CN104598110B - 超大规模输电网潮流图动态视口显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超大规模输电网潮流图动态视口显示方法，即利用行布局实现有限区域搜索以及视口区域图形生成的方法。行布局的目的是将原有输电网潮流图中的图元对象所对应的设备对象进行有序化组织，实现图形与模型的一一对应基础上的快速检索，以便于实现从视口到对象再到图元的映射关系，保证了视口对象在小范围内的快速搜索与绘制，避免全局循环；在计算视口图形增量的过程中，实现全局输电网潮流图的更新绘制。

Description

超大规模输电网潮流图动态视口显示方法

技术领域

本发明涉及电力系统中数据处理领域，尤其涉及一种超大规模输电网潮流图动态视口显示方法。

背景技术

输电网系统潮流图是调度员、运方人员判断电网实时运行状态、制定相关运行方式和检修计划及进行操作校核等工作的重要手段。输电网调度自动化系统中的潮流图一般都具备了断路器开关状态、潮流及潮流方向等实时信息显示以及复杂多分支馈线拓扑关系显示，要求布局和走线清晰，从而使调度人员一目了然，便于调度决策。

随着输电网规模的不断增加，输电网系统潮流图的规模变得非常庞大，使得常规的全局一次性导入显示的模式越来越艰巨，其局限性和不足之处正在逐渐显现出来：1)随着变电站和线路的不断增加，输电网系统潮流图中的图元对象非常庞大，一次性导入显示不仅费时，且常常因显示内存约束而失败； 2)巨幅图形的操作浏览反应迟缓，不能满足电网调度控制的时效性要求；3)全局图形范围内量测数据的实时刷新因量测变量太多会影响实时性要求；

当前对于超大规模输电网系统潮流图，基本都是采用静态的分片绘制、分片显示的方式，以避免超大规模输电网系统潮流图的显示困境，其显著缺点是：（1）人为切割边界，使得单一潮流图缺乏整体感，尤其是边界区域描述，使得调度运行人员决策的宏观视野受到限制；（2）因全局对象分布于多个不同的图形文件中，使得全局一体化追踪定位困难，增加了调度运行人员查询目标对象的时间。

发明内容

本发明目的是提供一种超大规模输电网潮流图动态视口显示方法。本发明采用采用动态视口显示方法，在全局一体化的输电网潮流图基础上实现物理显示屏范围内及其周围对象的局部显示，恰好避免了传统方法的缺点，具有独一无二的新颖性与实用性。所生成的动态视口图形上具备图元操作功能，与一次性成图结果的图形属性完全一致，符合电网调度自动化系统的要求。

本发明采用的技术方案是：本发明的超大规模输电网潮流图动态视口显示方法，

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1）本发明实现电力系统某一控制中心管辖范围内电网全电压等级范围或单一电压等级范围内电网潮流图的动态局部显示，显示范围为视口区域而非全局，局部显示结果与对应的电网模型局部拓扑一致，各对象关联关系及拓扑连接关系图形描述准确，符合实际情况，对象无缺失或冗余；

2）本发明实现全图形浏览的移位更新方式，每次移动时，自动计算视口区域增量，不需要对非变化部分的图形进行重新删除和生成；

3）本发明视口图形增量与模型增量一一对应；

4）本发明所生成的动态视口图形上具备图元操作功能，与一次性成图结果的图形属性完全一致，符合电网调度自动化系统的要求。

附图说明

图1为传统的图模分离存储模式；

图2为本发明的图模一体化存储模式；

图3为超大规模输电网系统潮流图动态视口显示；

图4为模型终端节点压缩流程图；

图5为模型过渡节点压缩及虚拟线路生成流程图；

图6为视口内外部模型区域示意图；

图7为用动态视口的对象分布图；

图8为动态视口显示方法流程图。

具体实施方式

本发明的超大规模输电网潮流图动态视口显示方法，包括如下步骤：

步骤1：将自动生成的模型拓扑和自动布局布线信息保存为图模一体化文件信息；

步骤2：图形浏览时的视口区域变化映射成世界坐标系中图形对象的过滤；

步骤3：图形对象的过滤、剪裁、缓冲与增量加载内部直接映射成对模型对象的过滤、剪裁、缓冲与增量提取等价操作；

步骤4：新获取的增量与缓冲模型部分再根据布局布线信息自动生成图形对象。

上述图模一体化的文件描述方式由以下过程构成

（1）从配电网调度自动化系统的网络数据库中提取配电网网络模型（关系库，符合IEC61970/CIM以及IEC61968相关标准），好；或从扩展后的图形文件中直接提取；

（2）读取配电网系统潮流图文件（SVG格式或其它私有格式，但包含图元与对象关系）；

（3）建立图元对象与配电网模型对象之间的关系，并形成由图元至对象的行布局描述；

上述图形浏览时的视口计算经历以下过程：

（1）设置初始视口区域为（0，0）至窗口物理区域；

（2）计算视口模型对象至图元对象，含边界；

（3）增量显示图元对象；

（4）视口区域变化后，计算新视口区域，循环（2）-（4）

（5）结果验证：通过实际操作，验证电网潮流图移位后的准确性；同时检验操作的时效性。

本发明是采取以下的技术方案来实现的：

本发明超大规模输电网系统图动态视口显示方法的具体实施过程包括下列步骤：

（1）图模一体化的输电网系统潮流图行布局结构生成：输电网系统潮流图一般由地理信息系统GIS生成或由自动成图软件从输电网模型生成，其生成的图形文件规模庞大，要实现在输电网调度自动化系统中的流畅显示，本发明方法首先读取图形文件，建立行布局结构描述：按照纵向Y轴区间将图形文件中的图元对象进行行划分，图元对象包括：矩形、文字、线段、箭头、圆形等，再按照图模一体原则将其转换为厂站电压等级、开关、线路、变压器、负荷等配电网模型中对应的设备对象，将划分在行中的对象按照图元X坐标数值建立先后顺序，形成vector1<>描述，并形成行布局描述vector2<>，并形成反向MAP映射，用于描述对象的行列位置；

经过上述处理后的图形文件划分为多个行，行中的对象按照X方向排布，从而用矢量矩阵描述完整的图形对象，对象坐标转换为行号与列号，并生成行坐标，计算对象在Y方向上的偏移；

（2）水平与垂直视口范围计算：初始视口范围设置为（0，0）至窗口右下角位置，当画面移动操作发生后，计算新的窗口视口范围。水平视口范围通常选取全行（为了提高效率，减轻计算量），垂直视口范围描述需要从绝对像素坐标转换为行号，依据为行布局vector2<>。

水平与垂直操作的视口计算分别在前次视口上的X与Y方向叠加偏移量。

定位视口顺序为：定位对象、获取对象行号，并居于视口中心区域，上下偏移至窗口的Y边界，获取视口行号范围。

放大操作：不进行视口变化计算；

缩小操作：以当前视口中心点行号为基准，计算视口物理空间下新的视口范围。

（3）视口对象计算：计算进入视口范围内的对象，搜索范围为（2）中确认的垂直视口区域+上下偏移行，偏移行通常取2；搜索范围不是全局行则可以大大减少搜索量，提高效率，这是保证后续操作能够快速响应的关键；

3.1非连接线段类图元搜索：视口行范围内检索坐标在视口区域内的设备对象及其对应图元，记录点对象。

3.2 连接线段类图元搜索：根据点对象在模型中的拓扑关系搜寻出点对象之间以及点对象与外部点对象之间的连接关系，获取线对象，进而获知线对象图元，界定其视口区域。

（4）对象图元显示：进入视口的对象由步骤（3）计算出，从而能够获取对象对应的图元类型与坐标，将该绝对值坐标减去视口左上角坐标极为相对于视口区域的坐标，画板区域范围为视口范围，而不是全局resize()。

进一步的优化可实现移位操作的增量模式，删除前次的非视口区对象图元，绘制新进入视口区的对象图元。

本发明中，披露了一种利用行布局实现有限区域搜索以及视口区域图形生成的方法。行布局的目的是将原有输电网潮流图中的图元对象所对应的设备对象进行有序化组织，实现图形与模型的一一对应基础上的快速检索，以便于实现从视口到对象再到图元的映射关系，保证了视口对象在小范围内的快速搜索与绘制，避免全局循环；在计算视口增量的过程中，实现全局输电网潮流图的更新绘制。

图形增量循环子过程如下：在新视口区域内计算出图形增量；

本发明中，披露了一种多分支线对象图元视口的计算方法，多分支T型接线在配电网中非常普遍，其对应的多分支线段作为一个整体出现，它从属于其关联的容器类对象，如厂站、开闭所、环网柜、分支箱等配电网对象，容器类对象在配电网图形中存在，当视口计算涉及到多分支对象所关联的容器类图元的任意一方，则该多分支图元对象处于视口显示范围。

分支对象的识别原则：

（3）分支只包含馈线段和分段开关及配变用户；

（4）分支的边界是厂站、开闭所、环网柜、分支箱等配电网对象；

在本发明中，披露了一种含模型拓扑的图模一体化的图形文件描述方法。传统的电力系统图形文件，如厂站图、系统潮流图等，其图形文件只描述图元信息及其对应的模型对象信息，而并不描述对应的模型拓扑信息。而有了拓扑信息后，就能实现图形与模型的一一对应，实现由视口区域搜索点对象图元至点对象，进而由模型获取外部边界，实现图形增量在模型增量的基础上根据视口区域进行过滤，同时保证了图模一体，避免实际系统的配电网模型发生变化后导致图模不一致，这在电网调度自动化系统的历史数据断面存储与反演中也具有重要意义。

格式描述（模型部分）与恢复：

（1）用关系型指针KEYID表达图形对象的局部模型的从属关系，KEYID中含序号关系；而拓扑关系用全局唯一的节点关系描述（符合IEC61970/61968）；

恢复过程：解析关系型指针KEYID之间的映射，并换算为新的序号关系（从0开始），实现将整体模型中的一部分转换为与图形对应的一个整体单一模型。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

在本发明中，披露了一种含模型拓扑的图模一体化的图形文件描述方法。传统的电力系统图形文件，如厂站图、系统潮流图等，其图形文件只描述图元信息及其对应的模型对象关联信息，而并不直接描述对应的模型拓扑信息。而在同时具有了拓扑信息后，就能实现图形与模型的一一对应，实现由视口区域搜索点对象图元至点对象模型，进而由一体化的模型获取外部边界，实现图形增量在模型增量的基础上根据视口区域范围进行过滤、剪裁、缓冲和快速提取，同时保证了图模一体，图形即模型，图形所见即所新得模型，避免实际系统的输电网模型发生变化后由于分离的图形更新滞后所导致图模不一致，这在电网调度自动化系统的历史数据断面存储与反演中也具有重要意义。

在本发明中，披露了一种多分支线对象图元视口的计算方法，多分支T型接线在配电网中非常普遍，其对应的多分支线段作为一个整体出现，它从属于其关联的容器类对象，如厂站、开闭所、环网柜、分支箱等配电网对象，容器类对象在配电网图形中存在，当视口计算涉及到多分支对象所关联的容器类图元的任意一方，则该多分支图元对象处于视口显示范围。

分支对象的识别原则：

（1）分支只包含馈线段和分段开关及配变用户；

（2）分支的边界是厂站、开闭所、环网柜、分支箱等配电网对象。

Claims (5)

1.一种超大规模输电网潮流图动态视口显示方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：将自动生成的模型拓扑和自动布局布线信息保存为图模一体化文件信息；

步骤2：图形浏览时的视口区域变化映射成世界坐标系中图形对象的过滤；

步骤3：图形对象的过滤、剪裁、缓冲与增量加载内部直接映射成对模型对象的过滤、剪裁、缓冲与增量提取等价操作；

步骤4：新获取的增量与缓冲模型部分再根据布局布线信息自动生成图形对象；

模型拓扑的自动生成过程如下：

1)计算电压等级的出线数；

2)判别出线数等于1的电压等级内是否有开关或重要负荷，无则压缩电压等级及其关联的单一分支；有则循环结束；

3)判别出线数等于2的电压等级内是否有开关或重要负荷，无则压缩电压等级及其关联的2个分支，并建立虚拟线路与实体馈线段之间的映射关系；有则循环结束。

2.根据权利要求1所述的超大规模输电网潮流图动态视口显示方法，其特征在于：将自动布局布线信息存储于图形文件。

3.根据权利要求1所述的超大规模输电网潮流图动态视口显示方法，其特征在于：图模一体化文件中不保存传统的图元信息。

4.根据权利要求1所述的超大规模输电网潮流图动态视口显示方法，其特征在于视口区域对应的是模型子集，采用关系型指针描述，具备完整的局部拓扑关系描述，实现模型子集抽取的方法包括如下过程：

1）格式描述：

2）用类似于关系型数据库的数据结构表达图形对象的局部模型的从属关系；而电力设备之间的拓扑关系用符合IEC61970/61968协议的全局唯一的连接节点关系描述

3）恢复过程：解析关系型数据结构之间的映射，并换算建立新的电力设备和容器从属关系，实现将整体模型中的一部分转换为与图形对应的一个整体单一模型。

5.根据权利要求1所述的超大规模输电网潮流图动态视口显示方法，其特征在于增量与缓冲模型的分层抽象与压缩方法，其特征在于：形成连接节点和所属容器关系的方法是：

1）循环查找连接节点所属的容器为空的支路端口，触发生成新的虚拟容器，并将其与连接节点相关联；

2）循环查找开关、闸刀、电力线路类对象，处理节点赋值不平衡者，使之相等，循环结束后，节点对象的赋值数就是其指向的容器电压等级。