CN106650161B - 基于电网gis的电气单线图成图方法及其系统 - Google Patents

基于电网gis的电气单线图成图方法及其系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于电网GIS的电气单线图成图方法及其系统，方法包括：从电网地理信息系统中获取电网设备的馈线信息，并将其保存至内存数据库，所述馈线信息包括属性数据和拓扑模型；若电网地理信息系统中的馈线信息发生异动，则获取增量数据；根据所述增量数据，同步修改内存数据库中的馈线信息；获取成图所需的馈线信息，生成电气单线图。通过自动获取馈线信息，提高在电气单线图成图过程中获取所需馈线信息的速度；通过异动同步设置，无需用户对其进行二次同步；通过自动成图的方式，减少人工或半工操作，整体上提高电气单线图建模工作的效率及质量。

Description

基于电网GIS的电气单线图成图方法及其系统
技术领域
本发明涉及电网地理信息系统领域，尤其涉及一种基于电网GIS的电气单线图成图方法及其系统。
背景技术
电网地理信息系统(电网GIS系统)是采用地理信息技术管理输电、变电、配电和低压电网的专业信息系统，实现电网资源的结构化管理和图形化展现，实现电网的图形管理、属性维护、电网分析等业务功能。
在日常的运检、调度业务中，若电网线路的变更、新增线路或设备新投等异动，都将相应的在电网信息系统中重新启动对应电气单线图的建模维护工作，而这一工作需要大量的时间、精力来实现，其工作效率很低。在现有技术的电网信息系统中，电气单线图采用人工或半自动建模的方式，工作量较大。在电气单线图的建模工作中若能利用电网GIS提高单线图的自动成图速度，便能相应的提高电气接线建模的整体工作效率，实现双赢的效果。
在公开号为CN105488269A的中国专利公开文件中，提出了一种基于CIM模型的输配电网自动成图系统，但该方案无法实时获取电网地理信息系统中发生异动的数据，且只能用特殊的排布算法进行电气图的排布，通用性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种基于电网GIS的电气单线图成图方法及其系统，实现电气单线图的快速成图，且提高成图质量。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于电网GIS的电气单线图成图方法，包括：
从电网地理信息系统中获取电网设备的馈线信息，并将其保存至内存数据库，所述馈线信息包括属性数据和拓扑模型；
若电网地理信息系统中的馈线信息发生异动，则获取增量数据；
根据所述增量数据，同步修改内存数据库中的馈线信息；
获取成图所需的馈线信息，生成电气单线图。
本发明还涉及一种基于电网GIS的电气单线图成图系统，包括：
第一获取模块，用于从电网地理信息系统中获取电网设备的馈线信息，并将其保存至内存数据库，所述馈线信息包括属性数据和拓扑模型；
第二获取模块，用于若电网地理信息系统中的馈线信息发生异动，则获取增量数据；
同步模块，用于根据所述增量数据，同步修改内存数据库中的馈线信息；
生成模块，用于获取成图所需的馈线信息，生成电气单线图。
本发明的有益效果在于：通过在电网GIS中已有的电网接线设备信息的基础上自动进行拓扑模型和属性数据的抽取，保证电网设备属性及拓扑关系等相关信息的准确性，同时能够提高在电气单线图成图过程中获取所需馈线信息的速度；通过异动同步设置，能够在日常运检和调度业务中，在电网线路的变更、新增线路或设备新投时自动完成馈线信息的实时同步，无需用户对其进行二次同步；同时通过自动成图的方式，减少电气单线图建模过程中用户的人工或半工操作，减少建模过程的工作量，整体上提高电气单线图建模工作的效率及质量。
附图说明
图1为本发明一种基于电网GIS的电气单线图成图方法的流程图；
图2为本发明实施例一的方法流程图；
图3为本发明实施例二步骤S1的流程图；
图4为本发明实施例三的流程图；
图5为本发明一种基于电网GIS的电气单线图成图系统的结构示意图；
图6为本发明实施例四的系统结构示意图。
标号说明：
1、第一获取模块；2、第二获取模块；3、同步模块；4、生成模块；
5、创建模块；11、搜索单元；12、第一存储单元；13、第二存储单元；
41、第一获取单元；42、第二获取单元；43、第三获取单元；
44、简化单元；45、生成单元。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
本发明最关键的构思在于：通过在电网GIS系统中已有的电网接线设备信息的基础上自动进行拓扑模型和属性数据的抽取，并自动生成电气单线图。
请参阅图1，一种基于电网GIS的电气单线图成图方法，包括：
从电网地理信息系统中获取电网设备的馈线信息，并将其保存至内存数据库，所述馈线信息包括属性数据和拓扑模型；
若电网地理信息系统中的馈线信息发生异动，则获取增量数据；
根据所述增量数据，同步修改内存数据库中的馈线信息；
获取成图所需的馈线信息，生成电气单线图。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：可整体上提高电气单线图建模工作的效率及质量。
进一步地，所述“从电网地理信息系统中获取电网设备的馈线信息，并将其保存至内存数据库，所述馈线信息包括属性数据和拓扑模型”具体为：
在电网地理信息系统中，以变电站馈线出线开关作为搜索起点，根据电网设备之间的拓扑关系通过广度优先算法搜索至所有的线路末端、变压器、用户站或联络开关，得到电网设备的馈线信息，所述馈线信息包括属性数据和拓扑模型；
将所述属性数据按照CIM模型转换为面向对象的内存数据库模式进行存储；
将所述拓扑模型按照图数据结构转换为内存对象，并存储至内存数据库。
由上述描述可知，可在保证数据完整性的同时实现高效存储，数据存储和访问的效率高，也很好地保证了存储的一致性。
进一步地，所述“获取成图所需的馈线信息，生成电气单线图”之前，进一步包括：
创建按照馈线粒度的属性查询接口和拓扑查询接口。
进一步地，所述“获取成图所需的馈线信息”具体为：
获取成图所需的馈线编号；
根据所述馈线编号，获取对应馈线下线路的线路编号以及电站的电站编号；
根据所述线路编号和电站编号，通过所述属性查询接口和拓扑查询接口获取所述线路和电站下的电网设备的属性数据和拓扑模型，得到成图所需的馈线信息。
由上述描述可知，通过标准的属性访问接口和拓扑查询接口可快速构建自动成图所需要的馈线信息，无需再进行二次拓扑搜索，大大地提高了电气单线图成图的效率；同时也保证了馈线信息的标准格式，为不同的单线图排布算法提供了统一的输入源。
进一步地，所述“生成电气单线图”具体为：
根据预设的过滤条件，简化所述馈线信息；
根据所述馈线信息，通过单线图排布算法生成电气单线图。
由上述描述可知，通过过滤掉非关键类型设备，简化馈线信息，从而使得电气单线图更加简单美观。
请参照图5，本发明还提出一种基于电网GIS的电气单线图成图系统，包括：
第一获取模块，用于从电网地理信息系统中获取电网设备的馈线信息，并将其保存至内存数据库，所述馈线信息包括属性数据和拓扑模型；
第二获取模块，用于若电网地理信息系统中的馈线信息发生异动，则获取增量数据；
同步模块，用于根据所述增量数据，同步修改内存数据库中的馈线信息；
生成模块，用于获取成图所需的馈线信息，生成电气单线图。
进一步地，所述第一获取模块包括：
搜索单元，用于在电网地理信息系统中，以变电站馈线出线开关作为搜索起点，根据电网设备之间的拓扑关系通过广度优先算法搜索至所有的线路末端、变压器、用户站或联络开关，得到电网设备的馈线信息，所述馈线信息包括属性数据和拓扑模型；
第一存储单元，用于将所述属性数据按照CIM模型转换为面向对象的内存数据库模式进行存储；
第二存储单元，用于将所述拓扑模型按照图数据结构转换为内存对象，并存储至内存数据库。
进一步地，还包括：
创建模块，用于创建按照馈线粒度的属性查询接口和拓扑查询接口。
进一步地，所述生成模块包括：
第一获取单元，用于获取成图所需的馈线编号；
第二获取单元，用于根据所述馈线编号，获取对应馈线下线路的线路编号以及电站的电站编号；
第三获取单元，用于根据所述线路编号和电站编号，通过所述属性查询接口和拓扑查询接口获取所述线路和电站下的电网设备的属性数据和拓扑模型，得到成图所需的馈线信息。
进一步地，所述生成模块还包括：
简化单元，用于根据预设的过滤条件，简化所述馈线信息；
生成单元，用于根据所述馈线信息，通过单线图排布算法生成电气单线图。
实施例一
请参照图2，本发明的实施例一为：一种基于电网GIS的电气单线图成图方法，包括如下步骤：
S1：从电网地理信息系统中获取电网设备的馈线信息，并将其保存至内存数据库，所述馈线信息包括属性数据和拓扑模型；电网地理信息系统提供查询接口，可通过查询接口进行拓扑搜索。进一步地，可根据行政单位获取下属所有变电站的所有馈线信息。
S2：若电网地理信息系统中的馈线信息发生异动，则获取增量数据。可以根据电网GIS的异动流程信息来判断关联的馈线以及增删改的设备，然后将异动数据组织成增量数据，即只保留对新增、修改以及删除原来设备等操作信息，不保留删除新增设备的操作信息。
S3：根据所述增量数据，同步修改内存数据库中的馈线信息。
S4：获取成图所需的馈线信息。
S5：根据预设的过滤条件，简化所述馈线信息。例如，统一过滤掉馈线中的熔断器、故障指示器等非关键类型设备。
S6：根据所述馈线信息，通过单线图排布算法生成电气单线图；可以根据馈线类型，采用相匹配的单线图排布算法，也可根据用户习惯选择不同的单线图排布算法，如站房不展开排布算法和站房展开排布算法，进行横平竖直的设备、厂站、连接线的坐标构建，然后进行设备位置排布，自动生成图形美观的电气单线图；优选地，生成的电气单线图的格式为SVG格式，可直接共享图形数据给其他用户。
本实施例通过在电网GIS中已有的电网接线设备信息的基础上自动进行拓扑模型和属性数据的抽取，保证电网设备属性及拓扑关系等相关信息的准确性，同时能够提高在电气单线图成图过程中获取所需馈线信息的速度；通过异动同步设置，能够在日常运检和调度业务中，在电网线路的变更、新增线路或设备新投时自动完成馈线信息的实时同步，无需用户对其进行二次同步；同时通过自动成图的方式，减少电气单线图建模过程中用户的人工或半工操作，减少建模过程的工作量，整体上提高电气单线图建模工作的效率及质量。
实施例二
请参照图3，本实施例是实施例中步骤S1的进一步拓展，所述S1具体可以包括如下步骤：
S101：在电网地理信息系统中，以变电站馈线出线开关作为搜索起点，根据电网设备之间的拓扑关系通过广度优先算法搜索至所有的线路末端、变压器、用户站或联络开关，得到电网设备的馈线信息，所述馈线信息包括属性数据和拓扑模型；即将变电站馈线出线开关作为搜索起点，进行广度优先搜索，搜索至所有末端，则停止搜索。
广度优先搜索(也称宽度优先搜索)是最简便的图的搜索算法之一，目的是系统地展开并检查图中的所有节点，以找寻结果。如已知图G＝(V,E)和一个源顶点s，宽度优先搜索以一种系统的方式探寻G的边，从而“发现”s所能到达的所有顶点，并计算s到所有这些顶点的距离(最少边数)，该算法同时能生成一棵根为s且包括所有可达顶点的宽度优先树。对从s可达的任意顶点v，宽度优先树中从s到v的路径对应于图G中从s到v的最短路径，即包含最小边数的路径。该算法对有向图和无向图同样适用。为了保持搜索的轨迹，宽度优先搜索为每个顶点着色：白色、灰色或黑色。算法开始前所有顶点都是白色，随着搜索的进行，各顶点会逐渐变成灰色，然后成为黑色。在搜索中第一次碰到一顶点时，即该顶点被发现，此时该顶点变为非白色顶点。因此，灰色和黑色顶点都已被发现，但是，宽度优先搜索算法对它们加以区分以保证搜索以宽度优先的方式执行。若(u,v)∈E且顶点u为黑色，那么顶点v要么是灰色，要么是黑色，就是说，所有和黑色顶点邻接的顶点都已被发现。灰色顶点可以与一些白色顶点相邻接，它们代表着已找到和未找到顶点之间的边界。
S102：将所述属性数据按照CIM模型转换为面向对象的内存数据库模式进行存储。
S103：将所述拓扑模型按照图数据结构转换为内存对象，并存储至内存数据库。
步骤S102和S103即将获取的馈线信息按照预设的格式组织成对象信息，保存在内存数据库中。例如，可以以数据表的形式存储馈线信息，数据表的字段分为两大部分，一部分为属性数据字段，可以包括设备编号、设备名称、设备属性等，另一部分为拓扑模型字段，可以包括上一连接设备、下一连接设备等。
本实施例通过广度优先搜索算法可获取所有的馈线信息，保证数据的完整性，统一采用面向对象的内存数据库模式进行存储，可在保证CIM对象模型数据完整的同时实现高效存储，提高数据存储和访问的效率，也保证了数据存储的一致性。
实施例三
请参照图4，本实施例是上述实施例的进一步拓展，相同之处不再累述，区别在于，所述步骤S4之前，还包括如下步骤：
S400：创建按照馈线粒度的属性查询接口和拓扑查询接口。
进一步地，所述步骤S4包括如下步骤：
S401：获取成图所需的馈线编号；即用户所需馈线的馈线编号。
S402：根据所述馈线编号，获取对应馈线下线路的线路编号以及电站的电站编号。
S403：根据所述线路编号和电站编号，通过所述属性查询接口和拓扑查询接口获取所述线路和电站下的电网设备(如开关、导线、电缆、母线、配变等)的属性数据和拓扑模型，得到成图所需的馈线信息。
进一步地，按照馈线抽取电网GIS系统数据时已将电网数据按照馈线粒度组织好；将组织好的数据保存至内存对象数据库时按照馈线—设备—拓扑的层级构建；通过查询接口和拓扑查询接口根据上述组织好的层级属性直接查询内存数据库即可获得馈线信息。
本实施例通过标准的属性访问接口和拓扑查询接口可快速构建自动成图所需要的馈线信息，无需再进行二次拓扑搜索，大大地提高了电气单线图成图的效率；同时也保证了馈线信息的标准格式，为不同的单线图排布算法提供了统一的输入源。
实施例四
请参照图6，本实施例是对应上述实施例的一种基于电网GIS的电气单线图成图系统，包括：
第一获取模块1，用于从电网地理信息系统中获取电网设备的馈线信息，并将其保存至内存数据库，所述馈线信息包括属性数据和拓扑模型；
第二获取模块2，用于若电网地理信息系统中的馈线信息发生异动，则获取增量数据；
同步模块3，用于根据所述增量数据，同步修改内存数据库中的馈线信息；
生成模块4，用于获取成图所需的馈线信息，生成电气单线图。
进一步地，所述第一获取模块1包括：
搜索单元11，用于在电网地理信息系统中，以变电站馈线出线开关作为搜索起点，根据电网设备之间的拓扑关系通过广度优先算法搜索至所有的线路末端、变压器、用户站或联络开关，得到电网设备的馈线信息，所述馈线信息包括属性数据和拓扑模型；
第一存储单元12，用于将所述属性数据按照CIM模型转换为面向对象的内存数据库模式进行存储；
第二存储单元13，用于将所述拓扑模型按照图数据结构转换为内存对象，并存储至内存数据库。
进一步地，还包括：
创建模块5，用于创建按照馈线粒度的属性查询接口和拓扑查询接口。
进一步地，所述生成模块4包括：
第一获取单元41，用于获取成图所需的馈线编号；
第二获取单元42，用于根据所述馈线编号，获取对应馈线下线路的线路编号以及电站的电站编号；
第三获取单元43，用于根据所述线路编号和电站编号，通过所述属性查询接口和拓扑查询接口获取所述线路和电站下的电网设备的属性数据和拓扑模型，得到成图所需的馈线信息。
进一步地，所述生成模块4还包括：
简化单元44，用于根据预设的过滤条件，简化所述馈线信息；
生成单元45，用于根据所述馈线信息，通过单线图排布算法生成电气单线图。
综上所述，本发明提供的一种基于电网GIS的电气单线图成图方法及其系统，不仅能够自动完成电气单线图的生成工作，减少建模过程中用户的手工操作工作量，加快建模的速度；而且是建立在已有电网GIS系统的设备建模成果基础上进行预先搜索和对象化缓存管理，并通过增量同步的方式，能够提高在成图过程中电网设备属性数据及拓扑关系等相关信息的准确性，整体上提高电气单线图成图建模工作的效率及质量。成图过程实现全程自动，且生成后电气单线图布局合理，无需人工调整，自动化程度高。
以上所述仅为本发明的实施例，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同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于电网GIS的电气单线图成图方法，其特征在于，包括：
从电网地理信息系统中获取电网设备的馈线信息，并将其保存至内存数据库，所述馈线信息包括属性数据和拓扑模型；
若电网地理信息系统中的馈线信息发生异动，则获取增量数据，所述异动包括新增、修改和删除；
根据所述增量数据，同步修改内存数据库中的馈线信息；
获取成图所需的馈线信息，生成电气单线图。
2.根据权利要求1所述的基于电网GIS的电气单线图成图方法，其特征在于，所述“从电网地理信息系统中获取电网设备的馈线信息，并将其保存至内存数据库，所述馈线信息包括属性数据和拓扑模型”具体为：
在电网地理信息系统中，以变电站馈线出线开关作为搜索起点，根据电网设备之间的拓扑关系通过广度优先算法搜索至所有的线路末端、变压器、用户站或联络开关，得到电网设备的馈线信息，所述馈线信息包括属性数据和拓扑模型；
将所述属性数据按照CIM模型转换为面向对象的内存数据库模式进行存储；
将所述拓扑模型按照图数据结构转换为内存对象，并存储至内存数据库。
3.根据权利要求1所述的基于电网GIS的电气单线图成图方法，其特征在于，所述“获取成图所需的馈线信息，生成电气单线图”之前，进一步包括：
创建按照馈线粒度的属性查询接口和拓扑查询接口。
4.根据权利要求3所述的基于电网GIS的电气单线图成图方法，其特征在于，所述“获取成图所需的馈线信息”具体为：
获取成图所需的馈线编号；
根据所述馈线编号，获取对应馈线下线路的线路编号以及电站的电站编号；
根据所述线路编号和电站编号，通过所述属性查询接口和拓扑查询接口获取所述线路和电站下的电网设备的属性数据和拓扑模型，得到成图所需的馈线信息。
5.根据权利要求1或4所述的基于电网GIS的电气单线图成图方法，其特征在于，所述“生成电气单线图”具体为：
根据预设的过滤条件，简化所述馈线信息；
根据所述馈线信息，通过单线图排布算法生成电气单线图。
6.一种基于电网GIS的电气单线图成图系统，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于从电网地理信息系统中获取电网设备的馈线信息，并将其保存至内存数据库，所述馈线信息包括属性数据和拓扑模型；
第二获取模块，用于若电网地理信息系统中的馈线信息发生异动，则获取增量数据，所述异动包括新增、修改和删除；
同步模块，用于根据所述增量数据，同步修改内存数据库中的馈线信息；
生成模块，用于获取成图所需的馈线信息，生成电气单线图。
7.根据权利要求6所述的基于电网GIS的电气单线图成图系统，其特征在于，所述第一获取模块包括：
搜索单元，用于在电网地理信息系统中，以变电站馈线出线开关作为搜索起点，根据电网设备之间的拓扑关系通过广度优先算法搜索至所有的线路末端、变压器、用户站或联络开关，得到电网设备的馈线信息，所述馈线信息包括属性数据和拓扑模型；
第一存储单元，用于将所述属性数据按照CIM模型转换为面向对象的内存数据库模式进行存储；
第二存储单元，用于将所述拓扑模型按照图数据结构转换为内存对象，并存储至内存数据库。
8.根据权利要求6所述的基于电网GIS的电气单线图成图系统，其特征在于，还包括：
创建模块，用于创建按照馈线粒度的属性查询接口和拓扑查询接口。
9.根据权利要求8所述的基于电网GIS的电气单线图成图系统，其特征在于，所述生成模块包括：
第一获取单元，用于获取成图所需的馈线编号；
第二获取单元，用于根据所述馈线编号，获取对应馈线下线路的线路编号以及电站的电站编号；
第三获取单元，用于根据所述线路编号和电站编号，通过所述属性查询接口和拓扑查询接口获取所述线路和电站下的电网设备的属性数据和拓扑模型，得到成图所需的馈线信息。
10.根据权利要求6或9所述的基于电网GIS的电气单线图成图系统，其特征在于，所述生成模块还包括：
简化单元，用于根据预设的过滤条件，简化所述馈线信息；
生成单元，用于根据所述馈线信息，通过单线图排布算法生成电气单线图。
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