CN104598678B - 输电网逻辑地理图生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电网逻辑地理图生成方法，该方法在输电网全局模型基础上参考站点地理方位，利用分区模式和约束算法实现输电网高密度逻辑地理潮流图生成。将输电网模型中的厂站对象根据所属子区域信息分为多个子区域，统计其包含的厂站数，并用最小的椭圆区域包含，自动计算出椭圆的宽度与高度直径以及旋转角度；计算子区域内厂站的经纬度均值，作为重心坐标；利用压缩方法获取输电网子区域系统图以及不同区域之间联络线的拐点位置；子区域内部维持站点最小间隔约束，并接受人工修改站点位置或者修改椭圆形状后的双向自适应修正，最终形成一个高密度逻辑地理潮流图，为输电网调度运行决策奠定基础。

Description

输电网逻辑地理图生成方法

技术领域

本发明涉及电力系统中数据处理领域中的输电网逻辑地理图生成方法，尤其涉及一种输电网逻辑地理图分区域抽象与压缩方法。

背景技术

显示电网拓扑结构与运行数据的潮流图是电网调度运行决策的基础，通常采用人工绘制的水平垂直布局的电网结构图，该图只反映大致方位，地理属性不强；另一种当前输电网网络结构地理图通常根据输电网厂站的具体地理坐标(经纬度)，在地理背景图上直接定位，并绘制厂站之间的连接线路，该方法简单直接，且符合实际；但其缺点明显：(1)用同一标尺丈量站点距离造成远近不等，地理图覆盖范围大；(2)当站点位置有不同的疏密度时，固定的方位造成地理图疏密度不同；上述原因使得地理图在有限的空间内不能显示更多的内容，如缩小显示，则信息不清楚。细节有余而宏观视野不够，造成常规电网地理潮流图在决策时的可用度不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种输电网逻辑地理图生成方法，该方法在输电网全局模型基础上参考站点地理方位，利用分区模式和约束算法实现输电网高密度逻辑地理潮流图生成。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：本发明的输电网逻辑地理图生成方法，将输电网系统潮流图分为2层：区域系统层、子区域层；所述区域系统层表达输电网系统潮流图由多个不同区域组成，区域形状用能够包含区域内部全部厂站的最小面积的椭圆构成，所述子区域层用于展示子区域内部不同站点之间的网络拓扑关系；区域系统层、子区域层利用压缩算法获得一个紧凑型的高密度逻辑地理潮流图。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点:

1、本发明用分区域逻辑地理图描述复杂结构的输电网：与实际的地理图相比，结构更加紧凑，在有限的空间里能够展示更多的电网拓扑信息，同时又保持了大部分实际厂站对象在空间上的相对位置，有利于调度决策人员建立电网的宏观视野。

2、本发明建立了子区域内部的逻辑化排布方法，采用初始椭圆形状，边界站点置于边线，其余站点保持在椭圆区域内最大化距离，使得输电网逻辑地理图拓扑结构更清晰，易于识别。

3、本发明利用椭圆表达的子区域关系在颜色渲染后，使得区域内部对象集合以及区域与区域之间的联络关系表达非常明了，为电网调度运行决策奠定了基础。

附图说明

图1为本发明子区域逻辑地理视图；

图2为本发明逻辑地理图分区压缩与扩展流程。

具体实施方式

以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

本发明输电网逻辑地理图生成方法：将输电网模型中的厂站进行地理分区，按照管理属性生成多个subarea区域，线路分为区域内部线路与联络线路；并根据联络线路信息将subarea中的对象为2类，包括内部区域对象、边界区域对象；

本发明输电网模型中厂站与线路的分区方法，将输电网模型对象根据所属子区域信息分为2类，包括内部区域对象、边界区域对象；所述内部区域对象对应的变电站其相互之间的地理约束只在本区域内部有效，所述边界区域对象用于展示不同区域之间的联络关系。

本发明输电网逻辑地理图生成方法，具体包括如下步骤：

步骤1：根据地理位置、管理区域、输电范围、电压等级对输电模型划分区域系统层；

步骤2：根据厂站、所属管理区域、线路、厂站端口、线路端口进一步划分子区域层；

步骤3：根据子区域内部逻辑化排布方法在内部线路联络后形成椭圆约束区域图,系统采用最小面积椭圆区域图的轮廓，采用站点经纬度坐标均值为其重心，内部站点沿其轴向排布与压缩，并满足最小距离间隔和高密度约束；亦可人工修改内部站点位置或调整椭圆长短轴大小，其内部布局能自适应调整；

步骤4：外部线路联络后形成完整的区域联络图；

步骤5：以SVG公共图形格式输出高密度逻辑地理潮流图。

上述内部区域对象：循环线路，统计站点所关联联络站点数，进而统计站点所关联的子区域数，子区域数等于1的是该区域内部站点，构建区域至内部站点的map映射；

上述边界区域对象：循环线路，统计站点所关联联络站点数，进而统计站点所关联的子区域数，子区域数大于1的是该区域外部站点，构建外部站点至关联区域的map映射；上述子区域数量统计，以及计算各子区域的重心位置与区域半径大小，方法为：计算子区域的厂站数，包含联络厂站(按照关联距离总和决定其所属关联区域)；

计算子区域内厂站的经纬度均值，作为重心坐标；

用椭圆形区域代表子区域，其大小与旋转角度由区域内部站点的分布位置决定，其原则是最小包容面积，区域之间的距离尺度按照重心点之间的实际距离(像素单位)放大至足够远的距离(保证球体之间联络线无碰撞)。

所述子区域之间的压缩方法为：在确认单一子区域的椭圆大小及其旋转角度后，远距离释放，并在X与Y方向上分别压缩，约束条件为边界不发生碰撞，为使压缩形状更为合理，可人工干预子区域椭圆之间的相对位置，并重新压缩。

上述子区域之间压缩完毕后，对所述子区域内部进行修正，方法为：保持区域内站点之间的最小像素距离约束以及内部连接线的方位约束，当人工移动内部站点位置后，自动调用子区域椭圆区域生成模块，修正区域椭圆形状。

本实施例中，所述最小像素距离约束，首先采用放大子区域内部任意两点之间最短距离至最小像素距离约束，然后压缩站点距离超出子区域椭圆外部的站点至子区域内部，沿着连接线路方位，并允许适当偏移。

本实施例中，所述内部线路的方位约束，通过计算连接线的拐点实现。拐点计算方法通过协调单一站点内所有的出线位置决定。

所述内部区域对象对应的变电站其相互之间的地理约束只在本区域内部有效，所述边界区域对象用于展示不同区域之间的联络关系。

子区域的形成规则是：循环输电网模型中的线路记录，获取其多端口厂站，根据厂站所属管理区域的名称分别建立厂站与子区域之间的关系(如无则插入新的子区域)和线路端口与子区域之间的关系，从而判别出线路类型(联络线路与非联络线路)；

进一步，所述区域类的初始形状为：椭圆型，内部及其联络站点置于其内部；椭圆区域生成方法：需要计算的参数包括椭圆的X轴直径、Y轴直径与旋转角度。(1)将子区域内的厂站坐标换算成相对坐标值，厂站坐标为经度+纬度，相对坐标值以左下角厂站为圆心；(2)旋转角度分别取1度或弧度为单位，从0-360进行循环，对子区域内的厂站坐标相对坐标值进行坐标变换，计算变换后的X轴、Y轴最大数值，分别作为该旋转角度下的X轴直径、Y轴直径，覆盖面积取矩形＝X轴直径*Y轴直径(3)循环结束后最小覆盖面积对应的X轴直径、Y轴直径以及旋转角度就是该子区域的椭圆形状；(4)循环生成所有的子区域的椭圆形状，并记录其主要参数，包括椭圆中心点。

所述区域的系统图生成方法为：将最小面积区域椭圆压缩在最小面积的矩形区域内部：在确认单一子区域类的椭圆大小及其旋转角度后，远距离释放其椭圆中心点位置，使得椭圆之间的联络线段不与其它椭圆发生切割，然后在X与Y方向上分别压缩，约束条件为子区域类的椭圆边界不发生碰撞，并维持子区域类的椭圆中心点之间的初始相对位置不变，以保证区域之间的地理属性的合理性；为使压缩形状更为合理，可人工干预子区域椭圆之间的相对位置，并重新压缩；连接线段与子区域类的椭圆边界发生碰撞时将碰撞点转化为该连接线段的拐点，并将其与折线部分作为椭圆的外围边界，用于产生其其它线路拐点。

输电网规模庞大，地理分布广泛，要实现站点的分区域密集排布，需要对区域对应椭圆内部对象进行人工优化排布调整，调整的目标是：内部站点密集但拓扑关系清晰、站点之间的间距大于最小约束；调整手段又2个:(1)改变椭圆区域大小与角度：内部站点自适应扩展，自动拉伸X轴直径、Y轴直径以及旋转角度变化后新的内部站点相对坐标位置；(2)改变椭圆内部站点的相对位置：自动修正区域类新的椭圆X轴直径、Y轴直径以及旋转角度

上述人工调整的单一区域类椭圆形态发生变化后，需要重新实施区域的系统图生成。

能够人工修改区域内部站点相对位置或反向修改椭圆参数以改变内部结构，双向自适应：保持站点之间最小间隔约束与最高密度目标约束。

本发明将输电网传统的地理图形转化为：区域逻辑地理关系图，在有限的空间内包容了更多的站点信息，提高了密集度，融合了宏观与微观决策视野，符合输电网规模巨大情况下的调度决策需求。

本发明采用采用分区域地理图压缩方法，在全局一体化的输电网模型基础上实现地理图分区域描述与逻辑关系压缩处理，恰好避免了基于绝对坐标的单一地理图布局稀疏、信息量少的缺点，具有独一无二的新颖性与实用性。所生成的输电网逻辑地理图与原始输电网模型的拓扑属性完全一致，并保持大致的地理属性关系，但有较高的站点密集度与稀疏度，较好地融合了输电网运行决策所需要的宏观与微观决策视野对相应输电网系统图形的要求。

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。

Claims (9)

1.一种输电网逻辑地理图生成方法，其特征在于：将输电网系统潮流图分为2层：区域系统层、子区域层；所述区域系统层表达输电网系统潮流图由多个不同区域组成，区域形状用能够包含区域内部全部厂站的最小面积的椭圆构成，所述子区域层用于展示子区域内部不同站点之间的网络拓扑关系；区域系统层、子区域层利用压缩算法获得一个紧凑型的高密度逻辑地理潮流图，所述压缩方法为： 在确认单一子区域的椭圆大小及其旋转角度后，远距离释放，并在X与Y方向上分别压缩，约束条件为边界不发生碰撞，为使压缩形状更为合理，人工干预子区域椭圆之间的相对位置，并重新压缩。

2.根据权利要求1所述的输电网逻辑地理图生成方法,其特征在于上述区域系统层的生成过程为：循环输电网模型库中的线路，根据端口厂站的区域属性形成系统区域描述。

3.根据权利要求2所述的输电网逻辑地理图生成方法,其特征在于上述子区域层的生成过程为：在上述循环同时，同步生成站点与区域之间的包容关系，从而划定子区域层。

4.根据权利要求1所述的输电网逻辑地理图生成方法,其特征在于连接不同子区域之间的为外部线路，相同区域则为内部线路。

5.根据权利要求1所述的输电网逻辑地理图生成方法,其特征在于其输入为：输电网模型及拓扑；输出为：高密度逻辑地理潮流图。

6.根据权利要求1所述的输电网逻辑地理图生成方法，其特征在于具体包括如下步骤：

步骤1：根据地理位置、管理区域、输电范围、电压等级对输电模型划分区域系统层；

步骤2：根据厂站、所属管理区域、线路、厂站端口、线路端口进一步划分子区域层；

步骤3：根据子区域内部逻辑化排布方法在内部线路联络后形成椭圆约束区域图,系统采用最小面积椭圆区域图的轮廓，采用站点经纬度坐标均值为其重心，内部站点沿其轴向排布与压缩，并满足最小距离间隔和高密度约束；亦可人工修改内部站点位置或调整椭圆长短轴大小，其内部布局能自适应调整；

步骤4：外部线路联络后形成完整的区域联络图；

步骤5：以SVG公共图形格式输出高密度逻辑地理潮流图。

7.根据权利要求6所述的输电网逻辑地理图生成方法,其特征在于上述用最小面积椭圆区域包含子区域内部厂站,需要计算的参数包括椭圆的X轴直径、Y轴直径与旋转角度;

（1）将子区域内的厂站坐标换算成相对坐标值，厂站坐标为经度+纬度，相对坐标值是以左下角厂站为圆心；

（2）旋转角度分别取1度或弧度为单位，从0-360进行循环，对子区域内的厂站坐标相对坐标值进行坐标变换，计算变换后的X轴、Y轴最大数值，分别作为该旋转角度下的X轴直径、Y轴直径，覆盖面积取矩形=X轴直径*Y轴直径;

（3）循环结束后最小覆盖面积对应的X轴直径、Y轴直径以及旋转角度就是该子区域的椭圆形状；

（4）循环生成所有的子区域的椭圆形状，并记录其主要参数，包括椭圆中心点。

8.根据权利要求7所述的输电网逻辑地理图生成方法,其特征在于将最小面积区域椭圆压缩在最小面积的矩形区域内部：在确认单一子区域类的椭圆大小及其旋转角度后，远距离释放其椭圆中心点位置，使得椭圆之间的联络线段不与其它椭圆发生切割，然后在X与Y方向上分别压缩，约束条件为子区域类的椭圆边界不发生碰撞，并维持子区域类的椭圆中心点之间的初始相对位置不变，以保证区域之间的地理属性的合理性；为使压缩形状更为合理，可人工干预子区域椭圆之间的相对位置，并重新压缩；连接线段与子区域类的椭圆边界发生碰撞时将碰撞点转化为该连接线段的拐点，并将其与折线部分作为椭圆的外围边界，用于产生其其它线路拐点。

9.根据权利要求8所述的输电网逻辑地理图生成方法,其特征在于能够人工修改区域内部站点相对位置或反向修改椭圆参数以改变内部结构，双向自适应：保持站点之间最小间隔约束与最高密度目标约束。