CN106557601A - 一种输电线路仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种输电线路仿真方法，该方法将基于CAD的场景构建技术及基于GIS的场景构建技术结合起来，利用软件工程工厂设计模式和反射机制，通过工厂创建一个静态对象，通过反射在运行时获得该对象的程序集、模块、类型、字段、属性、方法和事件，通过对类型动态实例化，利用基于.NET反射机制下的工厂模式技术，形成CAD和GIS设计场景的联动及切换。本发明提出的方法能够弥补传统架空输电线路设计中的不足，使排杆布线更加直观，平断面图的绘制更加科学。将架空线路设计和地理信息系统两个方面的内容紧密结合起来，使输电线路设计科学化、规范化、集成化，使架空线路的设计能够符合电网大规模发展的需要。

Description

一种输电线路仿真方法

技术领域

本发明涉及输电线路仿真领域，具体涉及一种输电线路仿真方法。

背景技术

电力系统建设是国家及地区国民经济发展规划的重要组成部分；建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配，减少总装机容量，节省动力设施投资，且有利于地区能源资源的合理开发利用，更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需要。电力系统的出现，使用高效、无污染、使用方便、易于控制的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。而电力系统的规模和技术高低已成为一个国家经济发展水平的标志之一。随着我国经济的发展和社会对能源需求的增长，现代电力系统发展很快，不断扩大和网络化，网络拓扑结构越来越复杂。因此，电力工业对计算机仿真软件的要求也越来越高动态地对系统进行仿真，对电力工业具有很好的实践意义。

在传统的输电线路设计中，路径选择，杆塔定位等设计步骤，普遍是在CAD场景或GIS场景中单独进行的。在单独的CAD或GIS场景中进行线路排塔设计，往往会造成排塔过程不够直观，平断面图绘制出现偏差等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的一种输电线路仿真方法，该方法能够弥补传统架空输电线路设计中的不足，使排杆布线更加直观，平断面图的绘制更加科学。将架空线路设计和地理信息系统两个方面的内容紧密结合起来，使输电线路设计科学化、规范化、集成化，使架空线路的设计能够符合电网大规模发展的需要。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种输电线路仿真方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1.将程序语言中的反射机制加入工厂设计模式，得到类工厂设计模式；

步骤2.根据所述类工厂设计模式,关联CAD设计场景及GIS设计场景；

步骤3.根据所述类工厂设计模式，在关联后CAD设计场景及GIS设计场景中仿真输电线路路径；

步骤4.根据所述类工厂设计模式，在关联后CAD设计场景及GIS设计场景中仿真输电线路杆塔排位。

优选的，所述步骤1包括：

1-1.服务端将对象以基类类型的方式返回客户端，并对客户端屏蔽对象的创建细节；

1-2.客户端接收抽象工厂类信息，实现面向接口编程。

优选的，所述步骤1中的类工厂操作方法包括：

a.将所有产品类放在一个类库中，且每个产品类对应一个取得操作类型的静态方法；

b.类工厂调用所述静态方法，获取其支持的所有操作组合字符串；

c.所述类工厂维护一个哈希表，所述哈希表的键为操作的类型名称，所述哈希表的值为对应产品的类型；当所述对象初始化时，则在所述类库中搜索并调用所述静态方法，得到操作组合的键值序列；

d.将所述操作组合映射为产品的类型，并用反射机制中的调用函数调用所述产品类的构造函数，构造并返回最终产品。

优选的，所述步骤2包括：

将CAD设计场景中的操作和GIS设计场景中的操作封装为一个统一的产品类，以关联所述CAD设计场景及GIS设计场景，使得CAD设计场景或GIS设计场景中的数 据及操作均反射至另一个场景中，并使得所述产品类实现统一的操作和统一的数据。

优选的，所述步骤3包括：

3-1.在GIS设计场景中的三维GIS平台上绘制线路路径图，并记录线路路径经过地点的断面坐标；

3-2.根据所述断面坐标生成产品类，通过所述反射机制将所述断面坐标的信息发送给所述CAD设计场景中的CAD平台；

3-3.在所述CAD平台上，根据所述断面坐标的信息绘制输电线路的断面图。

优选的，所述步骤4包括：

在所述CAD平台中的二维平断面图基础上仿真输电线路杆塔排位，或在GIS平台中的路径图基础上仿真输电线路杆塔排位；其中，两个平台的立塔的删除、移动或升高的操作均同步联动，且数据同步且相同。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种输电线路仿真方法，该方法将基于CAD的场景构建技术及基于GIS的场景构建技术结合起来，利用软件工程工厂设计模式和反射机制，通过工厂创建一个静态对象，通过反射在运行时获得该对象的程序集、模块、类型、字段、属性、方法和事件，通过对类型动态实例化，利用基于.NET反射机制下的工厂模式技术，形成CAD和GIS设计场景的联动及切换。本发明提出的方法能够弥补传统架空输电线路设计中的不足，使排杆布线更加直观，平断面图的绘制更加科学。将架空线路设计和地理信息系统两个方面的内容紧密结合起来，使输电线路设计科学化、规范化、集成化，使架空线路的设计能够符合电网大规模发展的需要。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：

1、本发明所提供的技术方案中，能够弥补传统架空输电线路设计中的不足，使排杆布线更加直观，平断面图的绘制更加科学。将架空线路设计和地理信息系统两个方面的内容紧密结合起来，使输电线路设计科学化、规范化、集成化，使架空线路的设计能够符合电网大规模发展的需要。

2、本发明所提供的技术方案，通过CAD场景和GIS场景的联动及切换，实现数据 在CAD和GIS场景中的无缝连接及快速切换，能够保证设计数据的一致性、同步性和准确性；进而保证了输电线路在电网中准确及有效的使用，提高了电网运行的可靠性。

3、本发明提供的技术方案，在电力系统中应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1是本发明的一种输电线路仿真方法的流程图；

图2是本发明的仿真方法的步骤1的流程图；

图3是本发明的仿真方法的步骤3的流程图；

图4是本发明的一种输电线路仿真方法的具体应用例中的类工厂模式下客户端创建对象的序列图；

图5是本发明的仿真方法的具体应用例中的操作与产品的组合关系静态结构图；

图6是本发明的仿真方法的具体应用例中的产品工厂类示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种输电线路仿真方法，方法包括如下步骤：

步骤1.将程序语言中的反射机制加入工厂设计模式，得到类工厂设计模式；

步骤2.根据类工厂设计模式,关联CAD设计场景及GIS设计场景；

步骤3.根据类工厂设计模式，在关联后CAD设计场景及GIS设计场景中仿真输电线路路径；

步骤4.根据类工厂设计模式，在关联后CAD设计场景及GIS设计场景中仿真输电线路杆塔排位。

如图2所示，步骤1中的类工厂设计模式包括：

1-1.服务端将对象以基类类型的方式返回客户端，并对客户端屏蔽对象的创建细节；

1-2.客户端接收抽象工厂类信息，实现面向接口编程。

其中，步骤1中的类工厂的操作方法包括：

a.将所有产品类放在一个类库中，且每个产品类均对应一个取得操作类型的静态方法；

b.类工厂调用静态方法，获取其支持的所有操作组合字符串；

c.类工厂维护一个哈希表，哈希表的键为操作的类型名称，哈希表的值为对应产品的类型；当对象初始化时，则在类库中搜索并调用静态方法，得到操作组合的键值序列；

d.将操作组合映射为产品的类型，并用反射机制中的调用函数调用产品类的构造函数，构造并返回最终产品。

其中，步骤2包括：

将CAD设计场景中的操作和GIS设计场景中的操作封装为一个统一的产品类，以关联CAD设计场景及GIS设计场景，使得CAD设计场景或GIS设计场景中的数据及操作均反射至另一个场景中，并使得产品类实现统一的操作和统一的数据。

如图3所示，步骤3包括：

3-1.在GIS设计场景中的三维GIS平台上绘制线路路径图，并记录线路路径经过地点的断面坐标；

3-2.根据断面坐标生成产品类，通过反射机制将断面坐标的信息发送给CAD设计场景中的CAD平台；

3-3.在CAD平台上，根据断面坐标的信息绘制输电线路的断面图。

其中，步骤4包括：

在CAD平台中的二维平断面图基础上仿真输电线路杆塔排位，或在GIS平台中的路径图基础上仿真输电线路杆塔排位；其中，两个平台的立塔的删除、移动或升高的操作均同步联动，且数据同步且相同。

本发明提供一种输电线路仿真方法的具体应用例：

1.反射机制下的类工厂模式

工厂模式是把客户端模块与服务端模块有效解耦的模式之一。在传统的工厂模式中，由于开发语言的限制，服务端与工厂类的耦合度相当高。

而在.NET下的反射机制的引入，使得工厂模式不再需要传统的继承方法就能够构造新的产品。在反射机制下的类工厂模式，实现服务端与工厂类彻底解耦。

1-1.类工厂设计模式

在构造面向对象系统时，为降低模块之间的耦合度，需要通过面向接口，而不是面向实现编程。要做到面向接口编程，一个很重要的手段就是对调用者(客户)隐藏被调用方(服务)的类型信息。服务端的内部类型可以独立于客户端而变化，只要新的类型也实现了原先的接口，客户端依然可以一致地调用服务端的接口。

如图4所示，在服务端内部对象创建的原料是来自客户端的情况下，如果还想对客户端隐藏服务端内部对象的类型信息，必须采用类工厂的方式实现。让客户端仅仅知道抽象工厂类，并把产品以基类类型返回给客户端，把对象的创建细节对客户端完全屏蔽。

1-2..NET下的反射机制

反射是.NET的重要机制。具体来说，反射是在运行时动态分析、操纵和创建对象的机制。在没有反射机制的帮助下进行编码时，只能编写已知对象的方法、属性、事件 等内容。而反射却可以使程序员编写在编译时未知或只有运行时才能知道的信息。通过反射可以得到一个给定程序集的所有类型列表，包括它们的方法、字段、属件、事件等。

在应用程序中，程序集包含模块，而模块包含类型，类型又包含成员。它们可以利用命名空间System.Reflecton中的类进行检索。

反射提供了封装程序集、模块和类型的对象。它分别由System.Reflection.Assembly类、System.Reflecton.Module类和System.Type类的实例表示。System.Reflection.Assembly类提供了对存储在程序集中全部元数据的访问；System.Reflection.Module类提供了模块的程序集及模块中类的信息；System.Type类是一个抽象类，可以用来表示类、接口、数组、值类型、枚举、指针等。它用来完成全部的反射操作。

2.CAD与GIS设计场景联动分析

在CAD设计场景和GIS设计场景中分别进行立塔、移动塔、删除塔等操作时，对于计算机来说，在两种场景中的操作是两种不同的操作，将在CAD设计场景中的操作定义为AbstractOperationA类，将在GIS设计场景中的操作定义为AbstractOperationB类，而在这两个场景中的不同操作(立塔，移动塔等)则位对应类的具体子类，分别为ConcreteOperationA和ConcreteOperationB。

如图5所示，在实际的输电线路排塔设计中，在CAD或是GIS设计场景中的操作和数据互联共同，将通过反射机制来使之关联，无论是在哪一场景中的操作和数据都会反射到另一个场景中，这就需要将AbstractOperationA和AbstractOperationB封装为一个统一的产品类AbstractProduct(这个产品类即为一个统一的操作)，使之实现不论内部操作或数据如何变化，工厂都可以构造出新的产品对象，即实现一个统一的操作和统一的数据。

3.基于反射机制的工厂模式

3-1.如图6所示，工厂类的主要接口是Create(object[]operation)，接口的输入参数是操作数组，返回AbstractProduct类型的对象。接口的主要作用是创建一个统一的操作(包括了CAD中的操作和GIS中的操作)。

3-2.类工厂的设计方案

a.所有产品类放在同一个类库项目中，以便后续步骤搜索，每个产品类实现一个取得操作类型的静态方法GetHashKeys，该方法由工厂类调用，以取得其支持的所有操作组合字符串。

b.工厂维护一个哈希表，键由操作的类型名称(strinS类型)组成，值是对应产品的类型(Qype类型)。当工厂对象初始化时，在产品库中搜索有名称为GetHashKeys的静态方法，并调用，得到操作组合的键值序列。

c.实现Create接口：

该步骤把操作的组合映射为产品的类型，并用反射机制中的Activator.CreateInstance函数调用产品类的构造函数，构造合适的产品返回。

4.线路路径-断面图切换

通过工厂设计模式和反射机制的结合，应用于CAD及GIS设计场景中，实现了两个设计场景的联动。设计人员可以在GIS设计场景中绘制线路路径；常勘测人员会在线路路径沿线进行测量并绘制线路平断面图。

GIS设计场景实际包含了地形的全部信息，包括断面图需要的断面地形信息。只要在GIS平台的线路路径上，沿路径沿线进行“切割”，即可得到线路的断面图。因此在三维GIS平台和CAD平台之间，通过“工厂+反射”的方法，加入了线路路径-平断面图联动功能，能够节省设计时间，提高效率。

具体步骤如下：

4-1.在三维GIS平台中，记录线路路径经过地点的断面坐标；

4-2.生成产品类，通过反射机制将断面坐标信息传给CAD平台；

4-3.CAD平台利用坐标信息绘制断面图；

5.排塔联动：

在以往的排塔设计中，排塔通常在二维平台中完成，若能够将二维和三维GIS平台的优势结合起来，可以使排塔工作更便捷直观，提高设计效率。设计人员可以在CAD 平台中的二维平断面图基础上进行排塔，或者在GIS平台中的路径图基础上进行排塔，两个平台的立塔，删除，移动，升高等操作都能够同步联动，数据完全一致。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种输电线路仿真方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1.将程序语言中的反射机制加入工厂设计模式，得到类工厂设计模式；

步骤2.根据所述类工厂设计模式,关联CAD设计场景及GIS设计场景；

步骤3.根据所述类工厂设计模式，在关联后CAD设计场景及GIS设计场景中仿真输电线路路径；

步骤4.根据所述类工厂设计模式，在关联后CAD设计场景及GIS设计场景中仿真输电线路杆塔排位。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：

1-1.服务端将对象以基类类型的方式返回客户端，并对客户端屏蔽对象的创建细节；

1-2.客户端接收抽象工厂类信息，实现面向接口编程。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤1中的类工厂操作方法包括：

a.将所有产品类放在一个类库中，且每个产品类对应一个取得操作类型的静态方法；

b.类工厂调用所述静态方法，获取其支持的所有操作组合字符串；

c.所述类工厂维护一个哈希表，所述哈希表的键为操作的类型名称，所述哈希表的值为对应产品的类型；当所述对象初始化时，则在所述类库中搜索并调用所述静态方法，得到操作组合的键值序列；

d.将所述操作组合映射为产品的类型，并用反射机制中的调用函数调用所述产品类的构造函数，构造并返回最终产品。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：

将CAD设计场景中的操作和GIS设计场景中的操作封装为一个统一的产品类，以关联所述CAD设计场景及GIS设计场景，使得CAD设计场景或GIS设计场景中的数据及操作均反射至另一个场景中，并使得所述产品类实现统一的操作和统一的数据。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：

3-1.在GIS设计场景中的三维GIS平台上绘制线路路径图，并记录线路路径经过地点的断面坐标；

3-2.根据所述断面坐标生成产品类，通过所述反射机制将所述断面坐标的信息发送给所述CAD设计场景中的CAD平台；

3-3.在所述CAD平台上，根据所述断面坐标的信息绘制输电线路的断面图。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤4包括：

在所述CAD平台中的二维平断面图基础上仿真输电线路杆塔排位，或在GIS平台中的路径图基础上仿真输电线路杆塔排位；其中，两个平台的立塔的删除、移动或升高的操作均同步联动，且数据同步且相同。