调整各设备间的间隔，每调整一次，判断各设备间是否有重叠，若没有重叠，则继续调整各设备间水平方向上的间隔；直到各设备间的水平间隔方向的间隔最小，并且各设备间无重叠；在竖直方向上，逐层调整设备的底端的位置，减小各设备在竖直方向上的间隔，每调整一次，判断各设备间是否有重叠，若没有重叠，则继续调整各设备间水平方向上的间隔；直到各设备间的竖直方向的间隔最小，并且各设备间无重叠；

4、根据调整后各节点的位置、线集合以及第一设备列表添加并调整各节点间的连接线。

5、然后输出调整后的配电网络图。

其中，步骤1和2，为现有层次布局配电网络图通常采用的步骤大致如下：

第一步：构造虚拟模型，用虚拟节点来代替实际节点参与布局，用虚拟线来代替实际连接线，虚拟节点为形状为矩形，其大小设为实际节点的大小，虚拟线为矩形之间的连接线，为实际节点集合中的每一个节点构造虚拟节点，为实际线集合中每一条连接线构造虚拟线。

第二步：根据电房内进出线设备的相对于电房的坐标，对节点集合中电房类节点的虚拟节点添加端口约束，使布局后的进出线位置能与电房进出线设备在同一直线上；

第三步：调用层次布局接口，传入参数虚拟节点、虚拟线和端口约束条件参数；得到初步层次布局结果。

对于不必要的节点移除方法，具体的，可参见图3，如图可知，在节点移除前，包括馈线设备(设备1、设备2、设备3、设备4、设备5、设备6和设备7)，根据用户定义，不需显示设备2；另外，通过遍历相关数据，发现设备6和设备7没有与环网设备连接，则将设备2、设备6和设备7移除，这样就可得到节点移除后的配电网络图。

对于初步层次结构结果的调整，具体可参见图4，包括节点A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2；按照上述调整方法调整后，由图可知，得到的配电网络图面积缩小了。

(二)对于变电站环网图

在步骤105之后，进行正交网格布局处理，包括以下步骤：

1)遍历节点集合，并根据设备类型找出变电站节点集合；

2)查找变电站的所有下级设备，若存在不需要显示的下级设备，则将该下级设备从节点集合和线集合中移除；

3)调用正交布局算法，并根据节点集合、线集合对配电网进行布局得到初步正交布局结果；

4)以一个变电站节点为一个网格中心点，调节与网格中心点连接的节点的位置，使各节点无重叠、均匀排布在网格中心点周围；调节与网格中心点连接的节点间的连接线，使连接线的交叉最少；

5)以刚调整完的节点作为一个整体，以该整体为新的网格中心点，重复上述调节过程，直至完成所有节点的调节；

6)根据调整后各节点的位置、线集合以及第一设备列表添加并调整各节点间的连接线；

7)然后输出调整后的配电网络图。

其中步骤3)为现有正交布局配电网络图通常采用的步骤大致如下：

第一步：构造虚拟模型，用虚拟节点来代替实际节点参与布局，用虚拟线来代替实际连接线，虚拟节点为形状为矩形，其大小需设为实际节点的大小，虚拟线为矩形之间的连接线，为实际节点集合中的每一个节点构造虚拟节点，为实际连接线集合中每一条连接线构造虚拟线。

第二步：根据电房内进出线设备的相对于电房的坐标，对节点集合中电房类节点的虚拟节点添加端口约束，使布局后的进出线位置能与电房进出线设备在同一直线上；

第三步：调用正交布局接口，传入参数虚拟节点、虚拟线和端口约束条件参数；得到初步正交布局结果。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.配电网络图自动绘图方法，其特征是，包括步骤：

从配电网地理信息系统中获取设备的电力属性、第一设备列表和线集合；所述设备的电力属性包括：节点ID、设备ID、设备所在电房ID、设备类型以及设备名称；所述线集合包括：连接线ID、父设备ID以及子设备ID；

根据所述设备的电力属性和所述第一设备列表得到房内集合、电房集合以及节点集合；

根据所述房内集合和所述电房集合得到电房设备列表；根据所述线集合建立所有设备的上下级关系；

根据所述设备的电力属性找出馈线设备和环网设备，查找馈线设备的所有下级设备，移除没有与环网设备连接的馈线设备的下级设备；

根据所述电房集合、所述电房设备列表以及预定的房内设备布局规则对同一电房内的设备进行房内设备布局；

调用配电网络图布局算法，并根据所述节点集合、所述线集合以及房内设备布局结果进行整体布局；

输出整体布局结果。

2.根据权利要求1所述的配电网络图自动绘图方法，其特征是，所述根据设备的电力属性和所述第一设备列表得到房内集合、电房集合以及节点集合的步骤具体为：

当某设备所在电房ID不为空时，将该设备放入房内集合，并在设备列表中获取该设备所在的电房，将该设备所在的电房放入电房集合和节点集合；当某设备所在电房ID为空时，将该设备放入节点集合。

3.根据权利要求1或2所述的配电网络图自动绘图方法，其特征是，所述根据房内集合和电房集合得到电房设备列表；根据线集合建立所有设备的上下级关系的步骤包括：

遍历所述房内集合，根据设备所在电房ID从所述电房集合中找到对应电房，将该设备放入对应的电房设备列表；

根据所述线集合中的所述父设备ID和所述子设备ID找出每个设备的父设备和子设备；若父设备所在的电房不为空，则上级设备为该父设备所在的电房；若子设备所在的电房不为空，则下级设备为该子设备所在的电房。

4.根据权利要求3所述的配电网络图自动绘图方法，其特征是，所述根据电房集合、所述电房设备列表以及预定的房内设备布局规则对同一电房内的设备进行房内设备布局的步骤包括：

遍历所述电房集合，再根据对应电房的设备列表，若电房内某一设备的父设备不在该电房内，则确定该设备为该电房的进线设备；若电房内某一设备的子设备不在该电房内，则确定该设备为该电房的出线设备；根据设备类型确定出本电房内的母线，以及母线ID；

再根据本电房设备列表、所述线集合确定各母线对应的进线设备和出线设备；

按照预定的房内设备布局规则将进线设备和出线设备分别布局在对应母线的两侧；其中，所述预定的房内设备布局规则包括：母线对齐，成竖直方向，顺序与实际情形保持一致；进线设备和其他设备分别布局在对应母线的两侧；各进线设备和出线设备与母线的连接顺序跟实际情形保持一致；各进线设备间、各出线设备间有固定的设备间隔，使得房内设备不重叠；

根据线集合、本电房设备列表给各进线设备、出线设备和母线添加连接线。

5.根据权利要求4所述的配电网络图自动绘图方法，其特征是，调用配电网络图布局算法，并根据所述节点集合、所述线集合以及房内设备布局结果进行整体布局的步骤包括：

建立配电网的平面坐标系；

调用层次布局算法，将一个电房作为一个节点，并根据所述节点集合、所述线集合对配电网进行布局得到初步层次布局结果；

对所述初步层次分析结果进行设备间隔的逐步调整；

每调整一次，判断各设备间是否有重叠，若没有重叠，则继续调整各设备的间隔；直到各设备的间隔最小，并且各设备间无重叠；

根据调整后各节点的位置、所述线集合以及所述第一设备列表添加并调整各节点间的连接线。

6.根据权利要求5所述的配电网络图自动绘图方法，其特征是，在所述对配电网进行布局得到初步层次分析结果前，查找所述馈线设备的所有下级设备，若有下级设备不需要显示，则将该设备从所述节点集合和所述线集合中移除。

7.根据权利要求4所述的配电网络图自动绘图方法，其特征是，所述调用配电网络图布局算法，并根据所述节点集合、所述线集合进行整体布局的步骤包括：

遍历所述节点集合，并根据设备类型找出变电站节点集合；

查找变电站的所有下级设备，若存在不需要显示的下级设备，则将该下级设备从所述节点集合和所述线集合中移除；

调用正交布局算法，并根据所述节点集合、所述线集合对配电网进行布局得到初步正交布局结果；

以一个变电站节点为一个网格中心点，调节与网格中心点连接的节点的位置，使各节点无重叠、均匀排布在网格中心点周围；调节与网格中心点连接的节点间的连接线，使连接线的交叉最少；

以刚调整完的节点作为一个整体，以该整体为新的网格中心点，重复上述调节过程，直至完成所有节点的调节；

根据调整后各节点的位置、所述线集合以及所述第一设备列表添加并调整各节点间的连接线。

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