CN103488844A - 一种基于厂站地理信息的电网网架图自动布线方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于厂站地理信息的电网网架图自动布线方法，包括以下步骤：将电网结构数据导入到自动布线系统；形成初始的电网网架图；遍历线路，将线路两端厂站连接，进行线路交叉分析，并对交叉的线路进行重绘；根据线路的相对位置和线路分布情况对线路添加的折点进行位置调整。本发明针对电网网架图的特点，引入电网运行的地理背景图，依据厂站的经纬度信息在地理图上对厂站进行自动布局，将线路直接与其相关厂站连接，剔除交叉线路后，对交叉线路重新进行自动布线，自动布线不理想的情况下可进行人工调整，使电网网架图能够简洁美观，利用该布线方法能够快速高效地生成电网网架图。
Description
技术领域
本发明属于电力系统调度自动化技术领域，具体涉及一种基于厂站地理信息的电网网架图自动布线方法。
背景技术
电力系统调度控制中心所使用的电网网架图指的是描述电网输送网络连接关系的示意图，由于其以地理图为背景，电厂，变电站，线路可显示在相对准确的地理位置，在电力系统的调度、计划、系统运行分析等部门得到了广泛的应用。其提供的综合信息对运行分析人员把握电网的整体结构和潮流特点比潮流图更为高效。
尽管电网网架图应用广泛，但长期以来都依靠人工绘制，因此厂站的位置的布局也全凭个人感觉，并不是一个精确的位置，人工绘制过程中也需要反复地调整厂站位置，已布好线的位置，以避免与新绘线路的交叉，人工绘制电网网架图时间长，维护繁琐，因此应积极考虑采用计算机自动绘制网架图。
目前对计算机自动绘制电网潮流图的研究成果较多，该问题可分解为自动布局和自动布线2个子问题。自动布局较常采用离散网格布局算法和连续布局算法。自动布线较常采用李氏迷宫算法及其各种派生方法。潮流图要求采用横平竖直的规则布线，而电网网架图不需要照此规则进行，因此需针对电网网架图特点设计布线规则。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于厂站地理信息的电网网架图自动布线方法，针对电网网架图的特点，引入电网运行的地理背景图，依据厂站的经纬度信息在地理图上对厂站进行自动布局，将线路直接与其相关厂站连接，剔除交叉线路后，对交叉线路重新进行自动布线，自动布线不理想的情况下可进行人工调整，使电网网架图能够简洁美观，利用该布线方法能够快速高效地生成电网网架图。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种基于厂站地理信息的电网网架图自动布线方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：将电网结构数据导入到自动布线系统；
步骤2：形成初始的电网网架图；
步骤3：遍历线路，将线路两端厂站连接，进行线路交叉分析，并对交叉的线路进行重绘；
步骤4：根据线路的相对位置和线路分布情况对线路添加的折点进行位置调整。
所述步骤1中，从CIM格式文件中将电网数据导入到自动布线系统中；所述CIM格式文件包含电网网架的厂站信息、线路信息以及厂站与线路的连接关系，所述电网网架由不同电压等级的厂站和线路组成。
所述步骤2中，由厂站地理信息形成初始的电网网架图，具体包括以下步骤：
步骤2-1：将厂站地理信息转化为电网网架图上的XY坐标；选取0°经度和0°纬度的位置或某一厂站的经纬度作为坐标原点，设定比例尺，在XY坐标系上映射出所有厂站的相对地理位置；对于没有地理位置的厂站，根据其与坐标原点的相对位置设置初始坐标；
步骤2-2：对于新生成电网网架图，所有厂站点都设置为未固定点；对于电网网架图的增加或删除，将要增加或者删除的厂站设为未固定点，其他厂站和拓扑连接在电网网架图更新过程中保持不变。
所述步骤3包括以下步骤：
步骤3-1：遍历线路，将线路两端厂站用直线连接；
步骤3-2：进行线路交叉分析，将不与其他线路交叉的线路标记为已处理线路，将交叉的线路标记为未处理线路；
步骤3-3：对交叉的线路进行重绘，采用目标驱动的迷宫算法进行布线，每个线路最大添加N个折点，定义厂站图标模型本体及其四周为禁区，禁区内不允许布线。
所述步骤3-3包括以下步骤：
步骤3-3-1：依据未处理线路的首端厂站位置和末端厂站相对位置，确定线路的起始坐标和终止坐标，并将起始坐标设为(X0,Y0)，终止坐标设为(X1,Y1)；
步骤3-3-2：探索点位置设为(X,Y)，从(X0,Y0)出发，向水平方向移动；
以(X1-X0)/X1-X0为移动方向，步长可动态变化，未遇到障碍物时，可逐步加大步长，遇障碍物后减小步长；
步骤3-3-3：往水平方向(X1-X)/X1-X以变化的步长不断移动，若(X,Y)＝(X1，Y1)，则结束全部搜索，线路标记为已处理线路，若已有N个折点，则结束全部搜索；
若X不等于X1，在前进方向遇障碍物，则回退一步，探测垂直方向(Y1-Y)/Y1-Y是否有障碍物，如垂直方向无障碍物则跳至（4）处理，如垂直方向有障碍物则跳至步骤3-3-5处理；
若X等于X1，探测垂直方向(Y1-Y)/Y1-Y是否有障碍物，如垂直方向无障碍物则跳至步骤3-3-4处理，如垂直方向有障碍物，往水平方向越界前进一步，继续探测垂直方向是否有障碍物，重复该过程直至垂直方向可以走通，跳至3-3-4处理；如在水平方向越界探测过程中遇到障碍物则跳至步骤3-3-5处理；
步骤3-3-4：往垂直方向(Y1-Y)/Y1-Y以变化的步长不断移动，若(X,Y)＝(X1，Y1)，则结束全部搜索，线路标记为已处理线路，若已有N个折点，则结束全部搜索；
若Y不等于Y1，在前进方向遇障碍物则回退一步，探测水平方向(X1-X)/X1-X是否有障碍物，如水平方向无障碍物则跳至步骤3-3-3处理，如水平方向有障碍物则跳至步骤3-3-5处理；
若Y等于Y1，探测水平方向(X1-X)/X1-X是否有障碍物，如水平方向无障碍物则跳至步骤3-3-3处理，如水平方向有障碍物，往垂直方向越界前进一步，继续探测水平方向是否有障碍物，重复该过程直至水平方向可以走通，跳至步骤3-3-3，如在垂直方向越界探测过程中遇到障碍物则跳至步骤3-3-5处理；
步骤3-3-5：探索点已处于回溯点，往水平方向或垂直方向未探测过的方向尝试探测；
A)若水平方向能够走通则往该方向前进一步，再试探垂直方向能否走通，若不能走通，则继续向水平方向前进，重复该过程直至垂直方向能走通，跳至步骤3-3-4处理；
B)若垂直方向能够走通则往该方向前进一步，再试探水平方向能否走通，如不能走通，则继续向垂直方向前进，重复该过程直至水平方向能走通，跳至步骤3-3-3处理；
C)若已探测的方向都不能移动则回退至前一点，继续进行回溯处理。
所述步骤4中，根据线路的相对位置和线路分布情况对线路添加的折点进行位置调整，对调整过的线路，人工设定为已处理线路；将无法处理的重叠线路人工设置为无法处理线路，并返回步骤3-3-3继续进行调整，调整到所有线路都为已处理线路或无法处理线路时停止。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1）由电网模型数据自动生成电网网架图，速度快，工作量小，后期维护方便；
2）使用地理信息作为线路的初始坐标，可以提高电网网架图的生成速度，并保证电网网架图的厂站相对位置与地理相对位置一致；
3）大大减少后期维护的工作量；
4）自动布线与人工调整相结合，提高电网网架图的美观程度和调整速度。
附图说明
图1是基于厂站地理信息的电网网架图自动布线方法流程图；
图2是本发明实施例中交叉线路示意图；
图3是本发明实施例中厂站模型示意图；
图4是本发明实施例中，采用目标驱动的迷宫算法布线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1，本发明提供一种基于厂站地理信息的电网网架图自动布线方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：将电网结构数据导入到自动布线系统；
步骤2：形成初始的电网网架图；
步骤3：遍历线路，将线路两端厂站连接，进行线路交叉分析，并对交叉的线路进行重绘；
步骤4：根据线路的相对位置和线路分布情况对线路添加的折点进行位置调整。
所述步骤1中，从CIM格式文件中将电网数据导入到自动布线系统中；所述CIM格式文件包含电网网架的厂站信息、线路信息以及厂站与线路的连接关系，所述电网网架由不同电压等级的厂站和线路组成。
所述步骤2中，由厂站地理信息形成初始的电网网架图，具体包括以下步骤：
步骤2-1：将厂站地理信息转化为电网网架图上的XY坐标；选取0°经度和0°纬度的位置或某一厂站的经纬度作为坐标原点，设定比例尺，在XY坐标系上映射出所有厂站的相对地理位置；对于没有地理位置的厂站，根据其与坐标原点的相对位置设置初始坐标；
步骤2-2：对于新生成电网网架图，所有厂站点都设置为未固定点；对于电网网架图的增加或删除，将要增加或者删除的厂站设为未固定点，其他厂站和拓扑连接在电网网架图更新过程中保持不变。
所述步骤3包括以下步骤：
步骤3-1：遍历线路，将线路两端厂站用直线连接；
步骤3-2：进行线路交叉分析，将不与其他线路交叉的线路标记为已处理线路，将交叉的线路标记为未处理线路；
步骤3-3：对交叉的线路进行重绘，采用目标驱动的迷宫算法进行布线，每个线路最大添加N个折点，定义厂站图标模型本体及其四周为禁区，禁区内不允许布线。
所述步骤3-3包括以下步骤：
步骤3-3-1：依据未处理线路的首端厂站位置和末端厂站相对位置，确定线路的起始坐标和终止坐标，并将起始坐标设为(X0,Y0)，终止坐标设为(X1,Y1)；
步骤3-3-2：探索点位置设为(X,Y)，从(X0,Y0)出发，向水平方向移动；
以(X1-X0)/X1-X0为移动方向，步长可动态变化，未遇到障碍物时，可逐步加大步长，遇障碍物后减小步长；
步骤3-3-3：往水平方向(X1-X)/X1-X以变化的步长不断移动，若(X,Y)＝(X1，Y1)，则结束全部搜索，线路标记为已处理线路，若已有N个折点，则结束全部搜索；
若X不等于X1，在前进方向遇障碍物，则回退一步，探测垂直方向(Y1-Y)/Y1-Y是否有障碍物，如垂直方向无障碍物则跳至（4）处理，如垂直方向有障碍物则跳至步骤3-3-5处理；
若X等于X1，探测垂直方向(Y1-Y)/Y1-Y是否有障碍物，如垂直方向无障碍物则跳至步骤3-3-4处理，如垂直方向有障碍物，往水平方向越界前进一步，继续探测垂直方向是否有障碍物，重复该过程直至垂直方向可以走通，跳至3-3-4处理；如在水平方向越界探测过程中遇到障碍物则跳至步骤3-3-5处理；
步骤3-3-4：往垂直方向(Y1-Y)/Y1-Y以变化的步长不断移动，若(X,Y)＝(X1，Y1)，则结束全部搜索，线路标记为已处理线路，若已有N个折点，则结束全部搜索；
若Y不等于Y1，在前进方向遇障碍物则回退一步，探测水平方向(X1-X)/X1-X是否有障碍物，如水平方向无障碍物则跳至步骤3-3-3处理，如水平方向有障碍物则跳至步骤3-3-5处理；
若Y等于Y1，探测水平方向(X1-X)/X1-X是否有障碍物，如水平方向无障碍物则跳至步骤3-3-3处理，如水平方向有障碍物，往垂直方向越界前进一步，继续探测水平方向是否有障碍物，重复该过程直至水平方向可以走通，跳至步骤3-3-3，如在垂直方向越界探测过程中遇到障碍物则跳至步骤3-3-5处理；
步骤3-3-5：探索点已处于回溯点，往水平方向或垂直方向未探测过的方向尝试探测；
A)若水平方向能够走通则往该方向前进一步，再试探垂直方向能否走通，若不能走通，则继续向水平方向前进，重复该过程直至垂直方向能走通，跳至步骤3-3-4处理；
B)若垂直方向能够走通则往该方向前进一步，再试探水平方向能否走通，如不能走通，则继续向垂直方向前进，重复该过程直至水平方向能走通，跳至步骤3-3-3处理；
C)若已探测的方向都不能移动则回退至前一点，继续进行回溯处理。
所述步骤4中，根据线路的相对位置和线路分布情况对线路添加的折点进行位置调整，对调整过的线路，人工设定为已处理线路；将无法处理的重叠线路人工设置为无法处理线路，并返回步骤3-3-3继续进行调整，调整到所有线路都为已处理线路或无法处理线路时停止。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种基于厂站地理信息的电网网架图自动布线方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1：将电网结构数据导入到自动布线系统；
步骤2：形成初始的电网网架图；
步骤3：遍历线路，将线路两端厂站连接，进行线路交叉分析，并对交叉的线路进行重绘；
步骤4：根据线路的相对位置和线路分布情况对线路添加的折点进行位置调整。
2.根据权利要求1所述的基于厂站地理信息的电网网架图自动布线方法，其特征在于：所述步骤1中，从CIM格式文件中将电网数据导入到自动布线系统中；所述CIM格式文件包含电网网架的厂站信息、线路信息以及厂站与线路的连接关系，所述电网网架由不同电压等级的厂站和线路组成。
3.根据权利要求1所述的基于厂站地理信息的电网网架图自动布线方法，其特征在于：所述步骤2中，由厂站地理信息形成初始的电网网架图，具体包括以下步骤：
步骤2-1：将厂站地理信息转化为电网网架图上的XY坐标；选取0°经度和0°纬度的位置或某一厂站的经纬度作为坐标原点，设定比例尺，在XY坐标系上映射出所有厂站的相对地理位置；对于没有地理位置的厂站，根据其与坐标原点的相对位置设置初始坐标；
步骤2-2：对于新生成电网网架图，所有厂站点都设置为未固定点；对于电网网架图的增加或删除，将要增加或者删除的厂站设为未固定点，其他厂站和拓扑连接在电网网架图更新过程中保持不变。
4.根据权利要求1所述的基于厂站地理信息的电网网架图自动布线方法，其特征在于：所述步骤3包括以下步骤：
步骤3-1：遍历线路，将线路两端厂站用直线连接；
步骤3-2：进行线路交叉分析，将不与其他线路交叉的线路标记为已处理线路，将交叉的线路标记为未处理线路；
步骤3-3：对交叉的线路进行重绘，采用目标驱动的迷宫算法进行布线，每个线路最大添加N个折点，定义厂站图标模型本体及其四周为禁区，禁区内不允许布线。
5.根据权利要求4所述的基于厂站地理信息的电网网架图自动布线方法，其特征在于：所述步骤3-3包括以下步骤：
步骤3-3-1：依据未处理线路的首端厂站位置和末端厂站相对位置，确定线路的起始坐标和终止坐标，并将起始坐标设为(X0,Y0)，终止坐标设为(X1,Y1)；
步骤3-3-2：探索点位置设为(X,Y)，从(X0,Y0)出发，向水平方向移动；
以(X1-X0)/X1-X0为移动方向，步长可动态变化，未遇到障碍物时，可逐步加大步长，遇障碍物后减小步长；
步骤3-3-3：往水平方向(X1-X)/X1-X以变化的步长不断移动，若(X,Y)＝(X1，Y1)，则结束全部搜索，线路标记为已处理线路，若已有N个折点，则结束全部搜索；
若X不等于X1，在前进方向遇障碍物，则回退一步，探测垂直方向(Y1-Y)/Y1-Y是否有障碍物，如垂直方向无障碍物则跳至（4）处理，如垂直方向有障碍物则跳至步骤3-3-5处理；
若X等于X1，探测垂直方向(Y1-Y)/Y1-Y是否有障碍物，如垂直方向无障碍物则跳至步骤3-3-4处理，如垂直方向有障碍物，往水平方向越界前进一步，继续探测垂直方向是否有障碍物，重复该过程直至垂直方向可以走通，跳至3-3-4处理；如在水平方向越界探测过程中遇到障碍物则跳至步骤3-3-5处理；
步骤3-3-4：往垂直方向(Y1-Y)/Y1-Y以变化的步长不断移动，若(X,Y)＝(X1，Y1)，则结束全部搜索，线路标记为已处理线路，若已有N个折点，则结束全部搜索；
若Y不等于Y1，在前进方向遇障碍物则回退一步，探测水平方向(X1-X)/X1-X是否有障碍物，如水平方向无障碍物则跳至步骤3-3-3处理，如水平方向有障碍物则跳至步骤3-3-5处理；
若Y等于Y1，探测水平方向(X1-X)/X1-X是否有障碍物，如水平方向无障碍物则跳至步骤3-3-3处理，如水平方向有障碍物，往垂直方向越界前进一步，继续探测水平方向是否有障碍物，重复该过程直至水平方向可以走通，跳至步骤3-3-3，如在垂直方向越界探测过程中遇到障碍物则跳至步骤3-3-5处理；
步骤3-3-5：探索点已处于回溯点，往水平方向或垂直方向未探测过的方向尝试探测；
A)若水平方向能够走通则往该方向前进一步，再试探垂直方向能否走通，若不能走通，则继续向水平方向前进，重复该过程直至垂直方向能走通，跳至步骤3-3-4处理；
B)若垂直方向能够走通则往该方向前进一步，再试探水平方向能否走通，如不能走通，则继续向垂直方向前进，重复该过程直至水平方向能走通，跳至步骤3-3-3处理；
C)若已探测的方向都不能移动则回退至前一点，继续进行回溯处理。
6.根据权利要求1所述的基于厂站地理信息的电网网架图自动布线方法，其特征在于：所述步骤4中，根据线路的相对位置和线路分布情况对线路添加的折点进行位置调整，对调整过的线路，人工设定为已处理线路；将无法处理的重叠线路人工设置为无法处理线路，并返回步骤3-3-3继续进行调整，调整到所有线路都为已处理线路或无法处理线路时停止。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |