CN111309836A - 一种10kV配电线路单线图自动成图方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种10kV配电线路单线图自动成图方法及系统，所述方法从电网GIS系统中获取配电线路地理信息；计算用于自动成图的横坐标等差间隔Δx和纵坐标等差间隔Δy；计算有向图的最长连通路径，递归生成子图及对节点布局坐标进行计算；自动生成配电网调度所需的配电线路单线图。所述系统为计算机设备，包括存储器、处理器及在处理器上运行的计算机程序。本发明配电线路单线图自动成图方法，与常规的配电线路单线图自动成图方法的不同，本发明通过不断递归生成子有向图及计算该子有向图下的最长连通路径，完成配电线路有向图的所有节点坐标遍历计算。本发明适用于相邻节点长度为等比例间隔及单电源点线路。

Description

一种10kV配电线路单线图自动成图方法及系统
技术领域
本发明涉及一种10kV配电线路单线图自动成图方法及系统，属配用电技术领域。
背景技术
配电网单线图主要用于配电网调度运行管理，随着电网GIS系统的不断推广应用，可以根据配电网设备经纬度坐标生成地理图，但配电网地理图涉及设备数量多，图形可观性差，远达不到配电网调度运行管理所要求的单线图，而目前配电网单线图主要由人工进行绘制与维护，人工绘制及维护量大，若基于配电网地理图自动生成单线图，将极大地提升配电网自动化及智能化水平，有助于减轻基层人员的人工量。
目前，国内外对配电网单线图自动成图主要的方法有力导向算法、人工智能算法等，这些算法成图仍存在有交叉点、难以达到实用化的要求，本专利提出一种配电网单线图自动成图方法及系统，实现配电网单线图自动成图，符合节点无交叉，线条横平竖直的要求，满足配电网调度运行管理要求。
发明内容
本发明的目的是，为了解决基于配电网地理图难以自动成图的难点，降低基层人员人工绘制与维护配电线路单线图的工作量，本发明提出一种配电网单线图自动成图方法及系统，通过计算机执行程序自动实现配电网单线图自动成图。
本发明实现的技术方案如下，一种10kV配电线路单线图自动成图方法，所述方法从电网GIS系统中获取配电线路地理信息；计算用于自动成图的横坐标等差间隔Δx和纵坐标等差间隔Δy；计算有向图的最长连通路径，递归生成子有向图及对节点布局坐标进行计算；自动生成配电网调度所需的配电线路单线图。
所述获取配电线路地理信息，包括配电线路电源节点、分支节点、连接节点、终端节点的地理坐标信息；并根据配电线路潮流方向生成配电线路有向图数据结构G，边edges为各节点连接关系，节点nodes为电源节点、分支节点、终端节点、连接节点。
所述横坐标等差间隔Δx和纵坐标等差间隔Δy计算步骤如下：
(1)计算电源节点到所有可到达节点的最长路径长度RL，节点与节点不考虑权重，即不考虑节点与节点之间的实际长度，两个相邻节点间隔长度均相等，横坐标等差间隔Δx如下式：
Δx＝1/RL
其中：最长路径长度RL不为零，若RL为零，配电线路图结构为空或没有节点；
(2)计算配电线路根有向图G所有出度大于2的节点个数odegcou及计算出度大于2的节点的出度数总和odegsum，若odegcou-odegsum不为零，纵坐标等差间隔Δy如下式：
Δy＝1/(odegsum-odegcou)
若odegcou-odegsum为零，Δy＝0。
所述递归生成子有向图及节点布局坐标计算步骤如下：
(1)输入当前有向图和起始点，计算起始点onode到当前有向图所有可到达节点的最长连通路径，并对该连通路径上的节点逐个计算节点坐标，如下式：
pos[node][0]＝pos[onode][0]+Δx(j-1)
pos[node][1]＝num×mcol
其中：j表示该连通路径上的第j个节点node；pos[ndte][0]表示第j个节点node横坐标值；pos[node][1]表示第j个节点node纵坐标值；num表示第num个最长连通路径；
(2)输入当前有向图和起始点，计算起始点onode到所有可到达节点的最长的路径path，并对该连通路径上的节点逐个进行分析，若当前节点出度小于2，则继续；否则当前有向图移除当前节点，并计算当前有向图下的可连通图；若可连通图节点与最长的路径path的节点交集为0，则将可连通图生成子有向图；该子有向图添加当前节点及当前节点与子有向图连接关系；连接关系可从配电线路有向图G中获取，同时num加1，将当前节点定义为onode；
(3)重复步骤(1)和步骤(2)，通过不断递归计算最长连通路径、节点坐标、子有向图，直到完成所有节点坐标计算为止。
所述配电线路单线图自动生成，通过计算机程序，根据所有节点的坐标值自动生成SVG图，并用于展示或导出，供配电网调度运行管理使用。
一种10kV配电线路单线图自动成图方法的系统，为一种计算机设备，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时，实现以下步骤：
(1)将从电网GIS系统中获取的配电线路地理信息输入所述计算机设备的存储器，基于采集到的配电线路地理信息构建配电网拓扑信息数据池；
(2)对数据池数据重新定义电源节点、连接节点、终端节点、分支节点，并根据连接关系，重新生成初步有向图数据结构；
(3)计算自动成图的横坐标等差间隔Δx和纵坐标等差间隔Δy；
(4)计算有向图的最长连通路径，计算连通路径上各节点的坐标值；
(5)计算有向图的最长连通路径，逐点判断递归生成子有向图，并重复步骤(3)；
(6)保存所有节点地理坐标，生成配电线路单线图SVG图。
本发明的有益效果如下，本发明的配电线路单线图自动成图方法，相比于常规的配电线路单线图方法，节点与节点不存在交叉点，满足横平竖直，层次分明，生成的单线图可直接可供配电网调度运行人员使用。
本发明与常规的配电线路单线图自动成图方法的不同是，通过不断递归生成子有向图及计算该子有向图下的最长连通路径，完成配电线路有向图的所有节点坐标遍历计算。本发明提出的一种配电线路单线图自动成图方法及系统，充分利用电网GIS系统已有的配电线路地理信息，通过计算机可执行程序代码实现配电线路单线图自动成图，具有较强的工程意义。
本发明适用于相邻节点长度为等比例间隔及单电源点线路，若线路上存在小水电及光伏等分布式电源点，可将视为负荷处理。
附图说明
图1为本发明配电网单线图自动成图方法流程图；
图2为配电线路单线图成图前和成图后的效果比较；其中，
图2(a)为配电线路单线图成图前显示情况；
图2(b)为配电线路单线图成图后显示情况。
具体实施方式
本发的具体实施方式如图1所示。
本实施例一种10kV配电线路单线图自动成图方法的方法，包括以下步骤：(1)获取配电线路地理信息
从电网GIS系统中获取配电线路电源节点、分支节点、连接节点、终端节点的地理坐标信息，并根据配电线路潮流方向生成配电线路根有向图数据结构G，边edges为各节点连接关系，节点nodes为电源节点、分支节点、终端节点、连接节点。其中节点定义和边定义如下：
G＝(nodes,{edges}) (1)
nodes＝{node1,node2…noden} (2)
edges＝{(node1,node2),(node1,node3)…(noden-1,noden)} (3)
其中，n表示根有向图G的节点个数，(noden-1,noden)表示节点之间连接关系，方向由noden-1指向noden。
(2)计算横坐标等差间隔Δx和纵坐标等差间隔Δy
1)计算电源节点到所有可到达节点的最长路径长度RL，节点与节点不考虑权重，也就是不考虑节点与节点之间的实际长度，两个相邻节点间隔长度均相等，横坐标等差间隔Δx如公式(4)所示：
Δx＝1/RL (4)
其中：最长路径长度RL不为零，若RL为零，配电线路图结构为空或没有节点。
2)计算配电线路根有向图G所有出度大于2的节点个数odegcou及计算出度大于2的节点的出度数总和odegsum，若odegcou-odegsum不为零，纵坐标等差间隔Δy如公式(5)所示：
Δy＝1/(odegsum-odegcou) (5)
若odegcou-odegsum为零，Δy＝0。
(3)递归生成子有向图及节点布局坐标计算
1)输入当前有向图和起始点，计算起始点onode到当前有向图所有可到达节点的最长连通路径，并对该连通路径上的节点逐个计算节点坐标，如公式(6)、公式(7)所示：
pos[node][0]＝pos[onode][0]+Δx(j-1) (6)
pos[node][1]＝num×mcol (7)
其中：j表示该连通路径上的第j个节点node，pos[ndte][0]表示第j个节点node横坐标值，pos[node][1]表示第j个节点node纵坐标值，num表示第num个最长连通路径。
2)输入当前有向图和起始点，计算起始点onode到所有可到达节点的最长的路径path，并对该连通路径上的节点逐个进行分析，若当前节点出度小于2，则继续，否则当前有向图移除当前节点，并计算当前有向图下的可连通图，若可连通图节点与最长的路径path的节点交集为0，则将可连通图生成子有向图，该子有向图添加当前节点及当前节点与子有向图连接关系，连接关系可从配电线路有向图G中获取，同时num加1，将当前节点定义为onode。
3)重复步骤1)和步骤2)，通过不断递归计算最长连通路径、节点坐标、子有向图，直到完成所有节点坐标计算为止。
(4)自动生成配电线路单线图
根据所有节点的坐标值生成SVG图，并用于展示或导出，供配电网调度运行管理使用。
(5)实施例验证
为验证本专利的一种配电网单线图自动成图方法的有效性，以江西某公司某条中压配电线路为例，对比配电线路单线图成图前和成图后的效果。
在图2中，节点1为电源节点，节点5、15、18、23、10、3为分支节点，节点2、13、14、16、17、22、24、26、19、20、28、29、30、31、11、9、12、6、7为连接节点，节点25、27、21、32、33、34、8为终端节点。
图2(a)为配电线路单线图成图前显示情况；图2(b)为配电线路单线图成图后显示情况。
配电线路单线图成图前，单线图交叉点多，直观性差，难以直接查看配电线路的电气连接关系及拓扑关系，而通过本实施例所采用的方法，配电线路单线图拓扑关系清晰、节点之间无交叉、电网潮流走向一目了然，人工维护量少，配电网调度运行人员可直接使用，满足工程实用要求。

Claims (7)

1.一种10kV配电线路单线图自动成图方法，其特征在于，所述方法从电网GIS系统中获取配电线路地理信息；计算用于自动成图的横坐标等差间隔Δx和纵坐标等差间隔Δy；计算有向图的最长连通路径，递归生成子有向图及对节点布局坐标进行计算；自动生成配电网调度所需的配电线路单线图。
2.根据权利要求1所述的一种10kV配电线路单线图自动成图方法，其特征在于，所述获取配电线路地理信息，并重新定义配电线路电源节点、分支节点、连接节点、终端节点，获取相应的地理坐标信息；根据配电线路潮流方向生成配电线路有向图数据结构G，边edges为各节点连接关系，节点nodes为电源节点、分支节点、终端节点、连接节点。
3.根据权利要求1所述的一种10kV配电线路单线图自动成图方法，其特征在于，所述横坐标等差间隔Δx和纵坐标等差间隔Δy计算步骤如下：
(1)计算电源节点到所有可到达节点的最长路径长度RL，节点与节点不考虑权重，即不考虑节点与节点之间的实际长度，两个相邻节点间隔长度均相等，横坐标等差间隔Δx如下式：
Δx＝1/RL
其中：最长路径长度RL不为零，若RL为零，配电线路图结构为空或没有节点；
(2)计算配电线路根有向图G所有出度大于2的节点个数odegcou及计算出度大于2的节点的出度数总和odegsum，若odegcou-odegsum不为零，纵坐标等差间隔Δy如下式：
Δy＝1/(odegsum-odegcou)
若odegcou-odegsum为零，Δy＝0。
4.根据权利要求1所述的一种10kV配电线路单线图自动成图方法，其特征在于，所述递归生成子图及节点布局坐标计算步骤如下：
(1)输入当前有向图和起始点，计算起始点onode到当前有向图所有可到达节点的最长连通路径，并对该连通路径上的节点逐个计算节点坐标，如下式：
pos[node][0]＝pos[onode][0]+Δx(j-1)
pos[node][1]＝num×mcol
其中：j表示该连通路径上的第j个节点node；pos[ndte][0]表示第j个节点node横坐标值；pos[node][1]表示第j个节点node纵坐标值；num表示第num个最长连通路径；
(2)输入当前有向图和起始点，计算起始点onode到所有可到达节点的最长的路径path，并对该连通路径上的节点逐个进行分析，若当前节点出度小于2，则继续；否则当前有向图移除当前节点，并计算当前有向图下的可连通图；若可连通图节点与最长的路径path的节点交集为0，则将可连通图生成子有向图；该子有向图添加当前节点及当前节点与子有向图连接关系；连接关系可从配电线路有向图G中获取，同时num加1，将当前节点定义为onode；
(3)重复步骤(1)和步骤(2)，通过不断递归计算最长连通路径、节点坐标、子有向图，直到完成所有节点坐标计算为止。
5.根据权利要求1所述的一种10kV配电线路单线图自动成图方法，其特征在于，所述配电线路单线图自动生成，通过计算机程序，根据所有节点的坐标值自动生成SVG图，并用于展示或导出，供配电网调度运行管理使用。
6.实现如权利要求1～5所述10kV配电线路单线图自动成图方法的系统为一种计算机设备，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时，实现以下步骤：
(1)将从电网GIS系统中获取的配电线路地理信息输入所述计算机设备的存储器，基于采集到的配电线路地理信息构建配电网拓扑信息数据池；
(2)对数据池数据重新定义电源节点、连接节点、终端节点、分支节点，并根据连接关系重新生成初步有向图数据结构；
(3)计算自动成图的横坐标等差间隔Δx和纵坐标等差间隔Δy；
(4)计算有向图的最长连通路径，计算连通路径上各节点的坐标值；
(5)计算有向图的最长连通路径，逐点判断递归生成子有向图，并重复步骤(3)；
(6)保存所有节点地理坐标，生成配电线路单线图SVG图。
7.根据权利要求6所述一种10kV配电线路单线图自动成图系统，其特征在于，应用配电网数据池中的拓扑数据，重新定义电源节点、连接节点、终端节点和分支节点，根据连接关系初步生成配电线路有向图数据结构，并基于初步配电线路有向图及单线图标准生成相应地最终配电线路单线图。
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