CN109460564A - 一种电网潮流图布线方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电网潮流图布线方法。通过图形建模、布线通道构建、全路径搜索及评价选择、二次布线及平行分裂等过程的实施，完成了电网潮流图的自动布线工作，达到了整体布线平整、交差较少、间距均匀的目标，解决了依靠人工绘图布线的效率低、易出错、风格各异等现实问题，为电网潮流图的自动化运维提供辅助技术支撑。

Description

一种电网潮流图布线方法
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，特别是电力系统图形自动生成技术。
背景技术
电网潮流图是电力系统传递信息和知识的重要载体，是电网运行管理人员实 际工作中不可缺失的重要工具。在电力系统图形运维工作中，潮流图的布线过程 是电网潮流图自动生成过程中的一个关键环节，特别是人工二次增量调整厂站对 象或局部移动厂站位置时，经常需要二次布线操作。
在电网调度自动化日常工作中，各种潮流图的维护是一项基本要求。一方面 需根据需要动态生成各种区域电网潮流图；目前主要通过自动构图的方式实现潮 流图的自动生成，主要包括布局和布线两个过程。在完成图元自动布局后，即需 要根据布局的图形进行动态布线。目前各种潮流图自动构图中的布线过程主要是 基于迷宫算法，迷宫算法在路径搜索方面效率较低。另一方面，需要维护一个变 动频率较低、但范围较大的电网潮流图。在新投运厂站或废除厂站对象时，需要 同步修改潮流图。目前这种潮流图的绘制、增量调整基本由人工手动完成。针对 频繁的布局变化，通过人工维护布线工作则非常困难且工作量巨大、易出错，风 格上也难以保证均匀、一致。
发明内容
发明目的：针对现有技术的不足，本发明提供了一种电网潮流图布线方法， 达到辅助电网自动化人员增量维护电网潮流图、实现自动布线的目标。解决了依 靠人工布线的效率低、易出错、不直观等问题，为满足电网自动化运维及电力图 形应用的实用化提供了技术保障。
技术方案：为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：
一种电网潮流图布线方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)针对图形进行建模，在两个厂站之间的空间图中构建图元障碍物空间 及待布线的空白空间；
(2)以上、下、左、右作为两个待布线的空白空间的连接关系；
(3)在空间图中通过回避图元障碍物空间且依次经过相邻两个待布线的空 白空间直至连接两个厂站的方式布线，并根据路径由短到长依次布线，每个线进 行全路径搜索，根据评价函数选择目前最优路径；
(4)根据布线结果，对交差的线路二次布线，依次迭代；
(5)针对潮流图两个厂站存在多条线的情况，进行线路平行线分裂处理。
进一步的，步骤(1)中，依次遍历空间图中所有图元对象，计算其绝对物 理尺寸；对所有的物理尺寸坐标，根据X、Y两个维度进行排序，构建出一个网 格对象；网格中有图元的标记为障碍物空间，否则标记为待布线的空白空间。
进一步的，步骤(2)中，针对已构建好的待布线空白空间，依次遍历，根 据两个空白空间是否直接相邻及其相对位置，建立相互之间的上、下、左、右关 系，方便路径搜索时使用。
进一步的，步骤(3)中，选择目前最优路径的方法为：
3.1)对待布线的边进行排序，从距离最短到最长依次遍历布线；
3.2)对每条边进行全路径搜索，在网格中起始两点存在多个可达路径，全 部搜索出来；
3.3)构建路径的选择函数，考虑路径拐点数、与其他边交点数、路径长度 等因素，选择局部最优路径。
进一步的，步骤(4)中，在布线结果的基础上，再次计算交叉点相关的边， 根据长度由短到长再次布线，直到交点数达到满意的阈值范围内停止。
进一步的，步骤(5)中，潮流图中存在大量的平行线，即两个厂站节点之 间存在多条线路。因此在布线时利用“平行递推”法对一条路径进行平行分裂处 理，生成当前路径的多个平行路径。
进一步的，步骤(1)中，图元障碍物空间及待布线的空白空间均为矩形空 间。
进一步的，步骤3.3)中，路径评价函数为F＝a*A+b*B+c*C；其中a，b，c 为权重参数；A：路径长度与两个厂站之间曼哈顿距离差值；B：路径的拐点数； C：路径与当前已布线路径的交叉点数；通过路径选择函数选择代价最小的路径。
有益效果：
1、本发明提供的方法，可高效构建布线路径的搜索空间，以目标位置信息 为引导，实现比迷宫路径搜索更高效的路径搜索过程；针对每条路径的对侧节点 位置，避免布线重叠、交叉较少。
2、本发明提供的方法，有效解决了依靠人工布线的效率低、易出错、不直 观、难度大等问题；
3、本发明提供的方法，有效支撑了电网潮流图的自动构图过程。为电力系 统图形应用奠定了基础，为电网自动化系统实用化水平的提高提供辅助工具。。
附图说明
图1是本发明提供的电网潮流图布线流程示意图；
图2是本发明提供的图形构建空白区域关系示意图；
图3是本发明提供的多线平行分裂示意图。。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明提供一种电网潮流图布线方法，首先对图形进行建模，构建图元障碍 物空间(图2中含有Obstacle标识的空间)、待布线的空白空间，如图2所示。 水平方向为X坐标轴、垂直方向为Y坐标轴。在此基础上建立空白空间的上(图 2中up方向)、下(图2中down方向)、左(图2中left方向)、右(图2中right 方向)引用关系，便于在路径搜索时使用。
如图3所示，在完成初始布线空间构建后，我们以布线图元M(Obstacle M) 和N(Obstacle N)作为该图中的两个厂站为例来说明路径搜索及平行线分裂过 程。在布线图元M和N时，在各自图元附近的8方位空白区域选择一个距离对 侧图元最远的空白区域作为初始空白起点，如图中黑色圆球标记的m、n所示。 然后在m、n构建的矩形空间内进行路径搜索，显然存在多个路径，如图2中 L1、L2、L3等等。在遍历了所有可达路径后，构建路径评价函数F＝a*A+b*B+c*C。 其中a，b，c为权重参数；A：路径长度与m、n之间曼哈顿距离差值；B：路径 的拐点数；C：路径与当前已布线路径的交叉点数。通过路径选择函数选择代价 最小的路径，如图2中L3所示，在选择L3(B1B2B3B9B15B16B17B18B19B23) 后，还需要进一步裁剪，删除该路径中包含图元附近8方位中的多余空白区间， 以图元M为例，删除空白区间B1B2B3B9，从B15开始计入路径，同理图元n 一侧删除空白区域B18B19B23，获得最后的布线路径区域B15B16B17，首尾连 接各自图元，记为路径P3。
在此路径基础上，如果图元M、N之间存在多条(例如2条)线路，则进 行线路平行分裂处理。根据线路条数计算平行移动距离参数d或-d，奇偶相间处 理。从第一个点开始计算垂直平移距离d，利用平行递推法，依次获得其他点的 平移点坐标，组成新的折线坐标。
依次循环处理，完成所有线路布线，并检查布线效果，多次迭代布线，直到 达到满意效果为止。
最后应当说明的是：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 应当理解：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，而未脱离 本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范 围当中。

Claims (8)

1.一种电网潮流图布线方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)针对图形进行建模，在两个厂站之间的空间图中构建图元障碍物空间及待布线的空白空间；
(2)以上、下、左、右作为两个待布线的空白空间的连接关系；
(3)在空间图中通过回避图元障碍物空间且依次经过相邻两个待布线的空白空间直至连接两个厂站的方式布线，并根据路径由短到长依次布线，每个线进行全路径搜索，根据评价函数选择目前最优路径；
(4)根据布线结果，对交差的线路二次布线，依次迭代；
(5)针对潮流图两个厂站存在多条线的情况，进行线路平行线分裂处理。
2.根据权利要求1所述的布线方法，其特征在于：步骤(1)中，依次遍历空间图中所有图元对象，计算其绝对物理尺寸；对所有的物理尺寸坐标，根据X、Y两个维度进行排序，构建出一个网格对象；网格中有图元的标记为障碍物空间，否则标记为待布线的空白空间。
3.根据权利要求1所述的布线方法，其特征在于：步骤(2)中，针对已构建好的待布线空白空间，依次遍历，根据两个空白空间是否直接相邻及其相对位置，建立相互之间的上、下、左、右关系，方便路径搜索时使用。
4.根据权利要求1所述的布线方法，其特征在于，步骤(3)中，选择目前最优路径的方法为：
3.1)对待布线的边进行排序，从距离最短到最长依次遍历布线；
3.2)对每条边进行全路径搜索，在网格中起始两点存在多个可达路径，全部搜索出来；
3.3)构建路径的选择函数，考虑路径拐点数、与其他边交点数、路径长度，选择局部最优路径。
5.根据权利要求4所述的布线方法，其特征在于，步骤(4)中，在布线结果的基础上，再次计算交叉点相关的边，根据长度由短到长再次布线，直到交点数达到满意的阈值范围内停止。
6.根据权利要求5所述的布线方法，其特征在于，步骤(5)中，潮流图中存在大量的平行线，即两个厂站节点之间存在多条线路。因此在布线时利用“平行递推”法对一条路径进行平行分裂处理，生成当前路径的多个平行路径。
7.根据权利要求1或2所述的布线方法，其特征在于，步骤(1)中，图元障碍物空间及待布线的空白空间均为矩形空间。
8.根据权利要求4所述的布线方法，其特征在于，
步骤3.3)中，路径评价函数为F＝a*A+b*B+c*C；其中a，b，c为权重参数；
A：路径长度与两个厂站之间曼哈顿距离差值；B：路径的拐点数；C：路径与当前已布线路径的交叉点数；通过路径选择函数选择代价最小的路径。
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