CN109858056B - 一种配电单线图的自动生成方法、系统及自动修改方法 - Google Patents

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Abstract

一种配电单线图的自动生成方法、系统及自动修改方法，所述自动生成方法包括以下步骤：步骤S1、确定配电单线图的参照节点O；根据配电单线图的参照节点O计算并确定所有单线图节点的网格坐标；然后，绘制单线图节点之间的连接线，从而得到初始配电单线图；步骤S2、根据目标函数F对初始配电单线图进行图形优化，得到二次配电单线图；步骤S3、对二次配电单线图的所有单线图节点采用对应的符号进行替换，从而得到最终配电单线图。本发明的配电单线图的自动生成方法、系统及自动修改方法设计巧妙，实用性强。

Description

一种配电单线图的自动生成方法、系统及自动修改方法
技术领域
本发明涉及电网技术领域，尤其涉及一种配电单线图的自动生成方法、系统及自动修改方法。
背景技术
配电单线图是配电管理过程中最为重要的基础资料之一，是制定计划、上报数据、统计报表的重要依据，是调度、运行、检修、客服、工程等工作中不可缺少的重要资料。传统方式一般采用画图工具或CAD绘制单线图，这种管理方式不但工作量大，且对技术人员的技术水平要求高。不同技术人员间由于技术水平、工作经验、操作习惯等方面的差异，绘制的单线图很难统一，质量上良莠不齐，很难做到统一化、规范化管理。同时，由于配电网络变化频繁，传统方式很难保证单线图能得到及时准确的更新，从而给相关的管理工作带来不便。针对这种情况，各地电网集团及相关企业分别研发了配电单线图的计算机自动绘图技术。但是，现有的自动绘图技术都只能绘制简单的单线图。对于现有越来越复杂的配电网，尤其是连接成网状、环状的配电网，现有的自动绘图技术力有不逮。
发明内容
本发明针对上述问题，提出了一种配电单线图的自动生成方法、系统及自动修改方法。
本发明的技术方案如下：
本发明提出了一种配电单线图的自动生成方法，包括以下步骤：
步骤S1、确定配电单线图的参照节点O；根据配电单线图的参照节点O计算并确定所有单线图节点的网格坐标；然后，绘制单线图节点之间的连接线，从而得到初始配电单线图；其中，假设单线图节点Z的网格坐标为(x，y)，参照节点O的网格坐标为(x0，y0)，则有：
其中，n表示从参照节点O到单线图节点Z的路径数量；
qi表示从参照节点O到单线图节点Z的第i条路径上的节点数；
m表示在将与单线图节点Z的x坐标相同的所有单线图节点按照其引出的连接线数量降序排列的队列中，单线图节点Z的序数；其中，在与单线图节点Z的x坐标相同的所有单线图节点中，若有多个单线图节点各自所引出的连接线数量相同，则该多个单线图节点在所述队列中随机排列；
步骤S2、根据目标函数F对初始配电单线图进行图形优化，得到二次配电单线图；其中，目标函数F＝μL+vP；L表示初始配电单线图的交点数目，μ表示初始配电单线图的交点数目的权重因子，P表示初始配电单线图的连接线的总长度，v表示初始配电单线图的连接线的总长度的权重因子；
步骤S3、对二次配电单线图的所有单线图节点采用对应的符号进行替换，从而得到最终配电单线图。
本发明上述配电单线图的自动生成方法中，μ大于v，且v大于1，初始配电单线图的交点数目和初始配电单线图的连接线的总长度的量级相同，二次配电单线图采用目标函数F最小的初始配电单线图。
本发明上述配电单线图的自动生成方法中，μ小于v，且v小于1，初始配电单线图的交点数目和初始配电单线图的连接线的总长度的量级相同，二次配电单线图采用目标函数F最大的初始配电单线图。
本发明上述配电单线图的自动生成方法中，在步骤S1中，所述连接线采用直线线段；步骤S2还包括将二次配电单线图中的表现为斜线的连接线修改为表现为由横线和竖线构成的折线的连接线。
本发明还提出了一种基于上述的自动生成方法的配电单线图的自动修改方法，包括以下步骤：
步骤SH1、获取增加或删除单线图节点Q的命令，当获取到所述命令后，计算所述命令所要增加或删除的单线图节点Q的x坐标；然后计算x坐标大于或等于单线图节点Q的x坐标的所有单线图节点的网格坐标；然后，绘制单线图节点之间的连接线，从而得到初始配电单线图；
步骤SH2、重复步骤S2-步骤S3。
本发明还提出了一种配电单线图的自动生成系统，包括：
计算模块，用于确定配电单线图的参照节点O；根据配电单线图的参照节点O计算并确定所有单线图节点的网格坐标；然后，绘制单线图节点之间的连接线，从而得到初始配电单线图；其中，假设单线图节点Z的网格坐标为(x，y)，参照节点O的网格坐标为(x0，y0)，则有：
其中，n表示从参照节点O到单线图节点Z的路径数量；
qi表示从参照节点O到单线图节点Z的第i条路径上的节点数；
m表示在将与单线图节点Z的x坐标相同的所有单线图节点按照其引出的连接线数量降序排列的队列中，单线图节点Z的序数；其中，在与单线图节点Z的x坐标相同的所有单线图节点中，若有多个单线图节点各自所引出的连接线数量相同，则该多个单线图节点在所述队列中随机排列；
优化模块，用于根据目标函数F对初始配电单线图进行图形优化，得到二次配电单线图；其中，目标函数F＝μL+vP；L表示初始配电单线图的交点数目，μ表示初始配电单线图的交点数目的权重因子，P表示初始配电单线图的连接线的总长度，v表示初始配电单线图的连接线的总长度的权重因子；
替换模块，用于对二次配电单线图的所有单线图节点采用对应的符号进行替换，从而得到最终配电单线图。
本发明上述的自动生成系统中，μ大于v，且v大于1，初始配电单线图的交点数目和初始配电单线图的连接线的总长度的量级相同，二次配电单线图采用目标函数F最小的初始配电单线图。
本发明上述的自动生成系统中，μ小于v，且v小于1，初始配电单线图的交点数目和初始配电单线图的连接线的总长度的量级相同，二次配电单线图采用目标函数F最大的初始配电单线图。
本发明上述的自动生成系统中，计算模块所用的连接线采用直线线段；优化模块还用于将二次配电单线图中的表现为斜线的连接线修改为表现为由横线和竖线构成的折线的连接线。
本发明设计一套单线图节点网格坐标的编码算法，从而确定单线图节点之间的相对方位，然后，根据单线图节点之间连线情况，调整单线图节点的位置；最后，根据单线图节点的符号大小，确定单线图节点的最终位置，以便绘制配电单线图。本发明解决了现有的自动绘图技术都只能绘制简单的单线图，而无法绘制连接成网状、环状的配电网的单线图的问题。本发明的配电单线图的自动生成方法、系统及自动修改方法设计巧妙，实用性强。
具体实施方式
本发明所要解决的技术问题是：现有的自动绘图技术都只能绘制简单的单线图。对于现有越来越复杂的配电网，尤其是连接成网状、环状的配电网，现有的自动绘图技术力有不逮。本发明就该技术问题而提出的技术思路是：设计一套单线图节点网格坐标的编码算法，从而确定单线图节点之间的相对方位，然后，根据单线图节点之间连线情况，调整单线图节点的位置；最后，根据单线图节点的符号大小，确定单线图节点的最终位置，以便绘制配电单线图。
为了使本发明的技术目的、技术方案以及技术效果更为清楚，以便于本领域技术人员理解和实施本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
本发明提出了一种配电单线图的自动生成方法，包括以下步骤：
步骤S1、确定配电单线图的参照节点O；根据配电单线图的参照节点O计算并确定所有单线图节点的网格坐标；然后，绘制单线图节点之间的连接线，从而得到初始配电单线图；其中，假设单线图节点Z的网格坐标为(x，y)，参照节点O的网格坐标为(x0，y0)，则有：
其中，n表示从参照节点O到单线图节点Z的路径数量；
qi表示从参照节点O到单线图节点Z的第i条路径上的节点数；
m表示在将与单线图节点Z的x坐标相同的所有单线图节点按照其引出的连接线数量降序排列的队列中，单线图节点Z的序数；其中，在与单线图节点Z的x坐标相同的所有单线图节点中，若有多个单线图节点各自所引出的连接线数量相同，则该多个单线图节点在所述队列中随机排列；
在本步骤中，将每一基杆塔以及杆上串联设备(开关、刀闸、跌落)、柱上变压器、电容器整体作为一个单线图节点；开关站、分支箱等组合设备作为独立的单线图节点。
此外，配电单线图通常采用变电站作为参照节点O。可以理解，在一些特殊的配电单线图中，可以采用任意的基杆塔或者开关站、分支箱作为参照节点O。
步骤S2、根据目标函数F对初始配电单线图进行图形优化，得到二次配电单线图；其中，目标函数F＝μL+vP；L表示初始配电单线图的交点数目，μ表示初始配电单线图的交点数目的权重因子，P表示初始配电单线图的连接线的总长度，v表示初始配电单线图的连接线的总长度的权重因子；
在本实施例中，μ远大于v，且v大于1，初始配电单线图的交点数目和初始配电单线图的连接线的总长度的量级相同，二次配电单线图采用目标函数F最小的初始配电单线图。例如，μ＝1000v，通过这种设置，使得二次配电单线图采用交点最少，连接线总长度适当的初始配电单线图，并且避免了因步骤S1中由于在与单线图节点Z的x坐标相同的所有单线图节点中，若有多个单线图节点各自所引出的连接线数量相同，则该多个单线图节点在所述队列中随机排列的缘故，而导致出现不唯一的配电单线图。可以理解，在其他实施例中，μ可以远小于v，且v小于1，初始配电单线图的交点数目和初始配电单线图的连接线的总长度的量级相同，二次配电单线图采用目标函数F最大的初始配电单线图。例如，v＝1000μ，这样，二次配电单线图一样可以采用交点最少，连接线总长度适当的初始配电单线图。
步骤S3、对二次配电单线图的所有单线图节点采用对应的符号进行替换，从而得到最终配电单线图。
在本步骤中，每个基杆塔、开关站、分支箱都有各自对应的符号。通过用符号替换单线图节点，可以得到能够被本领域技术人员读懂的最终配电单线图。
进一步优选地，在步骤S1中，所述连接线采用直线线段；步骤S2还包括将二次配电单线图中的表现为斜线的连接线修改为表现为由横线和竖线构成的折线的连接线。通过在步骤S1中使连接线采用直线线段，可以准确获得单线图节点之间的连接关系，从而便于二次配电单线图的生成。
本发明还提出了一种基于上述自动生成方法的配电单线图的自动修改方法，包括以下步骤：
步骤SH1、获取增加或删除单线图节点Q的命令，当获取到所述命令后，计算所述命令所要增加或删除的单线图节点Q的x坐标；然后计算x坐标大于或等于单线图节点Q的x坐标的所有单线图节点的网格坐标；然后，绘制单线图节点之间的连接线，从而得到初始配电单线图；
步骤SH2、重复步骤S2-步骤S3。
在本方法中，通过采用步骤SH1，实现减少计算量的目的。
进一步地，本发明还提出了一种配电单线图的自动生成系统，包括：
计算模块，用于确定配电单线图的参照节点O；根据配电单线图的参照节点O计算并确定所有单线图节点的网格坐标；然后，绘制单线图节点之间的连接线，从而得到初始配电单线图；其中，假设单线图节点Z的网格坐标为(x，y)，参照节点O的网格坐标为(x0，y0)，则有：
其中，n表示从参照节点O到单线图节点Z的路径数量；
qi表示从参照节点O到单线图节点Z的第i条路径上的节点数；
m表示在将与单线图节点Z的x坐标相同的所有单线图节点按照其引出的连接线数量降序排列的队列中，单线图节点Z的序数；其中，在与单线图节点Z的x坐标相同的所有单线图节点中，若有多个单线图节点各自所引出的连接线数量相同，则该多个单线图节点在所述队列中随机排列；
在本步骤中，将每一基杆塔以及杆上串联设备(开关、刀闸、跌落)、柱上变压器、电容器整体作为一个单线图节点；开关站、分支箱等组合设备作为独立的单线图节点。
此外，配电单线图通常采用变电站作为参照节点O。可以理解，在一些特殊的配电单线图中，可以采用任意的基杆塔或者开关站、分支箱作为参照节点O。
优化模块，用于根据目标函数F对初始配电单线图进行图形优化，得到二次配电单线图；其中，目标函数F＝μL+vP；L表示初始配电单线图的交点数目，μ表示初始配电单线图的交点数目的权重因子，P表示初始配电单线图的连接线的总长度，v表示初始配电单线图的连接线的总长度的权重因子；
在本实施例中，μ远大于v，且v大于1，初始配电单线图的交点数目和初始配电单线图的连接线的总长度的量级相同，二次配电单线图采用目标函数F最小的初始配电单线图。例如，μ＝1000v，通过这种设置，使得二次配电单线图采用交点最少，连接线总长度适当的初始配电单线图，并且避免了因步骤S1中由于在与单线图节点Z的x坐标相同的所有单线图节点中，若有多个单线图节点各自所引出的连接线数量相同，则该多个单线图节点在所述队列中随机排列的缘故，而导致出现不唯一的配电单线图。可以理解，在其他实施例中，μ可以远小于v，且v小于1，初始配电单线图的交点数目和初始配电单线图的连接线的总长度的量级相同，二次配电单线图采用目标函数F最大的初始配电单线图。例如，v＝1000μ，这样，二次配电单线图一样可以采用交点最少，连接线总长度适当的初始配电单线图。
替换模块，用于对二次配电单线图的所有单线图节点采用对应的符号进行替换，从而得到最终配电单线图。
在本步骤中，每个基杆塔、开关站、分支箱都有各自对应的符号。通过用符号替换单线图节点，可以得到能够被本领域技术人员读懂的最终配电单线图。
进一步优选地，计算模块所用的连接线采用直线线段；优化模块还用于将二次配电单线图中的表现为斜线的连接线修改为表现为由横线和竖线构成的折线的连接线。计算模块通过使连接线采用直线线段，可以准确获得单线图节点之间的连接关系，从而便于二次配电单线图的生成。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种配电单线图的自动生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、确定配电单线图的参照节点O；根据配电单线图的参照节点O计算并确定所有单线图节点的网格坐标；然后，绘制单线图节点之间的连接线，从而得到初始配电单线图；其中，假设单线图节点Z的网格坐标为(x，y)，参照节点O的网格坐标为(x0，y0)，则有：
其中，n表示从参照节点O到单线图节点Z的路径数量；
qi表示从参照节点O到单线图节点Z的第i条路径上的节点数；
m表示在将与单线图节点Z的x坐标相同的所有单线图节点按照其引出的连接线数量降序排列的队列中，单线图节点Z的序数；其中，在与单线图节点Z的x坐标相同的所有单线图节点中，若有多个单线图节点各自所引出的连接线数量相同，则该多个单线图节点在所述队列中随机排列；
步骤S2、根据目标函数F对初始配电单线图进行图形优化，得到二次配电单线图；其中，目标函数F＝μL+vP；L表示初始配电单线图的交点数目，μ表示初始配电单线图的交点数目的权重因子，P表示初始配电单线图的连接线的总长度，v表示初始配电单线图的连接线的总长度的权重因子；
步骤S3、对二次配电单线图的所有单线图节点采用对应的符号进行替换，从而得到最终配电单线图；
当μ大于v，且v大于1，初始配电单线图的交点数目和初始配电单线图的连接线的总长度的量级相同时，二次配电单线图采用目标函数F最小的初始配电单线图；
当μ小于v，且v小于1，初始配电单线图的交点数目和初始配电单线图的连接线的总长度的量级相同时，二次配电单线图采用目标函数F最大的初始配电单线图。
2.根据权利要求1所述的配电单线图的自动生成方法，其特征在于，在步骤S1中，所述连接线采用直线线段；步骤S2还包括将二次配电单线图中的表现为斜线的连接线修改为表现为由横线和竖线构成的折线的连接线。
3.一种基于如权利要求1或2所述的自动生成方法的配电单线图的自动修改方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤SH1、获取增加或删除单线图节点Q的命令，当获取到所述命令后，计算所述命令所要增加或删除的单线图节点Q的x坐标；然后计算x坐标大于或等于单线图节点Q的x坐标的所有单线图节点的网格坐标；然后，绘制单线图节点之间的连接线，从而得到初始配电单线图；
步骤SH2、重复步骤S2-步骤S3。
4.一种配电单线图的自动生成系统，其特征在于，包括：
计算模块，用于确定配电单线图的参照节点O；根据配电单线图的参照节点O计算并确定所有单线图节点的网格坐标；然后，绘制单线图节点之间的连接线，从而得到初始配电单线图；其中，假设单线图节点Z的网格坐标为(x，y)，参照节点O的网格坐标为(x0，y0)，则有：
其中，n表示从参照节点O到单线图节点Z的路径数量；
qi表示从参照节点O到单线图节点Z的第i条路径上的节点数；
m表示在将与单线图节点Z的x坐标相同的所有单线图节点按照其引出的连接线数量降序排列的队列中，单线图节点Z的序数；其中，在与单线图节点Z的x坐标相同的所有单线图节点中，若有多个单线图节点各自所引出的连接线数量相同，则该多个单线图节点在所述队列中随机排列；
优化模块，用于根据目标函数F对初始配电单线图进行图形优化，得到二次配电单线图；其中，目标函数F＝μL+vP；L表示初始配电单线图的交点数目，μ表示初始配电单线图的交点数目的权重因子，P表示初始配电单线图的连接线的总长度，v表示初始配电单线图的连接线的总长度的权重因子；
替换模块，用于对二次配电单线图的所有单线图节点采用对应的符号进行替换，从而得到最终配电单线图；
当μ大于v，且v大于1，初始配电单线图的交点数目和初始配电单线图的连接线的总长度的量级相同时，二次配电单线图采用目标函数F最小的初始配电单线图；
当μ小于v，且v小于1，初始配电单线图的交点数目和初始配电单线图的连接线的总长度的量级相同时，二次配电单线图采用目标函数F最大的初始配电单线图。
5.根据权利要求4所述的自动生成系统，其特征在于，计算模块所用的连接线采用直线线段；优化模块还用于将二次配电单线图中的表现为斜线的连接线修改为表现为由横线和竖线构成的折线的连接线。
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