CN108829959A - 一种面向业务驱动的配网专题图自动生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面向业务驱动的配网专题图自动生成方法，基于实时电网状态通过拓扑服务动态抽取设备集合，然后采用树形布局算法、A*布线算法实现配网专题图的自动绘制；然后对绘制的图形进行优化及评价。

Description

一种面向业务驱动的配网专题图自动生成方法

技术领域

本发明涉及配网技术领域，更具体地，涉及一种面向业务驱动的配网专题图自动生成方法。

背景技术

面向业务驱动的配网专题图，根据业务需求包括如下几个方面：显示电源供电范围的供电范围图；显示用电负荷供电路径的供电路径图；显示重要用电负荷供电电源的电源追踪图；显示潮流分布的潮流分布图；显示设备越限及过载的设备热力图；显示低压或者过电压运行设备电压分布图；显示合环运行状态的合环路径图；显示馈线联络关系及转供路径的网格图。供电路径图在保障重要客户和保供电客户可靠供电方面起关键性支撑作用。电压分布图能够直观显示低压客户或重要客户的实时供电信息及其可由其它电源转供信息；设备热力图中叠加实时运行信息可直观反映重载、过载节点，实时监视供电风险；在弱电源分析方面，对没有形成环网供电，缺少备自投的设备集进行标记，可突出弱电源供电风险，为调度员的日常运行管理工作提供全面参考。网格图对供电路径上本应属于其它线路供电的异常方式供电设备集进行标记，预警异常运行方式。

面向业务驱动的配网专题图自动生成的前提条件是通过拓扑分析服务完成目标区域的拓扑模型抽取，在此基础上进行设备模型的图形化展示。配电网专题图自动生成包括起始设备定位、模型抽取和自动成图（图形布局、图形布线、优化调整、图形评价、图形输出）等过程组成。图形输出包括：供电范围图、供电路径图、电源追踪图、潮流分布图、设备热力图、电压分布图、合环路径图、网格图等。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种面向业务驱动的配网专题图自动生成方法。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种面向业务驱动的配网专题图自动生成方法，基于实时电网状态通过拓扑服务动态抽取设备集合，然后采用树形布局算法、A*布线算法实现配网专题图的自动绘制；然后对绘制的图形进行优化及评价。

优选地，所述利用模型抽取算法实现设备集合的抽取，其具体步骤如下：

1）判断当前遍历设备电压等级是否低于上级遍历设备，如果低于则停止遍历，放弃设备节点，遍历下一个设备，如果等于或高于则继续进行下一步骤，保证向高电压等级方向遍历；

2）判断设备类型是否为交流线段，是则判断交流线段端口潮流流向，潮流流入则纳入设备节点继续遍历，否则放弃设备，遍历下一设备，如果是非交流线段设备则将该设备纳入设备集，继续遍历下一设备，保证向潮流流入方向遍历；

3）判断本层设备是否遍历完成，遍历完成则判断是否遍历到电源点，结束本次遍历，如果未完成或没有遍历到电源点，则继续遍历本层相关设备或下一层邻接点设备，回到步骤一循环执行；

4）如果遍历到电源点，则结束遍历，对设备集进行处理，去除分支设备，过滤掉用户不希望在图形上进行展示的设备，形成一条完整的供电路径；

5）将路径集合记为P，联络开关集记为Dcon，搜索到的节点集合为N；

6）遍历Dcon中的配网开关d，标记d不在N中的节点为nd，则将其加入集合Mbrk<nd,d>；

7）遍历Mbrk中的配网开关d及nd，从nd开始再次搜索d的供电路径，搜索结果集合记为Pd，依次将Pd加入P，即P+=Pd；

8）遍历路径P，过滤重复的设备对象。

优选地，所述树形布局算法的具体过程如下：

1）遍历节点node，设置node的x坐标计数count=0；

2） if（node 是叶子节点），node的x坐标为count，且count++；

3）if（node只有一个子节点），则递归遍历其叶子节点,node的x坐标和其子节点的x坐标相同；

4）否则，将node的子节点列表按权重排序，依次递归遍历其子节点；令其子节点x坐标最大、最小值为max、min，则node的x坐标为（min+max）/2。

优选地，所述A*布线算法的伪代码如下：

开启列表：openvec；关闭列表：closevec；

起始位置压入openvec；

do{

遍历openvec，取出F值最小的位置n,压入closevec.

遍历位置n相邻的4格中的每一个位置m：

if (m为障碍物范围 || m已经在 closevec中){

//do nothing

}

if (m不在openvec中){

m压入 openvec, 把当前位置n作为m的父节点, 计算m的 F、G、H值

if (m已经在openvec中) {

if (此时m的G值小于openvec中m的G值){

删除原m对象，压入当前m对象；

}

} while( 目标位置不在openvec中)

在搜索到终点位置后，根据各个位置对象的父节点关系，依次遍历到起始位置，得到一条路径。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的面向业务驱动的配网专题图自动生成方法基于静态模型和动态量测信息相结合的模型抽取实现了配电网专题图对应设备模型集合的自动搜索；根据配电网专题图的一般网络特性，通过树形布局算法、A*布线自动成图技术，实现了配电网专题图的自动生成过程，并对成图效果进行优化和评价。

附图说明

图1为模型抽取算法的流程图。

图2为树形布局算法的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在具体实施中，主要通过低压用户或中压用户定位出所属的配网配变对象，建立客户信息和配网设备模型的关联，以其定位的设备为起始对象，通过拓扑模型抽取服务实现供电路径的自动识别；模型抽取是供电路径自动生成的基础和前提，包括起始设备的当前供电路径和可转供路径两部分，主要考虑电网的实时运方和实时潮流信息。完成模型构建后，将基于自动成图的相关布局、布线和压缩优化算法实现供电路径的自动绘制过程，从而达到由用户对象自动构建配电网专题图的效果。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

1、模型抽取算法

从图1中可知，对于目标设备devID及指定的追溯电压等级volID，首先判断追溯电压等级是否高于10kV，并分两种情况实现：对于10kV电压等级设备的电源点追溯采用基本的广度优先遍历法得到设备集；对于10kV以上电压等级，遵循以上两条原则，向高电压等级及潮流流入的方向遍历得到相应设备集。应用广度优先分层遍历法，对邻接点设备遍历具体流程如下：

1）判断当前遍历设备电压等级是否低于上级遍历设备（图1中newDev_vol>=Dev_vol），如果低于则停止遍历，放弃设备节点，遍历下一个设备，如果等于或高于则继续进行下一步骤，保证向高电压等级方向遍历；

2）判断设备类型是否为交流线段，是则判断交流线段端口潮流流向，潮流流入（图中Acline_term_p<0）则纳入设备节点继续遍历，否则放弃设备，遍历下一设备，如果是非交流线段设备则将该设备纳入设备集，继续遍历下一设备，保证向潮流流入方向遍历；

3）判断本层设备是否遍历完成，遍历完成则判断是否遍历到电源点，结束本次遍历，如果未完成或没有遍历到电源点，则继续遍历本层相关设备或下一层邻接点设备，回到步骤一循环执行；

4）如果遍历到电源点，则结束遍历，对设备集进行处理，去除分支设备，过滤掉用户不希望在图形上进行展示的设备，形成一条完整的供电路径。

在完成实时供电路径模型抽取后（路径集合记为P，联络开关集记为Dcon，搜索到的节点集合为N），根据需要可进一步完成当前供电路径的可转供路径的模型抽取。算法过程如下：

1）遍历Dcon中的配网开关d，标记d不在N中的节点为nd，则将其加入集合Mbrk<nd,d>（map<long,long>）；

2）遍历Mbrk中的配网开关d及nd，从nd开始再次搜索d的供电路径，算法同图2。搜索结果集合记为Pd，依次将Pd加入P，即P+=Pd；

3）遍历路径P，过滤重复的设备对象；

至此，则完成了设备全部的供电路径及可转供路径的模型抽取。

2、布局算法

如图2所示，具体算法描述如下：

1）遍历节点node，设置node的x坐标计数count=0；

2） if（node 是叶子节点），node的x坐标为count，且count++；

3）if（node只有一个子节点），则递归遍历其叶子节点,node的x坐标和其子节点的x坐标相同；

4）否则，将node的子节点列表按权重排序，依次递归遍历其子节点。令其子节点x坐标最大、最小值为max、min，则node的x坐标为（min+max）/2。

完成x、y坐标的设定后，则完成了树形布局算法过程。

3、布线算法

具体算法伪码如下：

开启列表：openvec；关闭列表：closevec；

起始位置压入openvec；

do{

遍历openvec，取出F值最小的位置n,压入closevec.

遍历位置n相邻的4格中的每一个位置m：

if (m为障碍物范围 || m已经在 closevec中){

//do nothing

}

if (m不在openvec中){

m压入 openvec, 把当前位置n作为m的父节点, 计算m的 F、G、H值

if (m已经在openvec中) {

if (此时m的G值小于openvec中m的G值){

删除原m对象，压入当前m对象；

}

} while( 目标位置不在openvec中)

在搜索到终点位置后，根据各个位置对象的父节点关系，依次遍历到起始位置，得到一条路径。在具体实现中，为减少不必要的拐点，还需进一步判断该路径中的拐点是否可合并，以保持每条路径具有最小的拐点。

4、优化及评价

评价算法如下：

理论上最大交点数为:，其中为实体线总数。

，其中为交叉点数。

，其中为布线长度的差异性。

，其中为图元占据屏幕的均匀性。

其中、、为为三者权重参数，可根据需求调整。最终的图形质量与评价得分成正比，得分越高，成图的效果越好。

基于自动成图生成的配电网专题图，无需静态存储，免于人工维护，实时展示供电路径概况。可以为调度人员提供直观且有针对性的电网运行信息，同时也可以为运行方式人员制定运行方式计划提供有效的信息参考。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种面向业务驱动的配网专题图自动生成方法，其特征在于：基于实时电网状态通过拓扑服务动态抽取设备集合，然后采用树形布局算法、A*布线算法实现配网专题图的自动绘制；然后对绘制的图形进行优化及评价。

2.根据权利要求1所述的面向业务驱动的配网专题图自动生成方法，其特征在于：所述利用模型抽取算法实现设备集合的抽取，其具体步骤如下：

1）判断当前遍历设备电压等级是否低于上级遍历设备，如果低于则停止遍历，放弃设备节点，遍历下一个设备，如果等于或高于则继续进行下一步骤，保证向高电压等级方向遍历；

2）判断设备类型是否为交流线段，是则判断交流线段端口潮流流向，潮流流入则纳入设备节点继续遍历，否则放弃设备，遍历下一设备，如果是非交流线段设备则将该设备纳入设备集，继续遍历下一设备，保证向潮流流入方向遍历；

3）判断本层设备是否遍历完成，遍历完成则判断是否遍历到电源点，结束本次遍历，如果未完成或没有遍历到电源点，则继续遍历本层相关设备或下一层邻接点设备，回到步骤一循环执行；

4）如果遍历到电源点，则结束遍历，对设备集进行处理，去除分支设备，过滤掉用户不希望在图形上进行展示的设备，形成一条完整的供电路径；

5）将路径集合记为P，联络开关集记为Dcon，搜索到的节点集合为N；

6）遍历Dcon中的配网开关d，标记d不在N中的节点为nd，则将其加入集合Mbrk<nd,d>；

7）遍历Mbrk中的配网开关d及nd，从nd开始再次搜索d的供电路径，搜索结果集合记为Pd，依次将Pd加入P，即P+=Pd；

8）遍历路径P，过滤重复的设备对象。

3.根据权利要求1所述的面向业务驱动的配网专题图自动生成方法，其特征在于：所述树形布局算法的具体过程如下：

1）遍历节点node，设置node的x坐标计数count=0；

2） if（node 是叶子节点），node的x坐标为count，且count++；

3）if（node只有一个子节点），则递归遍历其叶子节点,node的x坐标和其子节点的x坐标相同；

4）否则，将node的子节点列表按权重排序，依次递归遍历其子节点；令其子节点x坐标最大、最小值为max、min，则node的x坐标为（min+max）/2。

4.根据权利要求1所述的面向业务驱动的配网专题图自动生成方法，其特征在于：所述A*布线算法的伪代码如下：

开启列表：openvec；关闭列表：closevec；

起始位置压入openvec；

do{

遍历openvec，取出F值最小的位置n,压入closevec.

遍历位置n相邻的4格中的每一个位置m：

if (m为障碍物范围 || m已经在 closevec中){

//do nothing

}

if (m不在openvec中){

m压入 openvec, 把当前位置n作为m的父节点, 计算m的 F、G、H值

if (m已经在openvec中) {

if (此时m的G值小于openvec中m的G值){

删除原m对象，压入当前m对象；

}

} while( 目标位置不在openvec中)

在搜索到终点位置后，根据各个位置对象的父节点关系，依次遍历到起始位置，得到一条路径。