CN106021632A - 基于拓扑关系变电站一次接线图生成全网图方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于拓扑关系变电站一次接线图生成全网图方法，包括如下步骤：1）根据用户选择变电站情况读取变电站相关信息；2）根据变电站电压等级的高低在全网图上进行变电站站点布局，得到全网图初始尺寸；3）根据变电站之间的拓扑关系在全网图上进行变电站站点连线路径计算，修正一次图的位置和全网图尺寸；4）生成指定尺寸的全网图，并将各变电站一次接线图示到全网图对应位置上，生成最终的可视化全网图；本发明能够快速地根据变电站拓扑关系和变电站一次图生成电网EMS系统所需要的布局相对合理，图模库保存完整的全网一次图，在今后某个变电站变化的情况下，仅需重新生成一次全网图即可保持原来的布局和风格，具有极大的灵活性。

Description

基于拓扑关系变电站一次接线图生成全网图方法

技术领域

本发明涉及电力调度自动化领域，适用于电网EMS系统中全网接线图的自动生成，具体涉及一种基于拓扑关系变电站一次接线图生成全网图方法。

背景技术

电网一次接线图作为描述电能的发、输、变、配电关系以及拓扑结构关系的图形化表示，已经被广泛应用电力系统的管理、分析、计算中，成为电力系统运行管理中的重要辅助工具。随着我国智能电网进入全面建设阶段，电网EMS系统的应用越来越广泛，对电力系统一次接线图的绘制要求也越来越高，电网用户往往需要绘制全网一次接线图或区域一次接线图来获取全网或区域内所有目标变电站一次图的概括性信息，用于主站用户在调度大屏上快速查看整个区域各个变电站的一次图情况及相互之间的连接关系，为用户决策提供辅助支持。

在当前的电力调度自动化系统中，绘制全网接线图都是由维护员或者工程 师根据全网所管理的上百个各种电压等级的变电站情况手工绘制上万个图元，利用图形编辑工具，再根据各个变电站内部的设备连接关系绘制出该变电站的一次接线图，然后再根据各个变电站的实际拓扑关系手动绘制成一张全网接线图。随着智能电网及通信技术的发展，电网调度的规模越来越大，监控的厂站、线路的数量越来越多，电网拓扑复杂度也越来越高，靠人工绘制全网接线图，往往需要耗费巨大的人力和时间，且容易出错，且如果电网EMS系统进行厂站扩容，拓扑关系将发生变化，需要重新进行全网接线图的绘制，二次维护也会十分不便，降低了维护员或工程师的工作效率和工作水平。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在电网EMS系统中，根据变电站拓扑关系和一次接线图自动生成符合条件的全网接线图的实现方法。本发明所要解决的技术问题是，在电网EMS系统工程实施和维护过程中，根据变电站一次接线图和变电站拓扑关系，提供一种快速、准确的方法，自动生成布局相对合理、图模库保存完整的全网图，以可视化的效果展示给用户。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案如下：

一种基于拓扑关系变电站一次接线图生成全网图方法，包括如下步骤：

步骤1)，根据用户选择变电站情况读取变电站信息；所述变电站信息包括变电站名称、变电站电压等级、变电站一次接线图名称、变电站一次接线图图模库信息、变电站的一次接线图和各变电站之间的拓扑关系；

步骤2)，基于变电站电压等级、变电站的一次接线图的宽度和高度在全网图上进行变电站站点布局，获取全网图的高度、宽度和各变电站一次接线图在全网图中的位置坐标；

步骤3)，基于变电站的一次接线图上的连接点位置和各变电站一次接线图在全网图中的位置坐标，获取变电站的一次接线图内部各连接点在全网图中的位置坐标，并根据变电站的一次接线图上的连接点的连接信息获得需要相连的连接点对，进而获取所述连接点对的连接路径，修正一次接线图的位置和全网图尺寸；

步骤4)，基于修正后的全网图尺寸生成全网图，并将各变电站一次接线图显示到全网图对应位置上，生成可视化全网图。

较优地，步骤2)所述变电站站点布局为根据电压等级等行距地分布变电站站点，自上而下形成金字塔形状。

较优地，步骤2)具体包括以下步骤：

(201)设置全网图的坐标系，假设变电站电压等级为n，变电站电压等级由高到低依次为S_i，其中i＝0,1,2…n-1，则全网图上有n行变电站一次接线图列表，设n行变电站一次接线图列表的高度分别为H_i，变电站一次接线图列表的行间距为Rh，全网图的上下边留白均为Sh，则全网图的高度H为公式(1)所示：

$H=Rh*(n+1)+2*Sh+\underset{i=0}{\overset{n-1}{\Σ}}{H}_i---\left(1\right)$

其中：H表示全网图高度，Rh表示行间距，Sh表示全网图上下边留白高度，H_i表示第i行电压等级变电站一次接线图的高度(H_i取第i行变电站一次图中高度最高值)。

(202)设电压等级的变电站有m个，每个变电站的一次接线图的宽度为W_j，j＝0,1,2…m-1，变电站一次接线图之间的间距为Ch，全网图的左右边留白均为 Sv，则全网图每行的宽度WH_i为公式(2)所示：

${\mathrm{WH}}_i=Ch(m+1)+2*Sv+\underset{j=0}{\overset{m-1}{\Σ}}{W}_j---\left(2\right)$

其中：WH_i表示第i行的宽度，Ch表示一次接线图之间的列间距，Sv表示全网图左右边留白宽度，W_j表示第j个变电站的一次接线图宽度

则全网图的宽度W为所有WH_i中的最大值：

W＝max(WH_i) (3)

(203)第k行(k>＝0且k<n)第g列(g>＝0且g<m)的变电站一次接线图的左上角坐标值(x,y)分别为：

$x=\frac{W-{\mathrm{WH}}_k}{2}+Sv+Ch*(g+1)+\underset{i=0}{\overset{g-1}{\&Sigma;}}{W}_j---\left(4\right)$

$y=Sh+Rh*(k+1)+\underset{i=0}{\overset{k-1}{\&Sigma;}}{H}_i---\left(5\right)$

其中：x表示第k行第g列变电站一次接线图的x轴上坐标，y表示第k行变电站一次接线图列表的y轴上坐标。

由公式(1)和公式(3)得到全网图的宽度W和高度H，由公式(4)和公 式(5)可以得到各个变电站的一次接线图在全网图中的位置坐标(x,y)。

较优地，步骤3)具体包括以下步骤，

(301)读取变电站的一次接线图上的连接点信息，获取连接点对列表；

每个变电站一次接线图中有多个与其它变电站联络的线路连接点，这些连接点在一次接线图中为一个绘图对象，有相应的坐标，并且还有连接信息表征连接点连接到的对方连接线点。从各变电站的一次接线图能够读取连接点的坐标和连接点的连接信息，从而得到连接点需要连接的对端连接点信息，这样组成连接点对列表。连接点信息包括连接点ID、坐标、所属变电站、对方连接点ID信息。

(302)获取中心边界连接点；

由于连接点的位置不一定正好在一次图的边界上，因此需要获取边界连接点，即是连接点连接路径的第二坐标点，即连接点跨边界的第一点，也即中心边界连接点。中心边界连接点的位置根据连接点在一次接线图中的位置确定是向上或者向下或者向左或者向右延伸，为了连线不需一次重叠，延伸长度需要 超过一次接线图的边界，超过的长度不大于(小于或者等于)行间距Rh或列间距Ch，否则会与隔壁变电站重叠，假设超过一次接线图的边界的超过长度s为Rh/2或Ch/2，则边界连接点在行间距中心或者在列间距中心，所述边界连接点为中心边界连接点。

通过计算连接点行到一次接线图的左、右、上、下四个边的最近距离确定延伸方向，连接点行到一次接线图的左、右、上、下四个边的哪一个边近就向哪一边延伸。

设连接点的在一次接线图中坐标为(x,y)，一次接线图的宽为W_j、高为H_i，边界连接点超出边界的超过长度为s，判断y(上边)、H_i-y(下边)、x(左边)、W_i-x(右边)四个值中最小值：

如果是y最小则延伸方向向上，边界连接点为(x,-s)，此时取s＝Rh/2；

如果H_i-y最小则延伸方向向下，边界连接点为(x,H_i+s)，此时取s＝Rh/2；

如果是x最小则延伸方向向左，边界连接点为(s,y)，此时取s＝Ch/2；

如果W_i-x最小则延伸方向向右，边界连接点为(W_i+s,y)，此时取s＝Ch/2；

所述边界连点的坐标是相对一次接线图的，在全网图的实际坐标加上一次接线图在全网图中左上角位置坐标进行偏移。

获取所有连接点对应的中心边界连接点，得到中心边界连接点对。

(303)生成中心边界连接点对之间的路径；

假设一个已知的连接点对，现需要生成所述连接点对之间的连接路径，因为已经得到它们各自的中心边界连接点，那么问题就变成了这个中心边界连接点对之间连接路径的获取。

中心边界连接点对之间连线，必然要走某一条或多条行间距，获取每个中心边界连接点T到上、下最近的行间距中心的路径PTt(T点到上边行间距的路径)、PTb(T点到上边行间距的路径)，每个中心边界连接点T到上、下最近的行间距中心的距离DTt(PTt路径距离)、DTb(PTb路径距离)，获取方法如下：如果点T在一次图中延伸方向是左边或右边，那么上边、下边的路径中各自只有一条直接到行间距中心线的垂直线，距离也垂直线的长度；如果延伸方向在上边，与上边的路径只有T一点，因为T点已经在上边的行间距中心线 上了，此时与下边的路径则通过上边行间距与左边或者右边列间距绕行到下边的行间距中心线，采用距离短原则选择左边还是右边；相反如果延伸方向在上边的情况与上一点情况类似。这样每个中心边界点可以获取相应的PTt、PTb和DTt、DTb。

设两个中心边界连接点T1和T2是一个需要连接的中心边界连接点对，T1点所对应的变电站一次图在全网图中的行数为k1，T2点所对应的变电站一次图在全网图中的行数为k2，且k2>＝k1(如果不满足，k2>＝k1，T1和T2进行调换)。因为步骤(302)中s取行间距或列间距中心，所以连线路径在行间距中先统一取行间距中心横线，在列间距中连线路径统一取列间距中心坚线。

如果k2＝k1说明两个变电站一接线图在一行中排列，那么只需要在行间距中增加两个点即可行成路径，这里需要选择上是上边的行间距还是下边的行间距，选择原则就是选择连接距离短的那条路径。具体选择方法就是判断DT1t+DT2t和DT1b+DT2b的和的大小，选择和小值为行间距。如果选择上边行间距，那么连接路径为路径PT1t与PT2t两路径合并，反之则连接路径为路径 PT1b与PT2b合并；PT1t、PT2t分别表示T1点到上边行间距的路径、T2点到上边行间距的路径；PT1b、PT2b分别表示T1点到下边行间距的路径、T2点到上边行间距的路径；DT1t、DT2t表示每个中心边界连接点T1、T2到上边最近的行间距中心的距离；DT1b、DT2b表示每个中心边界连接点T1、T2到下边最近的行间距中心的距离。

如果k2-k1＝1，说明k2对应的变电站在k1对应的变电站下一行，这情况连接路径只能通过k1与k2中间的行间距走线，连接路径为T1点下行间距路径PT1b与T2点上行间距路径PT2b合并。

如果k2-k1>1，说明k2对应的变电站在k1对应的变电站下面相隔在于一行，它们相隔k2-k1-1行，需要从k1行下面的行间距中心线穿越k2-k1-1行变电站后到达k2行上面的行间距中心线。从路径PT1b中最后一点(x1,y1)向下向路径PT2t的最后点(x2,y2)搜索，如果x2>x1说明目标点在右边，就是在y1这行间距中心线上向右找到第一个可以通行的列间距，相反，如果x2<x1说明目标点在左边，在y1这行间距中心线上向左找到第一个列间距，列间距 位置可以通过各变电站一次图位置来确定，设找到的列间距中心线x坐标为x1’，那么在连接路径中增加一个点(x1’,y1)。接下来再向下面一行搜索，新的x1＝x1’，设新的y1＝y1’，再根据新的点x1’y1’)向点(x2,y2)搜索，直到新的y1＝y2，合并路径PT2t，即可得到连接路径，生成所有中心边界连接点对的连接路径。

(304)中心边界连接点对的连接路径重叠修正；

步骤(304)生成的连接路径，所有的路径都是通过各行间距中心线和列间距中心线，这样如果有走同一行间距或列间距的路径，这些路径就会重叠在一起，这样就需要将这些重叠的路径分开，并根据重叠数目修正新的行间距和列间距，这样最终得到新的修正后的各变电站的布局位置、间距以及全网图的长宽尺寸，同时修正各连接路径。

步骤(304)具体包括以下步骤：

A、统计所有行间距中重叠的路径数目，n行变电站一次接线图，共有n+1个行间距，设M_r，其中r＝0,1,2…n，表示第r个行间距中重叠路径数目；假设每一路径在行间距中占用高度为dth，那么第r个行间距的高度就是 Rh_r＝(M_r+1)*dth，当M_r＝0时，为相同dth高度，则全网图的修正后总高度H’重新计算得到：

$H^{\&prime;}=2*Sh+\underset{r=0}{\overset{n}{\&Sigma;}}\left(\right(M_r+1)*dth)+\underset{i=0}{\overset{n-1}{\&Sigma;}}{H}_i---\left(6\right)$

其中：H’表示全网图修正后高度，M_r表示第r个行间距中重叠路径数目，dth表示每一条路径在行间距中占用高度，Sh表示全网图上边、下边留白高度，H_i表示第i行电压等级变电站一次图的高度。

B、统计所有变电站行中列间距中的重叠的路径数目，设第i行中变电站数目为m个，那么列间距就有m+1个，设M_q，表示第q个列间距中重叠路径数目，其中q＝0,1,2…m。同样，如果每一路径在列间距中占用宽度为dtw，第q个列间距的宽度就是Ch_q＝(M_q+1)*dtw，则第i行的变电站一次接线图修正后总宽度重新计算得到：

${\mathrm{WH}}_i^{\&prime;}=2*Sv+\underset{q=0}{\overset{m}{\&Sigma;}}\left(\right(M_q+1)*dtw)+\underset{j=0}{\overset{m-1}{\&Sigma;}}{W}_j---\left(7\right)$

其中：WH_i'表示第i行的修正后的宽度，M_q表示第q个列间距中重叠路径数 目，dtw表示每一条路径在列间距中占用宽度，Sv表示全网图左边、右边留白宽度，W_j表示第j个变电站的一次接线图宽度。

全网图的修正宽度W'为所有WH_i'中最大值，即：

W′＝max(WH_i′) (8)

获取第k行(k>＝0且k<n)第g列(g>＝0且g<m)的变电站一次图的左上角坐标值修正后值(x’,y’)：

$x^{\&prime;}=\frac{W^{\&prime;}-{{\mathrm{WH}}_k}^{\&prime;}}{2}+Sv+\underset{j=0}{\overset{g}{\&Sigma;}}\left(\right(M_j+1)*dtw)+\underset{j=0}{\overset{g-1}{\&Sigma;}}{W}_j---\left(9\right)$

$y^{\&prime;}=Sh+\underset{i=0}{\overset{k}{\&Sigma;}}\left(\right(M_i+1)*dth)+\underset{i=0}{\overset{k-1}{\&Sigma;}}{H}_i---\left(10\right)$

C、修正各连接路径；

根据每个变电站的位置坐标修改值(x’,y’)，则对每个连接点只坐标只需偏移(x’-x,y’-y)即可得到新的坐标值，对于每一个行间距中的路径同时调整，每一行移动到占用dth高度的坐标上来，每个列间距中的路径调整x轴坐标使其移动到占dtw宽度的坐标上来。本步骤解决路径重叠问题。

本发明的有益效果包括：

本发明所提供一种根据拓扑关系由变电站一次图自动生成全网图的实现方 法，能够快速地根据变电站拓扑关系和变电站一次图生成电网EMS系统所需要的布局相对合理，图模库保存完整的全网一次图或区域一次图，并可在今后某个变电站变化的情况下，仅需重新生成一次全网图即可保持原来的布局和风格，具有极大的灵活性，也为电网EMS系统工程实施和日常维护提供有力的技术支持。智能自动灵活的成图过程，不仅可以提高了绘制图形的工作效率，减少重复劳动，而且可以大大减少人为因素可能造成的疏漏，为电网安全、稳定运行提供技术保障。

附图说明

图1为本发明基于拓扑关系变电站一次接线图生成全网图方法的流程图；

图2为变电站站点按电压等级的金字塔式布局图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，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。

如图1所示，种基于拓扑关系变电站一次接线图生成全网图方法，包括如下步骤：

步骤1)，根据用户选择变电站情况(用户选择的变电站ID信息)读取变电站信息；所述变电站信息包括变电站名称、变电站电压等级、变电站一次接 线图名称、变电站一次接线图图模库信息、变电站的一次接线图和各变电站之间的拓扑关系；

步骤2)，基于变电站电压等级、变电站的一次接线图的宽度和高度在全网图上进行变电站站点布局，获取全网图的高度、宽度和各变电站一次接线图在全网图中的位置坐标；变电站站点布局为根据电压等级等行距地分布变电站站点，自上而下形成金字塔形状(如图2所示)。

具体包括以下步骤：

(201)设置全网图的坐标系，假设变电站电压等级为n，变电站电压等级由高到低依次为S_i，其中i＝0,1,2…n-1，则全网图上有n行变电站一次接线图列表，设n行变电站一次接线图列表的高度分别为H_i，变电站一次接线图列表的行间距为Rh(行间距是为了后面站间联系走线用的，所以每行变电站上下都有，共n+1条行间走线道)，全网图的上下边留白均为Sh，则全网图的高度H为公式(1)所示：

$H=Rh*(n+1)+2*Sh+\underset{i=0}{\overset{n-1}{\&Sigma;}}{H}_i---\left(1\right)$

其中：H表示全网图高度，Rh表示行间距，Sh表示全网图上下边留白高度，H_i表示第i行电压等级变电站一次接线图的高度(H_i取该行变电站一次图中高度最高值)。

(202)设电压等级的变电站有m个，每个变电站的一次接线图的宽度为W_j，j＝0,1,2…m-1，变电站一次接线图之间的间距为Ch，全网图的左右边留白均为Sv，则全网图每行的宽度WH_i为公式(2)所示：

${\mathrm{WH}}_i=Ch(m+1)+2*Sv+\underset{j=0}{\overset{m-1}{\&Sigma;}}{W}_j---\left(2\right)$

其中：WH_i表示第i行的宽度，Ch表示一次接线图之间的列间距，Sv表示全网图左右边留白宽度，W_j表示第j个变电站的一次接线图宽度

则全网图的宽度W为所有WH_i中的最大值：

W＝max(WH_i) (3)

(203)第k行(k>＝0且k<n)第g列(g>＝0且g<m)的变电站一次接线图的左上角坐标值(x,y)分别为：

$x=\frac{W-{\mathrm{WH}}_k}{2}+Sv+Ch*(g+1)+\underset{i=0}{\overset{g-1}{\&Sigma;}}{W}_j---\left(4\right)$

$y=Sh+Rh*(k+1)+\underset{i=0}{\overset{k-1}{\&Sigma;}}{H}_i---\left(5\right)$

其中：x表示第k行第g列变电站一次接线图的x轴上坐标，y表示第k行变电站一次接线图列表的y轴上坐标。

由公式(1)和公式(3)得到全网图的宽度W和高度H，由公式(4)和公式(5)可以得到各个变电站的一次接线图在全网图中的位置坐标(x,y)。

步骤3)，基于变电站的一次接线图上的连接点位置和各变电站一次接线图在全网图中的位置坐标，获取变电站的一次接线图内部各连接点在全网图中的位置坐标，并根据变电站的一次接线图上的连接点的连接信息获得需要相连的连接点对，进而获取所述连接点对的连接路径，修正一次接线图的位置和全网图尺寸；

步骤3)具体包括，

(301)读取变电站的一次接线图上的连接点信息，获取连接点对列表；

每个变电站一次接线图中有多个与其它变电站联络的线路连接点，这些连接点在一次接线图中为一个绘图对象，有相应的坐标，并且还有连接信息表征 连接点连接到的对方连接线点。从各变电站的一次接线图能够读取连接点的坐标和连接点的连接信息，从而得到连接点需要连接的对端连接点信息，这样组成连接点对列表。连接点信息包括连接点ID、坐标、所属变电站、对方连接点ID信息。

(302)获取中心边界连接点；

由于连接点的位置不一定正好在一次图的边界上，因此需要获取边界连接点，即是连接点连接路径的第二坐标点，即连接点跨边界的第一点，也即中心边界连接点。中心边界连接点的位置根据连接点在一次接线图中的位置确定是向上或者向下或者向左或者向右延伸，为了连线不需一次重叠，延伸长度需要超过一次接线图的边界，超过的长度不大于(小于或者等于)行间距Rh或列间距Ch，否则会与隔壁变电站重叠，假设超过一次接线图的边界的超过长度s为Rh/2或Ch/2，则边界连接点在行间距中心或者在列间距中心，所述边界连接点为中心边界连接点。

通过计算连接点行到一次接线图的左、右、上、下四个边的最近距离确定 延伸方向，连接点行到一次接线图的左、右、上、下四个边的哪一个边近就向哪一边延伸。

设连接点的在一次接线图中坐标为(x,y)，一次接线图的宽为W_j、高为H_i，边界连接点超出边界的超过长度为s，判断y(上边)、H_i-y(下边)、x(左边)、W_i-x(右边)四个值中最小值：

如果是y最小则延伸方向向上，边界连接点为(x,-s)，此时取s＝Rh/2；

如果H_i-y最小则延伸方向向下，边界连接点为(x,H_i+s)，此时取s＝Rh/2；

如果是x最小则延伸方向向左，边界连接点为(s,y)，此时取s＝Ch/2；

如果W_i-x最小则延伸方向向右，边界连接点为(W_i+s,y)，此时取s＝Ch/2；

所述边界连点的坐标是相对一次接线图的，在全网图的实际坐标加上一次接线图在全网图中左上角位置坐标进行偏移。

获取所有连接点对应的中心边界连接点，得到中心边界连接点对。

(303)生成中心边界连接点对之间的路径；

假设一个已知的连接点对，现需要生成所述连接点对之间的连接路径，因 为已经得到它们各自的中心边界连接点，那么问题就变成了这个中心边界连接点对之间连接路径的获取。

中心边界连接点对之间连线，必然要走某一条或多条行间距，获取每个中心边界连接点T到上、下最近的行间距中心的路径PTt(T点到上边行间距的路径)、PTb(T点到上边行间距的路径)，每个中心边界连接点T到上、下最近的行间距中心的距离DTt(PTt路径距离)、DTb(PTb路径距离)，获取方法如下：如果点T在一次图中延伸方向是左边或右边，那么上边、下边的路径中各自只有一条直接到行间距中心线的垂直线，距离也垂直线的长度；如果延伸方向在上边，与上边的路径只有T一点，因为T点已经在上边的行间距中心线上了，此时与下边的路径则通过上边行间距与左边或者右边列间距绕行到下边的行间距中心线，采用距离短原则选择左边还是右边；相反如果延伸方向在上边的情况与上一点情况类似。这样每个中心边界点可以获取相应的PTt、PTb和DTt、DTb。

设两个中心边界连接点T1和T2是一个需要连接的中心边界连接点对，T1 点所对应的变电站一次图在全网图中的行数为k1，T2点所对应的变电站一次图在全网图中的行数为k2，且k2>＝k1(不满足，k2>＝k1，T1和T2进行调换)。因为步骤(302)中s取行间距或列间距中心，所以连线路径在行间距中先统一取行间距中心横线，在列间距中连线路径统一取列间距中心坚线。

如果k2＝k1说明两个变电站一接线图在一行中排列，那么只需要在行间距中增加两个点即可行成路径，这里需要选择上是上边的行间距还是下边的行间距，选择原则就是选择连接距离短的那条路径。具体选择方法就是判断DT1t+DT2t和DT1b+DT2b的和的大小，选择和小值为行间距。如果选择上边行间距，那么连接路径为路径PT1t与PT2t两路径合并，反之则连接路径为路径PT1b与PT2b合并。

如果k2-k1＝1，说明k2对应的变电站在k1对应的变电站下一行，这情况连接路径只能通过k1与k2中间的行间距走线，连接路径为T1点下行间距路径PT1b与T2点上行间距路径PT2b合并。

如果k2-k1>1，说明k2对应的变电站在k1对应的变电站下面相隔在于一 行，它们相隔k2-k1-1行，需要从k1行下面的行间距中心线穿越k2-k1-1行变电站后到达k2行上面的行间距中心线。从路径PT1b中最后一点(x1,y1)向下向路径PT2t的最后点(x2,y2)搜索，如果x2>x1说明目标点在右边，就是在y1这行间距中心线上向右找到第一个可以通行的列间距，相反，如果x2<x1说明目标点在左边，在y1这行间距中心线上向左找到第一个列间距，列间距位置可以通过各变电站一次图位置来确定，设找到的列间距中心线x坐标为x1’，那么在连接路径中增加一个点(x1’,y1)。接下来再向下面一行搜索，新的x1＝x1’，设新的y1＝y1’，再根据新的点(x1’,y1’)用上述方法向点(x2,y2)搜索，直到新的y1＝y2，合并路径PT2t，即可得到连接路径，生成所有中心边界连接点对的连接路径。

(304)中心边界连接点对的连接路径重叠修正；

步骤(304)生成的连接路径，所有的路径都是通过各行间距中心线和列间距中心线，这样如果有走同一行间距或列间距的路径，这些路径就会重叠在一起，这样就需要将这些重叠的路径分开，并根据重叠数目修正新的行间距和列间距，这样最终得到新的修正后的各变电站的布局位置、间距以及全网图的长 宽尺寸，同时还要修正各连接路径。

具体方法：

A、统计所有行间距中重叠的路径数目，n行变电站一次接线图，共有n+1个行间距，设M_r，其中r＝0,1,2…n，表示第r个行间距中重叠路径数目；假设每一路径在行间距中占用高度为dth，那么第r个行间距的高度就是Rh_r＝(M_r+1)*dth，当M_r＝0时，为相同dth高度，则全网图的修正后总高度H’重新计算得到：

$H^{\&prime;}=2*Sh+\underset{r=0}{\overset{n}{\&Sigma;}}\left(\right(M_r+1)*dth)+\underset{i=0}{\overset{n-1}{\&Sigma;}}{H}_i---\left(6\right)$

其中：H’表示全网图修正后高度，M_r表示第r个行间距中重叠路径数目，dth表示每一条路径在行间距中占用高度，Sh表示全网图上边、下边留白高度，H_i表示第i行电压等级变电站一次图的高度。

B、统计所有变电站行中列间距中的重叠的路径数目，设第i行中变电站数目为m个，那么列间距就有m+1个，设M_q，表示第q个列间距中重叠路径数目，其中q＝0,1,2…m。同样，如果每一路径在列间距中占用宽度为dtw，第q个 列间距的宽度就是Ch_q＝(M_q+1)*dtw，则第i行的变电站一次接线图修正后总宽度重新计算得到：

${\mathrm{WH}}_i^{\&prime;}=2*Sv+\underset{q=0}{\overset{m}{\&Sigma;}}\left(\right(M_q+1)*dtw)+\underset{j=0}{\overset{m-1}{\&Sigma;}}{W}_j---\left(7\right)$

其中：WH_i'表示第i行的修正后的宽度，M_q表示第q个列间距中重叠路径数目，dtw表示每一条路径在列间距中占用宽度，Sv表示全网图左边、右边留白宽度，W_j表示第j个变电站的一次接线图宽度。

全网图的修正宽度W'为所有WH_i'中最大值，即：

W′＝max(WH_i′) (8)

获取第k行(k>＝0且k<n)第g列(g>＝0且g<m)的变电站一次图的左上角坐标值修正后值(x’,y’)：

$x^{\&prime;}=\frac{W^{\&prime;}-{{\mathrm{WH}}_k}^{\&prime;}}{2}+Sv+\underset{j=0}{\overset{g}{\&Sigma;}}\left(\right(M_j+1)*dtw)+\underset{j=0}{\overset{g-1}{\&Sigma;}}{W}_j---\left(9\right)$

$y^{\&prime;}=Sh+\underset{i=0}{\overset{k}{\&Sigma;}}\left(\right(M_i+1)*dth)+\underset{i=0}{\overset{k-1}{\&Sigma;}}{H}_i---\left(10\right)$

C、修正各连接路径；

根据每个变电站的位置坐标修改值(x’,y’)，则对每个连接点只坐标只需偏移(x’-x,y’-y)即可得到新的坐标值，对于每一个行间距中的路径同时调整，每一行移动到占用dth高度的坐标上来，每个列间距中的路径调整x轴坐标使其移动到占dtw宽度的坐标上来。本步骤解决路径重叠问题。

步骤4)，基于修正后的全网图尺寸生成全网图，并将各变电站一次接线图显示到全网图对应位置上，生成可视化全网图。

步骤3)所述的变电站站点连线路径计算为按照一次接线图的连接点对象及连接信息获取连接点对象的连接点对，然后通过每个连接点获取其中心边界连接点，通过中心边界连接点获取连接点对的中心边界连接点的连接路径，再修正重叠的连接路径。

本领域内的技术人员可以对本发明进行改动或变型的设计但不脱离本发明的思想和范围。因此，如果本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同的技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种基于拓扑关系变电站一次接线图生成全网图方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)，根据用户选择变电站情况读取变电站信息；所述变电站信息包括变电站名称、变电站电压等级、变电站一次接线图名称、变电站一次接线图图模库信息、变电站的一次接线图和各变电站之间的拓扑关系；

步骤2)，基于变电站电压等级、变电站的一次接线图的宽度和高度在全网图上进行变电站站点布局，获取全网图的高度、宽度和各变电站一次接线图在全网图中的位置坐标；

步骤3)，基于变电站的一次接线图上的连接点位置和各变电站一次接线图在全网图中的位置坐标，获取变电站的一次接线图内部各连接点在全网图中的位置坐标，并根据变电站的一次接线图上的连接点的连接信息获得需要相连的连接点对，进而获取所述连接点对的连接路径，修正一次接线图的位置和全网图尺寸；

步骤4)，基于修正后的全网图尺寸生成全网图，并将各变电站一次接线图显示到全网图对应位置上，生成可视化全网图。

2.根据权利要求1所述的基于拓扑关系变电站一次接线图生成全网图方法，其特征在于，

步骤2)所述变电站站点布局为根据电压等级等行距地分布变电站站点，自上而下形成金字塔形状。

3.根据权利要求1所述的基于拓扑关系变电站一次接线图生成全网图方法，其特征在于，

步骤2)具体包括以下步骤：

(201)设置全网图的坐标系，假设变电站电压等级为n，变电站电压等级由高到低依次为S_i，其中i＝0,1,2…n-1，则全网图上有n行变电站一次接线图列表，设n行变电站一次接线图列表的高度分别为H_i，变电站一次接线图列表的行间距为Rh，全网图的上下边留白均为Sh，则全网图的高度H为公式(1)所示：

$H=Rh*(n+1)+2*Sh+\underset{i=0}{\overset{n-1}{\&Sigma;}}{H}_i---\left(1\right)$

其中：H表示全网图高度，Rh表示行间距，Sh表示全网图上下边留白高度，H_i表示第i行电压等级变电站一次接线图的高度；

(202)设电压等级的变电站有m个，每个变电站的一次接线图的宽度为W_j，j＝0,1,2…m-1，变电站一次接线图之间的间距为Ch，全网图的左右边留白均为Sv，则全网图每行的宽度WH_i为公式(2)所示：

${\mathrm{WH}}_i=Ch(m+1)+2*Sv+\underset{j=0}{\overset{m-1}{\&Sigma;}}{W}_j---\left(2\right)$

其中：WH_i表示第i行的宽度，Ch表示一次接线图之间的列间距，Sv表示全网图左右边留白宽度，W_j表示第j个变电站的一次接线图宽度；

则全网图的宽度W为所有WH_i中的最大值：

W＝max(WH_i) (3)

(203)第k行第g列的变电站一次接线图的左上角坐标值(x,y)分别为：

$x=\frac{W-{\mathrm{WH}}_k}{2}+Sv+Ch*(g+1)+\underset{i=0}{\overset{g-1}{\&Sigma;}}{W}_j---\left(4\right)$

$y=Sh+Rh*(k+1)+\underset{i=0}{\overset{k-1}{\&Sigma;}}{H}_i---\left(5\right)$

其中：x表示第k行第g列变电站一次接线图的x轴上坐标，y表示第k行变电站一次接线图列表的y轴上坐标。

4.根据权利要求1所述的基于拓扑关系变电站一次接线图生成全网图方法，其特征在于，

步骤3)具体包括以下步骤，

(301)读取变电站的一次接线图上的连接点信息，获取连接点对列表；

(302)获取中心边界连接点；

中心边界连接点的位置根据连接点在一次接线图中的位置确定是向上或者向下或者向左或者向右延伸，延伸长度超过一次接线图的边界，超过的长度小于或者等于行间距Rh或列间距Ch，假设超过一次接线图的边界的超过长度s为Rh/2或Ch/2，则边界连接点在行间距中心或者在列间距中心，所述边界连接点为中心边界连接点；

通过计算连接点行到一次接线图的左、右、上、下四个边的最近距离确定延伸方向；

设连接点的在一次接线图中坐标为(x,y)，一次接线图的宽为W_j、高为H_i，边界连接点超出边界的超过长度为s，判断y、H_i-y、x、W_i-x四个值中最小值：

如果是y最小则延伸方向向上，边界连接点为(x,-s)，此时取s＝Rh/2；

如果H_i-y最小则延伸方向向下，边界连接点为(x,H_i+s)，此时取s＝Rh/2；

如果是x最小则延伸方向向左，边界连接点为(s,y)，此时取s＝Ch/2；

如果W_i-x最小则延伸方向向右，边界连接点为(W_i+s,y)，此时取s＝Ch/2；

所述边界连点的坐标是相对一次接线图的，在全网图的实际坐标加上一次接线图在全网图中左上角位置坐标进行偏移；

获取所有连接点对应的中心边界连接点，得到中心边界连接点对；

(303)生成中心边界连接点对之间的路径；

中心边界连接点对之间连线，获取每个中心边界连接点T到上、下最近的行间距中心的路径PTt、PTb，每个中心边界连接点T到上、下最近的行间距中心的距离DTt、DTb；

设两个中心边界连接点T1和T2为一个待连接的中心边界连接点对，T1点所对应的变电站一次图在全网图中的行数为k1，T2点所对应的变电站一次图在全网图中的行数为k2，且k2>＝k1；

如果k2＝k1说明两个变电站一次接线图在一行中排列，基于选择连接距离最短的路径选择原则选择上是上边的行间距还是下边的行间距，判断DT1t+DT2t和DT1b+DT2b的和的大小，选择和小值为行间距；如果选择上边行间距，那么连接路径为路径PT1t与PT2t两路径合并，反之则连接路径为路径PT1b与PT2b合并；

如果k2-k1＝1，通过k1与k2中间的行间距走线，连接路径为T1点下行间距路径PT1b与T2点上行间距路径PT2b合并；

如果k2-k1>1，从k1行下面的行间距中心线穿越k2-k1-1行变电站后到达k2行上面的行间距中心线，从路径PT1b中最后一点(x1,y1)向下向路径PT2t的最后点(x2,y2)搜索，如果x2>x1说明目标点在右边，就是在y1这行间距中心线上向右找到第一个可以通行的列间距，相反，如果x2<x1说明目标点在左边，在y1这行间距中心线上向左找到第一个列间距，列间距位置可以通过各变电站一次图位置来确定，设找到的列间距中心线x坐标为x1’，那么在连接路径中增加一个点(x1’,y1)；设新的x1＝x1’，新的y1＝y1’，再根据新的点(x1’,y1’)向点(x2,y2)搜索，直到新的y1＝y2，合并路径PT2t，得到连接路径，生成所有中心边界连接点对的连接路径；

(304)中心边界连接点对的连接路径重叠修正；

步骤(304)生成的连接路径，所有的路径都是通过各行间距中心线和列间距中心线，得到新的修正后的各变电站的布局位置、间距以及全网图的长宽尺寸，同时修正各连接路径。

5.根据权利要求4所述的基于拓扑关系变电站一次接线图生成全网图方法，其特征在于，

步骤(304)具体包括以下步骤：

A、统计所有行间距中重叠的路径数目，n行变电站一次接线图，共有n+1个行间距，设M_r表示第r个行间距中重叠路径数目，其中r＝0,1,2…n；假设每一路径在行间距中占用高度为dth，那么第r个行间距的高度为Rh_r＝(M_r+1)*dth，当M_r＝0时，为相同dth高度，则全网图的修正后总高度H’重新计算得到：

$H^{\&prime;}=2*Sh+\underset{r=0}{\overset{n}{\&Sigma;}}\left(\right(M_r+1)*dth)+\underset{i=0}{\overset{n-1}{\&Sigma;}}{H}_i---\left(6\right)$

其中：H’表示全网图修正后高度，M_r表示第r个行间距中重叠路径数目，dth表示每一条路径在行间距中占用高度，Sh表示全网图上边、下边留白高度，H_i表示第i行电压等级变电站一次图的高度；

B、统计所有变电站行中列间距中的重叠的路径数目，设第i行中变电站数目为m个，那么列间距就有m+1个，设M_q表示第q个列间距中重叠路径数目，其中q＝0,1,2…m；假设每一路径在列间距中占用宽度为dtw，第q个列间距的宽度就是Ch_q＝(M_q+1)*dtw，则第i行的变电站一次接线图修正后总宽度重新计算得到：

${\mathrm{WH}}_i^{\&prime;}=2*Sv+\underset{q=0}{\overset{m}{\&Sigma;}}\left(\left(M_q+1\right)*dtw\right)+\underset{j=0}{\overset{m-1}{\&Sigma;}}{W}_j---\left(7\right)$

其中：WH_i'表示第i行的修正后的宽度，M_q表示第q个列间距中重叠路径数目，dtw表示每一条路径在列间距中占用宽度，Sv表示全网图左边、右边留白宽度，W_j表示第j个变电站的一次接线图宽度；

全网图的修正宽度W'为所有WH_i'中最大值，即：

W′＝max(WH_i′) (8)

获取第k行第g列变电站一次接线图的左上角修正后坐标为(x’,y’)：

$x^{\&prime;}=\frac{W^{\&prime;}-{{\mathrm{WH}}_k}^{\&prime;}}{2}+Sv+\underset{j=0}{\overset{g}{\&Sigma;}}\left(\right(M_j+1)*dtw)+\underset{j=0}{\overset{g-1}{\&Sigma;}}{W}_j---\left(9\right)$

$y^{\&prime;}=Sh+\underset{i=0}{\overset{k}{\&Sigma;}}\left(\right(M_i+1)*dth)+\underset{i=0}{\overset{k-1}{\&Sigma;}}{H}_i---\left(10\right)$

C、修正各连接路径；

根据每个变电站的位置坐标修改值(x’,y’)，对每个连接点只坐标偏移(x’-x,y’-y)得到新的坐标值，对于每一个行间距中的路径同时调整，每一行移动到占用dth高度的坐标，每个列间距中的路径调整x轴坐标移动到占dtw宽度的坐标。