CN104182913A - 一种电网方式图成图智能排布方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电网方式图成图智能排布方法，包括步骤：(1)建立配电站房内部设备的自动排布；(2)建立配电线路排布方案。本发明解决了电力GIS方式图在电力调度业务中的实用化问题，解决了传统方式图图形排布方法中的图形压盖与线设备交叉问题，排布速度快，准确性高，可大大降低人员成本。

Description

一种电网方式图成图智能排布方法

技术领域

本发明属于电力GIS方式图技术领域，具体涉及的是一种电网方式图成图智能排布方法。

背景技术

目前，绘制电力调度中使用的方式图主要包含两种方式，一种是人工手动绘制，另一种是通过电网GIS系统自动绘制。

第一种绘制方式人工维护工作量较大，当现场设备发生变化时，往往要求调度制图人员对当前的方式图进行重新绘制，工作效率和准确性都得不到保障。

第二种绘制方式已经逐渐取代第一种方式成为主流，但现有的电力GIS系统的方式图成图与排布方式均无法满足电力调度专业的使用要求。例如存在无法展现联络关系、图形不够规范整齐等问题。为解决上述问题，急需发明一种新的电网方式图成图智能排布方法来解决基于电力GIS系统的方式图的实用化问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种电网方式图成图智能排布方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种电网方式图成图智能排布方法，包括步骤如下：

(1)建立配电站房内部设备的自动排布；步骤包括：

①将配电站房内部设备根据其拓扑连接关系装入一个树形结构，配电母线作为树的根，如站内包含多条配电母线时，则使用多树；

②根据设备过滤规则，对现有的站内设备树进行拓扑过滤，将不需要的设备从树中滤除；

③拓扑重构，设备过滤完成后将被滤除设备的下级设备连接至其上级设备；

④设备绘图位置动态赋值，以设备树的根为起点，依次为其赋予绘图位置；

(2)建立配电线路排布方案，步骤包括：

①使用地理沿布排布法对电网设备进行初步定位，即将地理图形使用仿射矩阵投影至绘图范围内，如投影结束后发现有设备重叠，则进行设备右平移来消除重叠，此时若超出绘图范围则重新进行投影；

②将待排布设备使用组合模式装入排布树中，按照其图形范围使用十字排布法、矩阵排布法、树形排布法进行动态拓展；

③根据录入的图形排布模板进行排布策略调整，系统根据图形排布模板库进行排布策略选择，系统根据当前设备组的相关特征与模板进行匹配以调整策略；

④线设备避让排布，步骤包括：

I、首先完成高精度矢量图形的栅格化，网格的宽高自定义；

II、再计算出连线起点与终点所在的网格坐标与中心偏移量；

III、使用路径搜索算法找出最优路径，排布完成。

而且，所述步骤(1)的②步中设备过滤规则具体为：

I、根据预先设定的类型控制列表，将不需要的设备类型去除；

II、去除只有一个连接结点的线设备。

而且，所述步骤(1)中④设备绘图位置动态赋值的具体方法为：

I、母线的绘图位置包含点P1与点P2，其下的分支数量为N，分支间距为D，纵向层级间隔为L，母线序号为I，前一母线长度为PL，则推出P1.X＝D+D*I+PL，P1.Y＝L，P2.X＝P1.X+D*(N–1)，P2.Y＝L；

II、分支设备的绘图点赋值为由上至下顺序排布。

而且，所述步骤(2)中②步内的组合模式装入排布树中的组合排布步骤为：

I、寻找排布树末端设备量小于等于5的子树，我们将其定义为LV1设备组；

II、使用树形或十字排布，完成设备组LV1的排布；

III、寻找小于等于5个LV1设备组的设备组，我们将其定义为LV2设备组；

IV、使用树形或十字排布，完成设备组LV2的排布；

V、以此类推直到LVN设备组数小于等于5；

VI、使用矩阵排布完成LVN设备组的排布；

而且，所述步骤(2)中②步内的十字排布法、矩阵排布法及树形排布法具体包括：

I、当设备组的拓扑结构为十字分布时使用十字排布法，十字排布法的步骤包括：A,生成树形结构集；B,遍历树形结构集合；C,获取主路径；D,排布主路径；E,获取每个分支路径；F,排布分支路径；G,调整主路径位置；

II、当设备组中包含变电站时使用矩阵排布法，矩阵排布法的步骤包括：A，判定是否包含变电站；B，以二维矩形点阵的方式分布当前设备组设备；

III、当设备组的根节点为站房，子节点为站外设备时使用树形排布法，树形排布法的步骤包括：A，获取配电站内到站外的联络设备的绝对绘图位置，以此位置作为其下子节点的参考位置；B，子节点使用固定的距离向其父节点下方延伸；C，去除图形重叠。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明解决了电力GIS方式图在电力调度业务中的实用化问题。

2、本发明解决了传统方式图图形排布方法中的图形压盖与线设备交叉问题。

3、本发明使用了算法中的分治法、动态规划与贪心算法，排布速度快，准确性高，可大大降低人员成本。

附图说明

图1是本发明方法中配电站房内部设备自动排布的方法步骤流程图；

图2是本发明方法中组合排布流程的步骤流程图；

图3是本发明方法中十字排布的方法步骤流程图；

图4是本发明方法中树形排布的方法步骤流程图；

图5是本发明方法中矩阵排布流程的步骤流程图；

图6是本发明方法中路径搜索示意图；

图7是本发明方法实例中原始站内设备图；

图8是本发明方法实例中设备组合图；

图9是本发明方法实例中设备过滤结果图；

图10是本发明方法实例中原始配电线路图；

图11是本发明方法实例中完成沿布、投影与去重叠后的排布图；

图12是本发明方法实例中装载后的排布树示意图；

图13是本发明方法实例中排布的最终结果图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种电网方式图成图智能排布方法，该方法的步骤如下：

(1)建立配电站房内部设备的自动排布；如图1所示，具体步骤为：

①将配电站房内部设备根据其拓扑连接关系装入一个树形结构，即使用组合设计模式，配电母线作为树的根，如站内包含多条配电母线时，则使用多树；

②根据设备过滤规则，对现有的站内设备树进行拓扑过滤，将不需要的设备从树中滤除，并重建相关拓扑关系，其中，所述设备过滤规则为：

I、根据预先设定的类型控制列表，将不需要的设备类型去除；

II、去除只有一个连接结点的线设备。

③拓扑重构，设备过滤完成后将被滤除设备的下级设备连接至其上级设备；

④设备绘图位置动态赋值，以设备树的根为起点，依次为其赋予绘图位置，具体方法为：

I、母线的绘图位置包含点P1与点P2，其下的分支数量为N，分支间距为D，纵向层级间隔为L，母线序号为I，前一母线长度为PL，则推出P1.X＝D+D*I+PL，P1.Y＝L，P2.X＝P1.X+D*(N–1)，P2.Y＝L；

II、分支设备的绘图点赋值为由上至下顺序排布。

(2)建立配电线路排布方案，具体方法为：

①使用地理沿布排布法对电网设备进行初步定位，即将地理图形使用仿射矩阵投影至绘图范围内，如投影结束后发现有设备重叠，则进行设备右平移来消除重叠，此时若超出绘图范围则重新进行投影；

②将待排布设备使用组合模式装入排布树中，如图2所示，按照其图形范围使用十字排布法、矩阵排布法、树形排布法进行动态拓展，

其中，组合模式装入排布树中的组合排布流程为：

I、寻找排布树末端设备量小于等于5的子树，我们将其定义为LV1设备组；

II、使用树形或十字排布，完成设备组LV1的排布；

III、寻找小于等于5个LV1设备组的设备组，我们将其定义为LV2设备组；

IV、使用树形或十字排布，完成设备组LV2的排布；

V、以此类推直到LVN设备组数小于等于5；

VI、使用矩阵排布完成LVN设备组的排布；

其中，

I、当设备组的拓扑结构为十字分布时使用十字排布法，如图3所示，十字排布法的步骤包括：A,生成树形结构集；B,遍历树形结构集合；C,获取主路径；D,排布主路径；E,获取每个分支路径；F,排布分支路径；G,调整主路径位置。

II、当设备组中包含变电站时使用矩阵排布法，如图5所示，矩阵排布法的步骤包括：A，判定是否包含变电站；B，以二维矩形点阵的方式分布当前设备组设备；

III、当设备组的根节点为站房，子节点为站外设备时使用树形排布法，如图4所示，树形排布法的步骤包括：A，获取配电站内到站外的联络设备的绝对绘图位置，以此位置作为其下子节点的参考位置；B，子节点使用固定的距离向其父节点下方延伸；C，去除图形重叠；

③根据录入的图形排布模板进行排布策略调整，系统可以根据图形排布模板库进行排布策略选择，模板中包含所有LVX(等级为X)设备组的排布策略，其特征值包含设备组等级、独立设备出线数等参数，系统会根据当前设备组的相关特征与模板进行匹配以调整策略，其中，所述系统为使用本发明算法的GIS方式图系统,所述图形排布模板为目前普遍使用的电力调度方式图样式模板；

④线设备避让排布，其具体方法为：

I、首先完成高精度矢量图形的栅格化，网格的宽高自定义；

II、再计算出连线起点与终点所在的网格坐标与中心偏移量；

III、使用路径搜索算法找出最优路径，如图6所示，图中标明了搜索的起点与终点，CS代表可搜索栅格，OS代表已搜索栅格，方格内左上角代表f(n)即启发函数值，左下角代表g(n)，即起点到该点的距离，右下角代表h(n)，即该点到终点距离的估值，使用曼哈顿距离，方格上下左右相邻距离为10，对角线相邻为14，曼哈顿距离以10为单位；每次从CS中选择f(n)最小的节点将其加入OS中，同时扩展相邻节点，可把CS看成一个优先队列，key值为f(n)，优先级最高的先出，最终根据起点与终点的中心偏移量调整路径。

实例

(1)站内排布实例如图7所示，以下步骤可完成对下面原始站内设备图的排布；

①完成设备组合，如图8所示；

②完成设备过滤与拓扑重构，如图9所示；

③设备绘图位置动态赋值；

当分支间距为50，纵向层级间隔为50，根据排布公式母线的绘图位置为(50，50；150，50),连接线1绘图位置为(100,50；100，100)，开关绘图位置为(100，100)，连接线4绘图位置为(100,100；100,150)，电缆头1(150,150)。

(2)建立配电线路排布方案，原始配电线路图如图10所示，

①完成沿布定位、投影与去重叠；

I、沿布定位；使用设备地理位置进行沿布定位，由于原始图的绘图位置即为地理位置，所以只需将地理位置的值赋给绘图位置即可。

II、投影；设原始范围为10000*10000，现将其投影于1000*1000的范围内，则X方向与Y方向的缩放比例均为10，以变电站为例，如其原始位置为(100,100)、宽高为(100,100)，则投影完成后变位置为(10,10)、宽高为(10,10)，其余设备依次类推。

III、去重叠；由于配电站4与配电站8重叠，则将X坐标大的配电站8，向右平移一个配电站房宽度，排布结果如图12所示；

②动态图形排布

I、将设备装入排布树，过程与配电站房内部设备排布时类似，装载后的排布树如图13所示；

II、使用组合排布法排布，完成策略调整与线避让，排布的最终结果如图13所示。

Claims (5)

1.一种电网方式图成图智能排布方法，其特征在于包括步骤如下：

(1)建立配电站房内部设备的自动排布；步骤包括：

①将配电站房内部设备根据其拓扑连接关系装入一个树形结构，配电母线作为树的根，如站内包含多条配电母线时，则使用多树；

②根据设备过滤规则，对现有的站内设备树进行拓扑过滤，将不需要的设备从树中滤除；

③拓扑重构，设备过滤完成后将被滤除设备的下级设备连接至其上级设备；

④设备绘图位置动态赋值，以设备树的根为起点，依次为其赋予绘图位置；

(2)建立配电线路排布方案，步骤包括：

①使用地理沿布排布法对电网设备进行初步定位，即将地理图形使用仿射矩阵投影至绘图范围内，如投影结束后发现有设备重叠，则进行设备右平移来消除重叠，此时若超出绘图范围则重新进行投影；

②将待排布设备使用组合模式装入排布树中，按照其图形范围使用十字排布法、矩阵排布法、树形排布法进行动态拓展；

③根据录入的图形排布模板进行排布策略调整，系统根据图形排布模板库进行排布策略选择，系统根据当前设备组的相关特征与模板进行匹配以调整策略；

④线设备避让排布，步骤包括：

I、首先完成高精度矢量图形的栅格化，网格的宽高自定义；

II、再计算出连线起点与终点所在的网格坐标与中心偏移量；

III、使用路径搜索算法找出最优路径，排布完成。

2.根据权利要求1所述的电网方式图成图智能排布方法，其特征在于：所述步骤(1)的②步中设备过滤规则具体为：

I、根据预先设定的类型控制列表，将不需要的设备类型去除；

II、去除只有一个连接结点的线设备。

3.根据权利要求1所述的电网方式图成图智能排布方法，其特征在于：所述步骤(1)中④设备绘图位置动态赋值的具体方法为：

I、母线的绘图位置包含点P1与点P2，其下的分支数量为N，分支间距为D，纵向层级间隔为L，母线序号为I，前一母线长度为PL，则推出P1.X＝D+D*I+PL，P1.Y＝L，P2.X＝P1.X+D*(N–1)，P2.Y＝L；

II、分支设备的绘图点赋值为由上至下顺序排布。

4.根据权利要求1所述的电网方式图成图智能排布方法，其特征在于：所述步骤(2)中②步内的组合模式装入排布树中的组合排布步骤为：

I、寻找排布树末端设备量小于等于5的子树，我们将其定义为LV1设备组；

II、使用树形或十字排布，完成设备组LV1的排布；

III、寻找小于等于5个LV1设备组的设备组，我们将其定义为LV2设备组；

IV、使用树形或十字排布，完成设备组LV2的排布；

V、以此类推直到LVN设备组数小于等于5；

VI、使用矩阵排布完成LVN设备组的排布。

5.根据权利要求1所述的电网方式图成图智能排布方法，其特征在于：所述步骤(2)中②步内的十字排布法、矩阵排布法及树形排布法具体包括：

I、当设备组的拓扑结构为十字分布时使用十字排布法，十字排布法的步骤包括：A,生成树形结构集；B,遍历树形结构集合；C,获取主路径；D,排布主路径；E,获取每个分支路径；F,排布分支路径；G,调整主路径位置；

II、当设备组中包含变电站时使用矩阵排布法，矩阵排布法的步骤包括：A，判定是否包含变电站；B，以二维矩形点阵的方式分布当前设备组设备；

III、当设备组的根节点为站房，子节点为站外设备时使用树形排布法，树形排布法的步骤包括：A，获取配电站内到站外的联络设备的绝对绘图位置，以此位置作为其下子节点的参考位置；B，子节点使用固定的距离向其父节点下方延伸；C，去除图形重叠。