CN105427356B - 一种基于沿布图快速生成单线图和网络图的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于沿布图快速生成单线图和网络图的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、获取要生成单线图的多馈线组的沿布图，并按照SG‑CIM标准生成相应的SVG文件数据；步骤2、根据联络开关的关系进行深度优先搜索，并建立设备与设备之间的邻接关系表，将多馈线组的沿布图进行分解，拆分成多条单馈线沿布图数据；步骤3、利用自动成图算法根据单馈线上的设备拓扑关系自动生成相应的单线图。并根据馈线的联络关系将单线图拼合成网络图。提高多馈线组沿布图自动生成单线图和网络图的效率和质量，实时性更好。

Description

一种基于沿布图快速生成单线图和网络图的方法

技术领域

本发明涉及一种基于沿布图快速生成单线图和网络图的方法。

背景技术

随着智能电网和配电自动化体系的不断建设，配网单线图和网络图已成为调度员直观便捷了解配电网运行状态的重要平台和手段，同时也是检修、基建等部门开展工作必不可少的资料。

传统的配电网络专题图一般是利用绘图工具或电力专用的绘图软件进行绘制，然而随着配电网规模的不断扩大，同时异动频繁，相关图形维护的工作和成本日益增加。而不同业务人员的水平、习惯的差异，造成配网专题图风格和质量上有着重大差别，无法进行统一和规范。另一方面，手动绘制的图形在不同应用系统间交互十分困难，加大了维护成本，并且手工绘制的图形实时性较差，无法实时反应现场的真实情况。

基于上述问题，迫切需要研究针对电网GIS(地理信息系统)平台的沿布图自动生成相应配网单线图和网络图的方法，然而，由于配网沿布图(特别是多馈线组)设备量庞大，直接进行布局和绘制相应的网络图效率十分低下，如何从GIS平台的多馈线组的沿布图快速自动生成相应配电线路单线图和网络图即是本发明要解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于沿布图快速生成单线图和网络图的方法，提高多馈线组沿布图自动生成单线图和网络图的效率和质量，实时性更好。

名词解释：

SG-CIM标准：国家电网公司公共数据模型；

SVG(Scalable Vector Graphics)：指可伸缩矢量图形。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于沿布图快速生成单线图的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、获取要生成单线图的多馈线组的沿布图，并按照SG-CIM标准生成相应的SVG文件数据；

步骤2、根据联络开关的关系进行深度优先搜索，并建立设备与设备之间的邻接关系表，将多馈线组的沿布图进行分解，拆分成多条单馈线沿布图数据；

步骤3、利用自动成图算法根据单馈线上的设备拓扑关系自动生成相应的单线图。

优选，步骤2具体包括如下步骤：

步骤201、定位沿布图的出线开关或出线间隔；

步骤202、选取其中一个出线开关或出线间隔作为搜索的起点；

步骤203、根据深度优先搜索算法进行搜索，并通过邻接矩阵记录馈线内设备之间的邻接关系，直至搜索到的设备为联络开关或该设备无下游设备为止；

步骤204、将从起点到该终结设备的所有相连的设备拆分成一条馈线线路；

重复循环步骤202、203和204，将整个多馈线组的沿布图分解成对应的多个单馈线沿布图数据。

优选，步骤3具体包括如下步骤：

步骤301、将展示区域划分成N*N的网格结构，同时记录单线图显示区域范围{[Ls,Ws],[Le,We]}，其中，[Ls,Ws]代表显示区域的起始坐标，[Le,We]代表显示区域的结束坐标，每个电气设备元件占用1*1的方块，每个连接线设置占用2*1或1*2的方块，初始时，Ls＝Le＝0，Ws＝We＝N/2；

步骤302、将一条馈线沿布图数据的出线开关或出线间隔放至起始位置[0,N/2]，记录当前设备的位置[Lnow,Wnow]；

步骤303、从出线开关或出线间隔开始，判断一条馈线沿布图数据是否还有设备未被深度优先搜索过其拓扑连接关系，若无，则结束，否则进入步骤304；

步骤304、将与步骤303中的设备有拓扑关系的其他设备进行布局绘制，若布局位置已有设备，则换向布局，进入步骤303。

一种基于沿布图快速生成网络图的方法，其特征在于，利用权利要求1-4任意一项获得的单线图，并根据馈线的联络关系将单线图拼合成网络图。

优选，将单线图拼合成网络图的具体步骤如下：

步骤601、对于所有单线图的联络开关进行归组，形成如下数据组{[联络开关1，单线图1，单线图2],[联络开关2，单线图3，单线图4],…,[联络开关n，单线图i，单线图j]}，其中，[联络开关n，单线图i，单线图j]表示单线图i和单线图j有联络关系，通过联络开关n来联络；

步骤602、选取联络开关1，并根据以下步骤进行网络图拼合：

(i)联络开关的坐标为[Lc,Wc],单线图边界坐标为[Le,We]以及起始点坐标为[0,N/2]，根据(Lc-Le),(We-Wc),以及Wc的大小确定联络开关要延伸的方向，其中，(Lc-Le)、(We-Wc)、Wc依次对应方向为右、上、下，取三者中最小值对应的方向为联络开关要延伸的方向，将联络开关延伸至单线图范围边框位置；同时采取相同方式对另一个对应的单线图进行处理，合并相同的联络开关；

(ii)绘制所有与该联络开关相关联的单线图，并进行拼合处理，拼合完毕后，将开关加入已被处理的联络开关记录表中，搜索与该联络开关相关联的所有单线图设备，寻找出所有其它联络开关并记录为[联络开关(1,1),联络开关(1,2),联络开关(1,x)…,联络开关(1,y)]，其中，联络开关(1,x)表示与联络开关1所有相关联单线图中联络开关的编号；

(iii)选取联络开关(1,1)循环递归步骤(i)和(ii)的操作，直至当前联络开关相关联的单线图无其它联络开关或都在已被处理的联络开关记录表中，此时返回上一级联络开关的下一开关；直至初始联络开关(1,y)相关联的单线图都拼合完成，则结束；

步骤603、依次选取联络开关2,3…开关n，进行网络图拼合，直至所有的联络开关相关单线图都拼合完成。

本发明采用基于SG-CIM标准的多馈线组沿布图SVG数据，通过深度优先搜索算法根据设备起点逐级向下搜索直至联络开关或终点设备(无下游连接设备)为止并打断该线路形成单一馈线沿布图数据，将沿布图柔性分解成相应的多条馈线设备组，并根据深度优先搜索和自动布局算法逐一将拆分的馈线图生成相应单线图，最后依据拓扑关系以及联络开关将单线图拼合成网络图。与直接根据沿布图的设备之间的位置直接布局生成网络图的方法相比，大大降低了成图的工作量，提升了成图的效率，同时实现了沿布图到单线图和网络图的自动转换，减少了一线人员维护相关电网图形的工作量。

本发明的有益效果是：提高多馈线组沿布图自动生成单线图和网络图的效率和质量，实时性更好，减少了一线人员维护相关电网图形的工作量。

附图说明

图1是本发明一种基于沿布图快速生成单线图和网络图的方法的流程图；

图2是本发明多馈线组沿布图拆分成多条单一馈线沿布图的流程图；

图3是本发明单馈线沿布图自动布局绘制成单线图的流程图；

图4是本发明多条单线图拼合成网络图的流程图；

图5是本发明基于联络开关单线图拼合效果简图；

图6是本发明网络图拼合效果示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

一种基于沿布图快速生成单线图的方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤1、获取要生成单线图的多馈线组的沿布图，一般从外部业务应用系统(如统一GIS平台)获取，并按照SG-CIM标准生成相应的SVG文件数据。本发明通过制定不同业务系统之间交互的规范-基于SG-CIM的沿布图SVG文件，只要是该形式的文件本发明都能进行相应的分解与拼合工作。

步骤2、根据联络开关的关系进行深度优先搜索，并建立设备与设备之间的邻接关系表，将多馈线组的沿布图进行分解，拆分成多条单馈线沿布图数据；

读取多馈线组沿布图SVG文件，首先解析相应的SVG文件数据，分析SVG数据里的设备数据，将所有的出线开关设备寻找出来并记录，并选取其中之一的出线开关作为起始设备，依次从该起点设备未被搜索过的邻接设备出发，对拓扑进行深度遍历，并建立设备与设备之间的邻接关系表，直至所遍历的设备类型为联络开关(并且开关状态是断开)或该设备无未遍历的邻接设备为止。将沿布图中与该出线开关的联络的馈线设备都搜索出来并创建相应的邻接关系表。选取下一个出线开关作为起点，按照上面方法进行深度优先搜索并形成单一馈线设备组，直至所有以出线开关都作为起始设备被搜索过，即将沿布图文件分解成多条馈线。

优选如图2所示，步骤2具体包括如下步骤：

步骤201、定位沿布图的出线开关或出线间隔；

步骤202、选取其中一个出线开关或出线间隔作为搜索的起点；

步骤203、根据深度优先搜索算法进行搜索，并通过邻接矩阵记录馈线内设备之间的邻接关系，直至搜索到的设备为联络开关或该设备无下游设备为止；

步骤204、将从起点到该终结设备的所有相连的设备拆分成一条馈线线路；

重复循环步骤202、203和204，将整个多馈线组的沿布图分解成对应的多个单馈线沿布图数据。

步骤3、利用自动成图算法(如动态规划算法、正交遗传算法等，)根据单馈线上的设备拓扑关系自动生成相应的单线图。

优选如图3所示，步骤3具体包括如下步骤：

步骤301、将展示区域划分成N*N的网格结构，同时记录单线图显示区域范围{[Ls,Ws],[Le,We]}，其中，[Ls,Ws]代表显示区域的起始坐标，[Le,We]代表显示区域的结束坐标，每个电气设备元件占用1*1的方块，同时为了美观，每个连接线设置占用2*1(横向沿布时)或1*2(纵向沿布时)的方块，初始时，Ls＝Le＝0，Ws＝We＝N/2；

步骤302、将一条馈线沿布图数据的出线开关或出线间隔放至起始位置[0,N/2]，记录当前设备的位置[Lnow,Wnow]；

步骤303、从出线开关或出线间隔开始，判断一条馈线沿布图数据是否还有设备未被深度优先搜索过其拓扑连接关系，若无，则结束，否则进入步骤304；

步骤304、将与步骤303中的设备有拓扑关系的其他设备进行布局绘制，若布局位置已有设备，则换向布局，进入步骤303。其中，换向布局的优先顺序由高到低为：右、左、上、下。即若向右布局时，布局位置已有设备，则换向布局(布局优先顺序为：向右，向左，向上，向下)。其中：

(a)当单线图横向向右延伸布局时，

当为电气设备元件时，若Lnow+1>Le，则Le＝Lnow+1；否则Le不变；

当为连接线时，若Lnow+2>Le，则Le＝Lnow+2；否则Le不变；

(b)当单线图横向向左延伸布局时，

当为电气设备元件时，若Lnow-1<Ls，改变布局方向；

当为连接线时，若Lnow-2<Ls，则改变布局方向；

(c)当单线图纵向向下延伸布局时，

当为电气设备元件时，若Wnow-1<Ws，则Ws＝Wnow-1；否则Ws不变；

当为连接线时，若Wnow-2<Ws，则Ws＝Wnow-2；否则Ws不变；

(d)当单线图纵向向上延伸布局时，

当为电气设备元件时，若Wnow+1>Ws，则Ws＝Wnow+1；否则Ws不变；

当为连接线时，若Wnow+2>Ws，则Ws＝Wnow+2；否则Ws不变。

一种基于沿布图快速生成网络图的方法，利用获得的单线图，并根据馈线的联络关系将单线图拼合成网络图。具体如图4所示：

步骤601、对于所有单线图的联络开关进行归组，形成如下数据组{[联络开关1，单线图1，单线图2],[联络开关2，单线图3，单线图4],…,[联络开关n，单线图i，单线图j]}，其中，[联络开关n，单线图i，单线图j]表示单线图i和单线图j有联络关系，通过联络开关n来联络；

步骤602、选取联络开关1，并根据以下步骤进行网络图拼合：

(i)联络开关的坐标为[Lc,Wc],单线图边界坐标为[Le,We]以及起始点坐标为[0,N/2]，根据(Lc-Le),(We-Wc),以及Wc的大小确定联络开关要延伸的方向，其中，(Lc-Le)、(We-Wc)、Wc依次对应方向为右、上、下，取三者中最小值对应的方向为联络开关要延伸的方向，将联络开关延伸至单线图范围边框位置；同时采取相同方式对另一个对应的单线图进行处理，合并相同的联络开关，如图5所示。

(ii)绘制所有与该联络开关相关联的单线图，并进行拼合处理，拼合完毕后，同时将该开关加入已被处理的联络开关记录表中，搜索与该联络开关相关联的所有单线图设备，寻找出所有其它联络开关并记录为[联络开关(1,1),联络开关(1,2),联络开关(1,x),…,联络开关(1,y)]，其中，联络开关(1,x)表示与联络开关1所有相关联单线图中联络开关的编号(如与联络开关1有关联的有两个单线图，且该两个单线图各自有一个联络开关则记录应为：[联络开关(1,1),联络开关(1,2)])。。

(iii)选取联络开关(1,1)循环递归步骤(i)和(ii)的操作，直至当前联络开关相关联的单线图无其它联络开关或都在已被处理的联络开关记录表中，此时返回上一级联络开关的下一开关；直至初始联络开关(1,y)相关联的单线图都拼合完成，则结束，同时将开关1记录在已处理联络开关记录表中；

需说明的是：本方法中不用刻意区分上下级联络开关，而是通过每次的搜索，并向开关记录表添加信息，会有[联络开关(2,1)，联络开关(2,2),…联络开关(2,i),联络开关(n,1),联络开关(n,2),联络开关(n，3),联络开关(n，i)]新的信息一直添加进去，因为前面把所有的联络开关都找出来会依次进行操作，不会遗漏。其中，联络开关(n,1),联络开关(n,2),联络开关(n，3),联络开关(n，i)均属于联络开关n的下一级联络开关。

步骤603、依次选取联络开关2,3…开关n，进行网络图拼合(即参照步骤602中联络开关1的操作循环对联络开关2,3…开关n进行网络图拼合，也即将步骤602中的联络开关1相对应的部分换成当前选取的联络开关相对应的部分进行处理)，直至所有的联络开关相关单线图都拼合完成，图6是拼合效果示意图。

本发明还可以提供人工布局调整功能，用户可以根据自动拼合生成的单线图，进行整体单线图的位移，达到最完美展示效果，并通过接口对外提供标准的单线图和网络图SVG文件，用户可以通过对外服务接口获取以上自动生成的单线图和网络图的SVG文件。

提高多馈线组沿布图自动生成单线图和网络图的效率和质量，实时性更好，减少了一线人员维护相关电网图形的工作量。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于沿布图快速生成单线图的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、获取要生成单线图的多馈线组的沿布图，并按照SG-CIM标准生成相应的SVG文件数据；

步骤2、根据联络开关的关系进行深度优先搜索，并建立设备与设备之间的邻接关系表，将多馈线组的沿布图进行分解，拆分成多条单馈线沿布图数据；

步骤3、利用自动成图算法根据单馈线上的设备拓扑关系自动生成相应的单线图；

步骤2具体包括如下步骤：

步骤201、定位沿布图的出线开关或出线间隔；

步骤202、选取其中一个出线开关或出线间隔作为搜索的起点；

步骤203、根据深度优先搜索算法进行搜索，并通过邻接矩阵记录馈线内设备之间的邻接关系，直至搜索到的设备为联络开关或该设备无下游设备为止；

步骤204、将从起点到终结设备的所有相连的设备拆分成一条馈线线路；

重复循环步骤202、203和204，将整个多馈线组的沿布图分解成对应的多个单馈线沿布图数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于沿布图快速生成单线图的方法，其特征在于，步骤3具体包括如下步骤：

步骤301、将展示区域划分成N*N的网格结构，同时记录单线图显示区域范围{[Ls,Ws],[Le,We]}，其中，[Ls,Ws]代表显示区域的起始坐标，[Le,We]代表显示区域的结束坐标，每个电气设备元件占用1*1的方块，每个连接线设置占用2*1或1*2的方块，初始时，Ls＝Le＝0，Ws＝We＝N/2；

步骤302、将一条馈线沿布图数据的出线开关或出线间隔放至起始位置[0,N/2]，记录当前设备的位置[Lnow,Wnow]；

步骤303、从出线开关或出线间隔开始，判断一条馈线沿布图数据是否还有设备未被深度优先搜索过其拓扑连接关系，若无，则结束，否则进入步骤304；

步骤304、将与步骤303中的设备有拓扑关系的其他设备进行布局绘制，若布局位置已有设备，则换向布局，进入步骤303。

3.根据权利要求2所述的一种基于沿布图快速生成单线图的方法，其特征在于，换向布局的优先顺序由高到低为：右、左、上、下。

4.一种基于沿布图快速生成网络图的方法，其特征在于，利用权利要求1-3任意一项获得的单线图，并根据馈线的联络关系将单线图拼合成网络图。

5.根据权利要求4所述的一种基于沿布图快速生成网络图的方法，其特征在于，将单线图拼合成网络图的具体步骤如下：

步骤601、对于所有单线图的联络开关进行归组，形成如下数据组{[联络开关1，单线图1，单线图2],[联络开关2，单线图3，单线图4],…,[联络开关n，单线图i，单线图j]}，其中，[联络开关n，单线图i，单线图j]表示单线图i和单线图j有联络关系，通过联络开关n来联络；

步骤602、选取联络开关1，并根据以下步骤进行网络图拼合：

(i)联络开关的坐标为[Lc,Wc],单线图边界坐标为[Le,We]以及起始点坐标为[0,N/2]，根据(Lc-Le),(We-Wc),以及Wc的大小确定联络开关要延伸的方向，其中，(Lc-Le)、(We-Wc)、Wc依次对应方向为右、上、下，取三者中最小值对应的方向为联络开关要延伸的方向，将联络开关延伸至单线图范围边框位置；同时采取相同方式对另一个对应的单线图进行处理，合并相同的联络开关；

(ii)绘制所有与该联络开关相关联的单线图，并进行拼合处理，拼合完毕后，将该开关加入已被处理的联络开关记录表中，搜索与该联络开关相关联的所有单线图设备，寻找出所有其它联络开关并记录为[联络开关(1,1),联络开关(1,2),联络开关(1,x)…,联络开关(1,y)]，其中，联络开关(1,x)表示与联络开关1所有相关联单线图中联络开关的编号；

(iii)选取联络开关(1,1)循环递归步骤(i)和(ii)的操作，直至当前联络开关相关联的单线图无其它联络开关或都在已被处理的联络开关记录表中，此时返回上一级联络开关的下一开关；直至初始联络开关(1,y)相关联的单线图都拼合完成，则结束；

步骤603、依次选取联络开关2,3…开关n，进行网络图拼合，直至所有的联络开关相关单线图都拼合完成。