CN105718636A - 一种厂站主接线图模型自动转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种厂站主接线图模型自动转换方法，其包括以下步骤：步骤S1、读取接线图纸文件，读入接线图纸的图形数据；步骤S2、遍历已读取的图形数据，分析设备图元特性，并将设备图元与标准图元建立映射关系；步骤S3、辨识设备图元以及设备图元之间的连接关系，建立设备关系矩阵；步骤S4、根据映射关系和设备关系矩阵，生成SVG矢量图形文件。本发明解决了图纸管理的多样性和复杂性问题，最大限度的降低了图纸存储所占系统容量。

Description

一种厂站主接线图模型自动转换方法

技术领域

本发明涉及电力系统调度自动化领域，尤其涉及电力系统厂站主接线图模型自动转换与存储管理方法。

背景技术

电网厂站主接线图是用电网描述电能的发、输、变、配电关系以及拓扑结构关系的图形化表示，已经广泛用于电力系统的管理、分析和计算之中，成为电力系统运行管理中的重要辅助工具。

目前，电网厂站现场图纸的审核，主要通过DMIS(DispatchManagementInformationSystem调度指挥管理信息系统)上传或邮件的方式收取厂站现场图纸(包括*.dwg、*.dxf、*.vsd、*.xml、*.scg、*.sck等格式)，再通过相应工具进行设计编辑；将完成修改的厂站现场图纸通过DMIS下发或邮件方式发到现场确认完成审核。在此过程中，调度中心对现场图纸修改的工作量大、接线图没有统一的存储与管理；另外，在目前的SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition数据采集与监视控制)系统中，由于不同厂家设计规范不同，导致接线图表示方式与展示内容不尽相同，对于新设备启动模拟方案工作，无法满足调度中心管理要求。另外，图形文件包含多种类型设备图元及其属性，一张稍微复杂的图纸往往占用了很大的存储空间，对于图纸管理部门来说，如何优化图形存储，最大限度的利用存储空间，也是亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种厂站主接线图模型自动转换方法，在充分研究各类厂站主接线图图形文件的基础上，对Visio(微软公司的办公绘图软件)或AutoCAD(Autodesk公司开发的自动计算机辅助设计软)格式的接线图纸进行图形辨识，以一个拓扑结构为单位进行解析，获取图元的大小、形状、位置以及连接关系，将接线图纸转化成具备设备参数和拓扑关系的SVG(ScalableVectorGraphics可缩放矢量图形)矢量图形，通过建立一种基于电气连接关系的厂站主接线矩阵存储模型，存储各类设备关系矩阵，实现图纸的增量存储，减小图纸的存储空间。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种厂站主接线图模型自动转换方法，该方法用于将Visio和/或AutoCAD格式的厂站主接线图纸转换成SVG矢量图形，其包括以下步骤：

步骤S1、读取接线图纸文件，读入接线图纸的图形数据；

步骤S2、遍历已读取的图形数据，分析设备图元特性，并将设备图元与标准图元建立映射关系；所述标准图元为设备元件的SVG格式标准图形，其存储于预先绘制的标准SVG电气图元库中；

步骤S3、辨识设备图元以及设备图元之间的连接关系，建立设备关系矩阵；

步骤S4、根据映射关系和设备关系矩阵，生成SVG矢量图形文件。

所述步骤1中：

对于AutoCAD格式的接线图纸，利用com4j接口组件与AutoCAD的ActiveX组件接口对接，读取该AutoCAD格式的接线图纸的图形数据；

对于Visio格式的接线图纸，打开该Visio格式的接线图纸文件，将其另存为SVG格式的图纸文件，读取该SVG格式图纸文件中的图形数据。

所述步骤S2中，通过分析设备图元特性，辨识接线图纸中每个设备图元对应的设备元件，在接线图纸和标准SVG电气图元库中代表同一设备元件的设备图元和标准图元之间建立映射关系。

需要辨识的接线图纸中的设备元件包括以下元件中的至少一种：母线、出线、变压器、隔离开关、断路器、接地闸刀、小车、电流传感器、电压传感器以及连接线。

所述步骤S3中，所述设备关系矩阵包括母线矩阵B和其他元件矩阵M，其他元件为连接在母线上除母线外的需要辨识的设备元件，所述步骤S3包括以下步骤：

步骤S31、遍历厂站主接线图纸中所有设备图元，辨识设备图元中的母线个数X，分别定位单个母线元件在整个接线图纸图形中的纵、横坐标，并以单个母线元件为基准点，在其上、下坐标N个像素点的矩形范围内搜索其他连接在该单个母线元件的设备元件位置，建立所述母线矩阵B，其中B为X行五列矩阵：

$B=\left[\begin{array}{ccccc}{B}_{11}& B_{12}& B_{13}& B_{14}& B_{15}\\ B_{21}& B_{22}& B_{23}& B_{24}& B_{25}\\ .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .\\ B_{i1}& B_{i2}& B_{i3}& B_{i4}& B_{i5}\\ .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .\\ B_{X1}& B_{X2}& B_{X3}& B_{X4}& B_{X5}\end{array}\right]$

该母线矩阵B每一行元素代表该行元素对应的母线参数属性；其中B_i1描述第i个母线的母线编号；B_i2描述第i个母线元件在图形中的横轴坐标；B_i3描述第i个母线元件在图形中的纵轴坐标；B_i4描述第i个母线的长度；B_i5描述连接在第i个母线上的电气元件的个数，1≤i≤X；

步骤S32、在建立母线矩阵B的基础上，对第i个母线对应建立所述其他元件矩阵M_i，M_i为n行8列矩阵，n等于B_i5：

$M_i=\left[\begin{array}{cccccccc}{m}_{11}& m_{12}& m_{13}& m_{14}& m_{15}& m_{16}& m_{17}& m_{18}\\ m_{21}& m_{22}& m_{23}& m_{24}& m_{25}& m_{26}& m_{27}& m_{28}\\ m_{31}& m_{32}& m_{33}& m_{34}& m_{35}& m_{36}& m_{37}& m_{38}\\ .& .& .& .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .& .& .& .\\ m_{n1}& m_{n2}& m_{n3}& m_{n4}& m_{n5}& m_{n6}& m_{n7}& m_{n8}\end{array}\right]$

所述其他元件矩阵M_i的每一行元素代表该行元素对应的所述其他元件的属性；

其中：m_n1表示连接在第i个母线上的第n个所述其他元件的类型；

m_n2描述连接在第i个母线上的第n个所述其他元件的横坐标轴；

m_n3描述连接在第i个母线上的第n个所述其他元件的纵坐标轴；

m_n4描述连接在第i个母线上的第n个所述其他元件的摆放方向；

m_n5描述连接在第i个母线上的第n个所述其他元件的元件编码；

m_n6描述连接在第i个母线上的第n个所述其他元件的首段连接母线；

m_n7描述连接在第i个母线上的第n个所述其他元件的末端连接母线；

m_n8描述连接在第i个母线上的第n个所述其他元件是否被校核过；

步骤S33、重复步骤S32，直至获取所有母线对应建立的其他元件矩阵，这些所有母线对应建立的其他元件矩阵的集合构成了其他元件矩阵M；

步骤S34、将母线矩阵B和其他元件矩阵M存储在文档中，形成增量存储文件。

所述步骤S32中：

m_n1的取值为0、1、2、3、4、5、6、7、8，分别表示变压器、隔离开关、断路器、接地闸刀、小车、CT、PT和连接线；

m_n4的取值为0或者1，分别表示90度和180度。

所述步骤S4生成SVG矢量图形文件的方法是：

步骤S41、建立一SVG格式文件；

步骤S42、根据所述增量存储文件，依次读取母线矩阵B中的每一行元素，根据母线矩阵B中的每一行元素分别对应的纵、横坐标位置、长度和编号以及所述映射关系在该SVG格式文件绘制第1至X个母线，形成母线标准图元；

步骤S43、依次读取第i个母线的其他元件矩阵M_i中的每一行元素，在所述母线标准图元的基础上，根据其他元件矩阵M_i的每一行元素对应的其他元件属性以及所述映射关系在该SVG格式文件绘制连接在该第i个母线上的第1至n个其他元件的标准图元，在所述其他元件的标准图元被绘制后，将所述其他元件矩阵M_i中该被绘制后的其他元件对应的元件编码值由0修改为1；

步骤S44、重复步骤S43，待其他元件矩阵M均被读取并绘制完毕后，存储该SVG格式文件，该SVG格式文件即为生成的SVG矢量图形文件。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)提供了一种厂站主接线图模型自动转换方法，对Visio或AutoCAD图纸进行标准化转换，使其转换成为具体设备参数、拓扑关系的标准SVG矢量图形，解决了图纸管理的多样性和复杂性问题。

2)提供了一种基于电气连接关系的厂站主接线矩阵存储模型，在已知标准图元库的基础上，只存储设备关系矩阵，最大限度的降低了图纸存储所占系统容量。

附图说明

图1是本发明一种厂站主接线图模型自动转换方法的流程示意图；

图2是部分非标准图元与标准图元的映射关系图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例

本发明提出的一种厂站主接线图模型自动转换方法，其实施流程可参考图1，在分别读取了Visio和AutoCAD图纸的基础上，对设备图元进行辨识，并与标准图元库进行匹配，通过建立基于电气连接关系的设备关系矩阵，根据标准图元库与关系矩阵重绘图纸，实现两种图纸的标准化转换与存储管理。所述的方法包括以下步骤：

S1、读取厂站主接线图纸文件，读入该厂站主接线图纸文件中的图形数据。

AutoCAD：利用com4j接口组件与AutoCAD的ActiveX组件接口对接，读取AutoCAD格式的接线图纸的图形数据。

Visio文件：打开Visio文件的接线图纸文件，将其另存为SVG格式的文件。

读出的数据都是基本图形，不具备连接关系及图元属性。AutoCAD图纸基本图形有：line(线段)、polyline(折线)、arc(弧线)、text(文本)、mtext(多行文本)；Visio图纸基本图形：line(线段)、polyline(折线)、path(路径)、rect(矩形)、circle(圆)、ellipse(椭圆)、polygon(多边形)、text(文本)。

S2、辨识厂站主接线图纸的设备元件，并与标准图元建立映射关系。

遍历已读取的图形数据，分析设备图元特性，辨识设备元件，并与标准图元建立映射关系。需要辨识的设备元件包括以下元件中的至少一种：母线、出线、变压器、隔离开关、断路器、接地闸刀、小车、电流传感器(CT)、电压传感器(PT)、连接线。如下以断路器和母线为例进行图元辨识说明：

以断路器为例，Visio和AutoCAD图形数据中的表述都为矩形，但并不是所有的矩形都为断路器，因此在辨识断路器的时候，需要采用“矩形+断路器编号”的方式进行辨识，即首先搜索矩形的图形，同时在矩形坐标N个像素点的半径范围内搜索文本(一般N取值为5或者10)，且文本组成方式符合断路器编号的构成规则，则判定该元件为断路器，并将断路器编号设为其唯一ID，同时设置其元件类别为断路器，与标准图元库中的断路器进行匹配。

以母线为例，Visio和AutoCAD图形数据中的表述都为线段，但并不是所有的线段都为母线，因此在辨识母线的时候，需要采用“线段+母线编号”的方式进行辨识，即首先搜索线段的图形，同时在矩形坐标N个像素点的半径范围内搜索文本(一般N取值为5或者10)，且文本组成方式符合母线编号的构成规则，则判定该元件为母线，并将母线编号设为其唯一ID，同时设置其元件类别为母线，与标准图元库中的母线进行匹配。

图2是部分非标准图元与标准图元的映射关系图。

系统预先根据电力系统行业涉及手册的规定，绘制设备元件的SVG格式标准图形，建立标准SVG电气图元库。

S3、根据电气连接关系建立设备关系矩阵。

在标准图元库的基础上，系统只需要知道元件的图元属性(如图元的长宽高)，以及与其他电气元件的连接关系，即可根据这些信息绘制图纸。因此，对于系统来说，在已完成图元辨识的基础上，只需辨识图元位置及图元间的连接关系，即可实现图形的绘制。

在辨识完所有图元后，需要辨识图元位置及图元之间的连接关系，由于厂站主接线图中所有电气元件都是连接在母线上的，因此构建母线矩阵B和其他元件矩阵M。

(1)首先遍历所有设备图元，辨识设备图元中的母线个数X，分别定位单个母线元件在整个图形中的横纵坐标，并以单个母线图元为基准点，在其上下坐标N个像素点的矩形范围内搜索其他连接在母线上的电气元件位置，一般N取值为5或者10，然后建立母线矩阵B，B为X行五列矩阵，如下所示：

$B=\left[\begin{array}{ccccc}{B}_{11}& B_{12}& B_{13}& B_{14}& B_{15}\\ B_{21}& B_{22}& B_{23}& B_{24}& B_{25}\\ .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .\\ B_{i1}& B_{i2}& B_{i3}& B_{i4}& B_{i5}\\ .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .\\ B_{X1}& B_{X2}& B_{X3}& B_{X4}& B_{X5}\end{array}\right]$

该母线矩阵B每一行元素代表该行元素对应的母线参数属性，例如：B_i1描述第i个母线的ID，即母线编号；B_i2描述第i个母线元件在图形中的横轴坐标；B_i3描述第i个母线元件在图形中的纵轴坐标；B_i4描述第i个母线的长度；B_i5描述连接在第i个母线上的电气元件的个数，1≤i≤X。

(2)在建立母线矩阵B的基础上，对第i个母线对应建立其他元件矩阵M_i，M_i为n行8列矩阵，n等于B_i5，如下所示：

$M_i=\left[\begin{array}{cccccccc}{m}_{11}& m_{12}& m_{13}& m_{14}& m_{15}& m_{16}& m_{17}& m_{18}\\ m_{21}& m_{22}& m_{23}& m_{24}& m_{25}& m_{26}& m_{27}& m_{28}\\ m_{31}& m_{32}& m_{33}& m_{34}& m_{35}& m_{36}& m_{37}& m_{38}\\ .& .& .& .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .& .& .& .\\ m_{n1}& m_{n2}& m_{n3}& m_{n4}& m_{n5}& m_{n6}& m_{n7}& m_{n8}\end{array}\right]$

其他元件矩阵M_i的每一行元素代表该行元素对应的其他元件的属性，例如：m_n1描述连接在i母线第n个元件的类型，其取值可以为0、1、2、3、4、5、6、7，分别表示变压器、隔离开关、断路器、接地闸刀、小车、CT、PT和连接线。

m_n2描述连接在i母线第n个元件的横坐标轴；

m_n3描述连接在i母线第n个元件的纵坐标轴；

m_n4描述连接在i母线第n个元件的摆放方向，其取值可以为0或者1，0为90度，1为180度；

m_n5描述连接在i母线第n个元件的ID，即元件编码；

因厂站主接线图中的电气元件最多连接2个母线，所以m_n6描述连接在第i个母线上的第n个其他元件的首段连接母线，其取值为该母线在母线矩阵B中的i值；m_n7描述连接在第i个母线上的第n个其他元件的末端连接母线，其取值为该母线在母线矩阵B中的i值；

m_n8描述连接在第i个母线上的第n个其他元件是否被校核过，默认取值为0，表示未校核，在转换绘制标准SVG格式文件中使用。

重复上述步骤，辨识并建立完母线矩阵B和所有其他元件矩阵M后，将上述矩阵存储在TXT文档中，建立增量存储文件。如此一来，不需要存储包含大量图形信息的文件，只需存储TXT文档，即可实现大容量图形文件的压缩存储，极大的节约了存储空间。

S4、根据映射关系与设备关系矩阵，重绘图纸，完成标准化。

在完成设备图元识别以及设备元件连接关系识别之后，根据映射关系和增量存储文件，依次读取母线矩阵B，根据其横纵坐标位置、长度和编号绘制1至i个母线，对应读取i个母线的其他元件矩阵M_i，绘制连接在母线上的n个电气元件，若该电气元件被绘制后，则其他元件矩阵M_i中的m_n5值由0修改为1，表示该元件被绘制，防止在其末端母线所连接的电气元件在绘制时重复绘制。

重复上述步骤，待所有其他元件矩阵M读取绘制完毕后，存储SVG图形文件，转换结束。

实践证明，本方法能正确有效的将非标准化图形转化为标准化的SVG图形。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种厂站主接线图模型自动转换方法，该方法用于将Visio和/或AutoCAD格式的厂站主接线图纸转换成SVG矢量图形，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤S1、读取接线图纸文件，读入接线图纸的图形数据；

步骤S2、遍历已读取的图形数据，分析设备图元特性，并将设备图元与标准图元建立映射关系；所述标准图元为设备元件的SVG格式标准图形，其存储于预先绘制的标准SVG电气图元库中；

步骤S3、辨识设备图元以及设备图元之间的连接关系，建立设备关系矩阵；

步骤S4、根据映射关系和设备关系矩阵，生成SVG矢量图形文件。

2.根据权利要求1所述的厂站主接线图模型自动转换方法，其特征在于，所述步骤1中：

对于AutoCAD格式的接线图纸，利用com4j接口组件与AutoCAD的ActiveX组件接口对接，读取该AutoCAD格式的接线图纸的图形数据；

对于Visio格式的接线图纸，打开该Visio格式的接线图纸文件，将其另存为SVG格式的图纸文件，读取该SVG格式图纸文件中的图形数据。

3.根据权利要求1所述的厂站主接线图模型自动转换方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过分析设备图元特性，辨识接线图纸中每个设备图元对应的设备元件，在接线图纸和标准SVG电气图元库中代表同一设备元件的设备图元和标准图元之间建立映射关系。

4.根据权利要求1所述的厂站主接线图模型自动转换方法，其特征在于，需要辨识的接线图纸中的设备元件包括以下元件中的至少一种：母线、出线、变压器、隔离开关、断路器、接地闸刀、小车、电流传感器、电压传感器以及连接线。

5.根据权利要求4所述的厂站主接线图模型自动转换方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述设备关系矩阵包括母线矩阵B和其他元件矩阵M，其他元件为连接在母线上除母线外的需要辨识的设备元件，所述步骤S3包括以下步骤：

步骤S31、遍历厂站主接线图纸中所有设备图元，辨识设备图元中的母线个数X，分别定位单个母线元件在整个接线图纸图形中的纵、横坐标，并以单个母线元件为基准点，在其上、下坐标N个像素点的矩形范围内搜索其他连接在该单个母线元件的设备元件位置，建立所述母线矩阵B，其中B为X行五列矩阵：

$B=\left[\begin{array}{ccccc}{B}_{11}& B_{12}& B_{13}& B_{14}& B_{15}\\ B_{21}& B_{22}& B_{23}& B_{24}& B_{25}\\ \·& \·& \·& \·& \·\\ \·& \·& \·& \·& \·\\ \·& \·& \·& \·& \·\\ B_{i1}& B_{i2}& B_{i3}& B_{i4}& B_{i5}\\ \·& \·& \·& \·& \·\\ \·& \·& \·& \·& \·\\ \·& \·& \·& \·& \·\\ B_{X1}& B_{X2}& B_{X3}& B_{X4}& B_{X5}\end{array}\right]$

该母线矩阵B每一行元素代表该行元素对应的母线参数属性；其中B_i1描述第i个母线的母线编号；B_i2描述第i个母线元件在图形中的横轴坐标；B_i3描述第i个母线元件在图形中的纵轴坐标；B_i4描述第i个母线的长度；B_i5描述连接在第i个母线上的电气元件的个数，1≤i≤X；

步骤S32、在建立母线矩阵B的基础上，对第i个母线对应建立所述其他元件矩阵M_i，M_i为n行8列矩阵，n等于B_i5：

$M_i=\left[\begin{array}{cccccccc}{m}_{11}& m_{12}& m_{13}& m_{14}& m_{15}& m_{16}& m_{17}& m_{18}\\ m_{21}& m_{22}& m_{23}& m_{24}& m_{25}& m_{26}& m_{27}& m_{28}\\ m_{31}& m_{32}& m_{33}& m_{34}& m_{35}& m_{36}& m_{37}& m_{38}\\ \·& \·& \·& \·& \·& \·& \·& \·\\ \·& \·& \·& \·& \·& \·& \·& \·\\ \·& \·& \·& \·& \·& \·& \·& \·\\ m_{n1}& m_{n2}& m_{n3}& m_{n4}& m_{n5}& m_{n6}& m_{n7}& m_{n8}\end{array}\right]$

所述其他元件矩阵M_i的每一行元素代表该行元素对应的所述其他元件的属性；

其中：m_n1表示连接在第i个母线上的第n个所述其他元件的类型；

m_n2描述连接在第i个母线上的第n个所述其他元件的横坐标轴；

m_n3描述连接在第i个母线上的第n个所述其他元件的纵坐标轴；

m_n4描述连接在第i个母线上的第n个所述其他元件的摆放方向；

m_n5描述连接在第i个母线上的第n个所述其他元件的元件编码；

m_n6描述连接在第i个母线上的第n个所述其他元件的首段连接母线；

m_n7描述连接在第i个母线上的第n个所述其他元件的末端连接母线；

m_n8描述连接在第i个母线上的第n个所述其他元件是否被校核过；

步骤S33、重复步骤S32，直至获取所有母线对应建立的其他元件矩阵，这些所有母线对应建立的其他元件矩阵的集合构成了其他元件矩阵M；

步骤S34、将母线矩阵B和其他元件矩阵M存储在文档中，形成增量存储文件。

6.根据权利要求5所述的厂站主接线图模型自动转换方法，其特征在于，所述步骤S32中：

m_n1的取值为0、1、2、3、4、5、6、7、8，分别表示变压器、隔离开关、断路器、接地闸刀、小车、CT、PT和连接线；

m_n4的取值为0或者1，分别表示90度和180度。

7.根据权利要求5所述的厂站主接线图模型自动转换方法，其特征在于，所述步骤S4生成SVG矢量图形文件的方法是：

步骤S41、建立一SVG格式文件；

步骤S42、根据所述增量存储文件，依次读取母线矩阵B中的每一行元素，根据母线矩阵B中的每一行元素分别对应的纵、横坐标位置、长度和编号以及所述映射关系在该SVG格式文件绘制第1至X个母线，形成母线标准图元；

步骤S43、依次读取第i个母线的其他元件矩阵M_i中的每一行元素，在所述母线标准图元的基础上，根据其他元件矩阵M_i的每一行元素对应的其他元件属性以及所述映射关系在该SVG格式文件绘制连接在该第i个母线上的第1至n个其他元件的标准图元，在所述其他元件的标准图元被绘制后，将所述其他元件矩阵M_i中该被绘制后的其他元件对应的元件编码值由0修改为1；

步骤S44、重复步骤S43，待其他元件矩阵M均被读取并绘制完毕后，存储该SVG格式文件，该SVG格式文件即为生成的SVG矢量图形文件。