CN111090792B - 一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法，包括如下步骤：S1、预处理树状拓扑模型；S2、计算树节点权重；S3、绘制图形；所述步骤S2中，计算树节点权重包括如下步骤：S21、输入树状拓扑模型；S22、遍历当前节点；S23、判断：当前节点是否有子节点？若有，进行步骤S24；若没有，当前节点权重赋值后，进行步骤S25；S24、当前节点赋值子节点；S25、计算当前节点权重；S26、判断：当前节点等于根节点？若是，转到步骤S27；若不是，转到步骤S22；S27、结束；本发明设计的自动成图方法通过单馈线模型自动生成运行高效、层次清晰美观、无交叉等优点，且无需人工干预，图形可随模型变化自动更新的成图软件，方便快捷、直观可视化地展示模型信息。

Description

一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法

技术领域

本发明涉及电力布局图生成技术领域，具体的，涉及一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法。

背景技术

在智能配电网运行与网监视中，图形和模型维护工作既是实现配电网智能调度的基础，也是实现配电网智能调度的核心。随着手动维护配电网单线图的工作量越来越巨大以及各个厂家图形格式不兼容导致的相互交互越来越困难，基于CIM标准的配电网自动成图技术替代通过手动绘制图形工作的任务显得越发重要。

当前针对配电网单线图自动成图从技术上主要分为三种：行列布局、环形布局和力导向布局。尽管上述算法在电力领域已经成熟应用，但是在使用过程中也发现都存在各自的缺点：如行列布局无法避免过多的交叉，而且不易查找电力设备的上下游拓扑关系；环形布局不符合配网单线图成图规范；力导向布局算法尽管美观、清晰合理，但算法复杂度高且母线节点不易处理。

发明内容

本发明的目的是解决当前配电网单线图自动成图技术上面临的成图不美观、不规范以及算法复杂度高的问题，提出了一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法，通过单馈线模型自动生成运行高效、层次清晰美观、无交叉等优点，且无需人工干预，图形可随模型变化自动更新的成图软件，方便快捷、直观可视化地展示模型信息。

为实现上述技术目的，本发明提供的一种技术方案是，一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法，包括如下步骤：

S1、根据设备拓扑关系用CIM模型描述，生成树状拓扑模型，预处理树状拓扑模型；

S2、计算树节点权重；

S3、绘制图形。

本方案中，首先，基于研究IEC61970/IEC61968标准中的CIM模型，实现CIM模型的读取；然后，基于研究CIM模型的配电网单线图自动成图技术，针对以往配电网单线图自动成图算法存在问题并结合配电网单线图符合树状结构的特征，提出基于权重树的配网单线图自动成图方法，计算树节点权重；最后绘制图形，采用方法可以实现成图高效、层次清晰美观、无交叉的优点及符合配电网单线图布线规则的优越性。

所述计算树节点权重包括如下步骤：

S21、输入树状拓扑模型；

S22、遍历当前节点；

S23、判断：当前节点是否有子节点？若有，进行步骤S24；若没有，当前节点权重赋值后，进行步骤S25；

S24、当前节点赋值子节点；

S25、计算当前节点权重；

S26、判断：当前节点等于根节点？若是，转到步骤S27；若不是，转到步骤S22；

S27、结束。

所有叶子节点权重值赋值1，当前节点权重等于当前节点的全部子节点权重之和乘以一个权重系数，所述权重系数取值为1。

所述步骤S3中，绘制图形包括如下步骤：

S31、计算绘图区域的矩形范围；

S32、计算节点坐标；

S33、绘图容器树对应容器类图元；

S34、绘制容器内设备；

S35、绘制容器父子关系所在边。

所述步骤S31中，计算绘图区域的矩形范围包括以下步骤：

S311、计算绘图区域的画布高度；

S312、计算绘图区域的画布宽度。

所述步骤S311中，绘图区域的画布高度的计算公式如下：

dh＝max(ph,mh)

mh＝tw×ch+(tw-1)×hs

式中：dh表示绘图区域高度，ph表示屏幕高度，mh表示最小绘图区域高度，tw表示容器树根节点权重，ch表示容器需要绘制的高度，hs表示容器间上下间距。

所述步骤S312中，绘图区域的画布宽度的计算公式如下：

dw＝max(pw,mw)

mw＝td×cw+(td-1)×ws

式中：dw表示绘图区域宽度，pw表示屏幕宽度，mw表示最小绘图区域宽度，td表示树的深渡，cw表示容器需要绘制的宽度，ws表示容器之间左右间距。

所述节点坐标的计算遵循下列规则：

A1、容器树根节点横坐标x赋值0，纵坐标y赋值为绘图区域高度dh的一半；

A2、采用递归算法调用每个子节点，子节点横坐标x坐标赋值成父节点横坐标、父节点宽度以及容器之间左右间距之和；

A3、纵坐标y分两种情况：

B1、当父节点只有一个子节点时，纵坐标y直接赋值父节点纵坐标；

B2、当父节点有两个以上子节点；如果当前节点是父节点的第一个子节点，纵坐标y赋值父节点y坐标减去父节点所有子节点高度的一半，其它子节点赋值上一个节点位置加上容器间上下间距；对于父节点和当前节点都是T节点类型时，当前节点x重新赋值父节点x坐标加上一个偏移量。

所述容器类图元包括有厂站、环网柜、开关站、配电间以及负荷，根据节点类型绘制对应图元。

本发明的有益效果：1、本发明基于权重树的配电网单线图自动成图方法，能够形成具有运行高效、层次清晰美观、无交叉等优点；2、无需人工干预，图形可随模型变化自动更新，满足数据集成和整合要求，有助于配电网模型数据的可视化展示。

附图说明

图1为本实施例一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法的方法流程图。

图2为本实施例一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法的计算权重流程图。

图3为采用本实施例一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法的成图效果图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，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。

实施例：如图1所示，是一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法的方法流程图，步骤如下：

S1、预处理树状拓扑模型；根据设备拓扑关系用CIM模型描述，生成树状拓扑模型，对配电网CIM模型进性预处理，以模型中首开关为起始点进性拓扑分析，变电站、环网柜、配电站、T节点、用户负荷为节点，以馈线为容器的交流线段和开端或者断路器为边，通过拓扑分析形成树形数据结构，并记录容器类型，此结果记为容器树，后续将多次用到。在容器树节点中存放对应容器内设备、连接点、端子信息，其中T节点和用户负荷除外，以馈线为容器的设备信息以边信息存放。

S2、计算树节点权重；如图2所示，是本实施例中一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法的计算权重流程图，步骤如下：

S21、输入树状拓扑模型；

S22、遍历当前节点；

S23、判断：当前节点是否有子节点？若有，进行步骤S24；若没有，当前节点权重赋值后，进行步骤S25；

S24、当前节点赋值子节点；

S25、计算当前节点权重；

S26、判断：当前节点等于根节点？若是，转到步骤S27；若不是，转到步骤S22；

S27、结束。

本实施例中，所有叶子节点权重值赋值1，当前节点权重等于当前节点的全部子节点权重之和乘以一个权重系数，所述权重系数取值为1；计算权重后，通过先序遍历算法计算每个节点需要绘制的大小即宽度和高度，环网柜宽度等于节点内母线端子连接点连接端子数目总和，高度等于系统配置参数的固定值，T节点等于系统配置参数的固定宽度和固定高度，用户负荷节点等于系统配置参数的固定宽度和固定高度。

S3、绘制图形；绘制图形包括如下步骤：

S31、计算绘图区域的矩形范围；计算绘图区域的矩形范围包括以下步骤：

S311、计算绘图区域的画布高度；

绘图区域的画布高度的计算公式如下：

dh＝max(ph,mh)

mh＝tw×ch+(tw-1)×hs

式中：dh表示绘图区域高度，ph表示屏幕高度，mh表示最小绘图区域高度，tw表示容器树根节点权重，ch表示容器需要绘制的高度，hs表示容器间上下间距。

S312、计算绘图区域的画布宽度；

绘图区域的画布宽度的计算公式如下：

dw＝max(pw,mw)

mw＝td×cw+(td-1)×ws

式中：dw表示绘图区域宽度，pw表示屏幕宽度，mw表示最小绘图区域宽度，td表示树的深渡，cw表示容器需要绘制的宽度，ws表示容器之间左右间距。

S32、计算节点坐标；

节点坐标的计算遵循下列规则：

A1、容器树根节点横坐标x赋值0，纵坐标y赋值为绘图区域高度dh的一半；

A2、采用递归算法调用每个子节点，子节点横坐标x坐标赋值成父节点横坐标、父节点宽度以及容器之间左右间距之和；

A3、纵坐标y分两种情况：

B1、当父节点只有一个子节点时，纵坐标y直接赋值父节点纵坐标；

B2、当父节点有两个以上子节点；如果当前节点是父节点的第一个子节点，纵坐标y赋值父节点y坐标减去父节点所有子节点高度的一半，其它子节点赋值上一个节点位置加上容器间上下间距；对于父节点和当前节点都是T节点类型时，当前节点x重新赋值父节点x坐标加上一个偏移量。

S33、绘图容器树对应容器类图元；图元分为厂站图元、环网柜、开关站、配电间、负荷类，根据节点类型绘制对应图元。

S34、绘制容器内设备；绘制完容器类后，从容器节点中取出对应设备及拓扑信息，根据端子、连接点信息绘制容器内设备；环网柜或者配电间等容器进线保持在最左边；如果容器内存在母线类设备，根据母线连接点对应端子数对母线进性均匀分割。如图3所示是采用本实施例一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法的成图效果图。

S35、绘制容器父子关系所在边；绘制过程中根据连接线、开关设备对连接线路进性拟合处理，计算出馈线段起始坐标和长度、开关坐标和大小。

以上所述之具体实施方式为本发明一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、预处理树状拓扑模型；

S2、计算树节点权重；

S3、绘制图形；

步骤S3中，绘制图形包括如下步骤：

S31、计算绘图区域的矩形范围；

计算绘图区域的矩形范围包括以下步骤：

S311、计算绘图区域的画布高度；

S312、计算绘图区域的画布宽度；

步骤S311中，绘图区域的画布高度的计算公式如下：

dh＝max(ph,mh)

mh＝tw×ch+(tw-1)×hs

式中：dh表示绘图区域高度，ph表示屏幕高度，mh表示最小绘图区域高度，tw表示容器树根节点权重，ch表示容器需要绘制的高度，hs表示容器间上下间距。

2.根据权利要求与1所述的一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法，其特征在于：所述步骤S2中，计算树节点权重包括如下步骤：

S21、输入树状拓扑模型；

S22、遍历当前节点；

S23、判断：当前节点是否有子节点？若有，进行步骤S24；若没有，当前节点权重赋值后，进行步骤S25；

S24、当前节点赋值子节点；

S25、计算当前节点权重；

S26、判断：当前节点等于根节点？若是，转到步骤S27；若不是，转到步骤S22；

S27、结束。

3.根据权利要求与2所述的一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法，其特征在于：所有叶子节点权重值赋值1，当前节点权重等于当前节点的全部子节点权重之和乘以一个权重系数，所述权重系数取值为1。

4.根据权利要求与1所述的一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法，其特征在于：所述步骤S3还包括以下步骤：

S32、计算节点坐标；

S33、绘图容器树对应容器类图元；

S34、绘制容器内设备；

S35、绘制容器父子关系所在边。

5.根据权利要求与1所述的一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法，其特征在于：所述步骤S312中，绘图区域的画布宽度的计算公式如下：

dw＝max(pw,mw)

mw＝td×cw+(td-1)×ws

式中：dw表示绘图区域宽度，pw表示屏幕宽度，mw表示最小绘图区域宽度，td表示树的深渡，cw表示容器需要绘制的宽度，ws表示容器之间左右间距。

6.根据权利要求与4所述的一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法，其特征在于：所述节点坐标的计算遵循下列规则：

A1、容器树根节点横坐标x赋值0，纵坐标y赋值为绘图区域高度dh的一半；

A2、采用递归算法调用每个子节点，子节点横坐标x坐标赋值成父节点横坐标、父节点宽度以及容器之间左右间距之和；

A3、纵坐标y分两种情况：

B1、当父节点只有一个子节点时，纵坐标y直接赋值父节点纵坐标；

B2、当父节点有两个以上子节点；如果当前节点是父节点的第一个子节点，纵坐标y赋值父节点y坐标减去父节点所有子节点高度的一半，其它子节点赋值上一个节点位置加上容器间上下间距；对于父节点和当前节点都是T节点类型时，当前节点x重新赋值父节点x坐标加上一个偏移量。

7.根据权利要求4所述的一种基于权重树的配电网单线图自动成图方法，其特征在于：

所述容器类图元包括有厂站、环网柜、开关站、配电间以及负荷。