CN112035589B - 一种配网自动化主站单线图更新智能校验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种配网自动化主站单线图更新智能校验方法，包括：S01、从配电网的模型文件中解析电网的拓扑结构；S02、采用改进的干线支线布线算法，完成对所有网元的坐标定位；S03、采用基于动态步长的布线算法，完成网元之间的自动连线；S04、利用网元及连线的坐标，自动生成配电网单线图的图形文件；S05、以馈线为单位，将配网系统内部的单线图版本库与GIS系统版本清单进行校验；S06、提供可视化界面给运维人员查询结果，该方法利用数据库进行模型版本数据校验，不仅确保了校验过程安全、快速、准确、无遗漏，而且实现了数据校验全自动以及利用数据接口获取单线图图模版本，减少大量人为工作，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及配网自动化技术领域，具体涉及一种配网自动化主站单线图更新智能校验方法。
背景技术
随着配网自动化主站系统不断发展，单线图图模在配网自动化终端调试以及配网调度日常监控等业务的应用不断深入，单线图图模更新的及时性和准确性都非常重要。目前，影响单线图图模实用化有以下因素：
第一、单线图图模在消息传输过程以及配网系统解析导入过程中存在不可控的因素，如网络异常、接口程序不稳定和解析导入失败，导致配网系统中的部分单线图与GIS系统的单线图不尽相同，导致单线图更新不及时，而且不容易发现问题；
第二、针对单线图较多的供电局，对单线图开展日常人工排查效率很低，容易出现漏查现象；
第三、现有的基于改进步长的组合优化算法自动绘制单线图，存在的主要问题是绘图时间长、多个目标之间的权值难以平衡，高次迭代后得到的单线图也难以保证有较优的效果，随着配电网设备的增加，组合优化算法的成图速度会明显降低，而且得到的单线图容易出现较多的线路弯折，影响图形的可读性。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种配网自动化主站单线图更新智能校验方法，采用基于动态步长的布局布线算法以及引力-斥力算法，降低了布局维数，提高了布局布线效率，完成了向GIS系统获取的单线图清单自动校验的过程，且整个图形更新校验过程中重新生成的配电网馈线单线图结构清晰，线路长度均匀，满足用户需求，以解决现有技术中由于配网系统解析导入过程中的不可控因素以及单线图成图速率慢，图形可读性差的问题。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：
一种配网自动化主站单线图更新智能校验方法，包括以下几个步骤：
S01、从配电网的模型文件中解析电网的拓扑结构，并将拓扑信息存储在数据库中；
S02、根据拓扑信息中的拓扑数据，采用改进的干线支线布线算法，完成对所有网元的坐标定位；
S03、根据网元坐标采用基于动态步长的布线算法，完成网元之间的自动连线；
S04、利用网元及连线的坐标，自动生成配电网单线图的图形文件，并将该图形文件导入单线图版本库中；
S05、以馈线为单位，将配网系统内部的单线图版本库与GIS系统版本清单进行校验；
S06、将每次的校验结果存储在配网系统的商用库中，并提供可视化界面给运维人员查询结果。
作为本发明的一种优选方案，步骤S01中所述数据库采用树形结构存储配电网的拓扑信息。
作为本发明的一种优选方案，所述网元坐标定位步骤如下：
首先：从变电站电源节点出发，找出一条最长的支路并标记该支路节点的级数为0；
然后：依次访问0级支路上的节点，若该节点上有T接的分支，则遍历该分支找出分支上的最长线路作为1级支路；
最后：继续递归地进行线路分级，直到所有节点的级数都已标记。
作为本发明的一种优选方案，所述支路上所有节点完成初步定位后，将当前支路与上级支路进行交叉重叠判断，以系统设定的交叉重叠阈值为判据，对当前分支根据交叉重叠阈值做整体的平移处理，更新分支上节点的坐标和分支的边界。
作为本发明的一种优选方案，根据更新后的所述节点坐标规划上级分支的节点区域。
作为本发明的一种优选方案，所述节点区域采用基于动态步长的布线算法计算连线的首末端口坐标，所述基于动态步长的布线算法计算步骤如下：
S031、根据所述节点区域内部的网元坐标得到连线的起终点坐标；
S032、新建OPEN表和CLOSED表，并将起点加入到OPEN表中；
S033、判断OPEN表是否为空，若为空，则查找OPEN表中起终点坐标距离最小的节点vi，若不为空，则结束该操作；
S034、判断vi是否为终点，若不是终点，则将vi从OPEN表中删除，动态步长拓展vi的所有子节点vj，并判断vj是否在CLOSED表中，若是终点，则返回步骤S033重新判断；
S035、若vj不在CLOSED表中，则计算vj到起点的实际代价，计算vj到终点的启发代价，并判断vj是否在OPEN表中；
S036、判断实际代价与启发代价的大小，并根据系统设定阈值判断步骤S033重新判断。
作为本发明的一种优选方案，将所述OPEN表和CLOSED表中的数据作为初始化参数，优化节点坐标，其步骤如下：
S041、为各节点分配随机位置、记录节点度数、设置图形分块节点数目、设置节点间自然长度、斥力f、常量g、节点参数和迭代次数Q；
S042、固定所述节点区域内部的主干线与图形分块；
S043、选择图形分块，若遍历完所有分块，则直接结束；
S044、分块内设置虚拟点，迭代循环，若达到最大迭代次数或各节点所受合力均为零，则转到步骤S043；
S045、应用分支节点质量公式对对节点进行优化，并计算相关的偏移量。
作为本发明的一种优选方案，将所述优化节点坐标作为初始化数据，获取全量单线图更新时间列表以及GIS单线图更新时间列表，分别得到馈线的更新时间T和GIS单线图更新时间T2。
作为本发明的一种优选方案，根据所述全量单线图更新时间列表以及GIS单线图更新时间列表，判断相应的每条馈线的更新时间T与GIS单线图更新时间T2是否相等，并通过操作GetSingleLineSVG和GetSingleLineCIM获取对应馈线的单线图模文件，再通过单线图导图流程进行导入。
作为本发明的一种优选方案，将所述单线图模文件作为数据源存入数据库中，系统根据预处理好的单线图数据源完成单线图的生成，最后绘制所有分支，并自动调整馈线间的关系，生成配网单线图供用户查询。
本发明的实施方式具有如下优点：
本发明实质上是基于动态步长的布局布线算法以及引力-斥力算法的配网自动化主站单线图更新智能校验方法，通过采用图形分块的方法，降低布局维数，并通过增设虚拟节点保证区块间的联系，针对自动布局出现的线路交叉重叠问题，基于引力-斥力算法，通过改进节点质量并合理设置参数实现布局，并且通过节点间连线实现自然长度的自适应性、通过父子节点关系进行节点移动方向限制，进而完成向GIS系统获取的单线图清单自动校验的过程，且整个图形更新校验过程中重新生成的配电网馈线单线图结构清晰，线路长度均匀，满足用户需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施方式中配网自动化主站单线图更新智能校验方法流程图；
图2为本发明实施方式中单线图图模智能校验流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
如图1所示，本发明提供了一种配网自动化主站单线图更新智能校验方法，利用数据库进行模型版本数据校验，不仅确保了校验过程安全、快速、准确、无遗漏，而且实现了数据校验全自动以及利用数据接口获取单线图图模版本，减少大量人为工作，极大的提高了工作效率。
一种配网自动化主站单线图更新智能校验方法，包括以下几个步骤：
S01、从配电网的模型文件中解析电网的拓扑结构，并将拓扑信息存储在数据库中；
S02、根据拓扑信息中的拓扑数据，采用改进的干线支线布线算法，完成对所有网元的坐标定位；
S03、根据网元坐标采用基于动态步长的布线算法，完成网元之间的自动连线；
S04、利用网元及连线的坐标，自动生成配电网单线图的图形文件，并将该图形文件导入单线图版本库中；
S05、以馈线为单位，将配网系统内部的单线图版本库与GIS系统版本清单进行校验；
S06、将每次的校验结果存储在配网系统的商用库中，并提供可视化界面给运维人员查询结果。
本实施例中，将配电网单线图自动绘图过程分为两个部分：自动布局和自动布线，自动布局过程确定图元的坐标和线路的走向，保证单线图布局紧凑美观并且没有图元交叉重叠的现象，自动布线过程在自动布局的基础上，根据图元的坐标及尺寸计算图元的出线端口，并完成图元之间自动连线。
该配网自动化主站单线图更新智能校验方法的特征之一在于，采用改进的干线支线布局算法，先对配电馈线进行分级，偶数级分支水平放置，奇数级分支竖直放置，以分支为单位，采用多边形边界的布局空间描述方式，下级分支仅与其上级分支作整体的交叉重叠处理，提高了自动布局的速度，并对环网柜等组合图元作了特殊处理，能够实现紧凑美观的布局效果。
步骤S01中所述数据库采用树形结构存储配电网的拓扑信息。
本实施例中，主要通过树形结构存储的配电网拓扑数据，为了构建干线支线模型，并以分支为单位进行布局区域描述和交叉重叠处理，使得单线图布局布线更加便利。
所述网元坐标定位步骤如下：
首先：从变电站电源节点出发，找出一条最长的支路并标记该支路节点的级数为0；
然后：依次访问0级支路上的节点，若该节点上有T接的分支，则遍历该分支找出分支上的最长线路作为1级支路；
最后：继续递归地进行线路分级，直到所有节点的级数都已标记。
该配网自动化主站单线图更新智能校验方法的特征之二在于，采用多边形边界的空间描述方法，递归地描述所有分支的布局空间，分支内部的图元只在分支内部进行交叉判定，减少了交叉重叠判断的计算量，以分支为单位进行整体布局和交叉处理，可以一次性消除分支间的所有交叉；随着分支级数的提高，只拉伸平移下级分支的交叉重叠处理方式也节约了布局空间。
所述支路上所有节点完成初步定位后，将当前支路与上级支路进行交叉重叠判断，以系统设定的交叉重叠阈值为判据，对当前分支根据交叉重叠阈值做整体的平移处理，更新分支上节点的坐标和分支的边界。
根据更新后的所述节点坐标规划上级分支的节点区域。
本实施例中，采用上下左右四个方向描述分支的布局区域，可以更方便地进行分支间的交叉重叠判定，根据上级分支的走向，每个分支与其上级分支只需要在一个方向上分析，便可得知二者是否发生图元重叠。
本实施例中，根据更新后的节点坐标规划上级分支的节点区域，其流程如下所述：
首先，先从干线节点i出发，若干线节点未接分支，则继续布置下一干线节点j；若干线节点i接有分支，则优先布置分支节点；
其次，判断当前分支上的节点是否全部实现初步定位，当节点全部初步定位完成后，再以该分支为单位，与其干线进行交叉重叠判定；
最后，若发生交叉重叠，则将该分支进行整体的拉伸平移，然后再布置干线上节点i的下一节点j，如此继续，直到所有节点都布局完成。
本实施例中的规划节点流程，将未发生交叉重叠的部分的布局区域合并成一个整体，在分支节点布局完成后，只需要比较分支节点与上级分支节点的布局区域即可，通过拉伸平移以消除交叉重叠区域，再将两者的布局区域进行合并，对于其他分支仅需要在干线分支节点内部进行判断出来，而不必与整个布局区域进行比较，避免了在干线节点上进行大面积繁杂的处理，提高了干线节点规划区域的效率。
所述节点区域采用基于动态步长的布线算法计算连线的首末端口坐标，所述基于动态步长的布线算法计算步骤如下：
S031、根据所述节点区域内部的网元坐标得到连线的起终点坐标；
S032、新建OPEN表和CLOSED表，并将起点加入到OPEN表中；
S033、判断OPEN表是否为空，若为空，则查找OPEN表中起终点坐标距离最小的节点vi，若不为空，则结束该操作；
S034、判断vi是否为终点，若不是终点，则将vi从OPEN表中删除，动态步长拓展vi的所有子节点vj，并判断vj是否在CLOSED表中，若是终点，则返回步骤S033重新判断；
S035、若vj不在CLOSED表中，则计算vj到起点的实际代价，计算vj到终点的启发代价，并判断vj是否在OPEN表中；
S036、判断实际代价与启发代价的大小，并根据系统设定阈值判断步骤S033重新判断。
本实施例中，采用动态步长的节点拓展方式，使得OPEN表中拓展的节点减少，可以跳跃式地向目标节点靠齐，不仅能保证找到最优的布线路径，更加能够减小搜索范围，提高算法的效率，从而提高了自动布线的效率。
将所述OPEN表和CLOSED表中的数据作为初始化参数，优化节点坐标，其步骤如下：
S041、为各节点分配随机位置、记录节点度数、设置图形分块节点数目、设置节点间自然长度、斥力f、常量g、节点参数和迭代次数Q；
S042、固定所述节点区域内部的主干线与图形分块；
S043、选择图形分块，若遍历完所有分块，则直接结束；
S044、分块内设置虚拟点，迭代循环，若达到最大迭代次数或各节点所受合力均为零，则转到步骤S043；
S045、应用分支节点质量公式对对节点进行优化，并计算相关的偏移量。
本实施例中，主要根据质点之间的引力-斥力算法计算节点的质量与节点间距离对偏移量的影响值，其计算公式为：
Δil＝p((xl-xi)，(yl-yi))
式中，n为引起节点i产生偏移量的节点数目；|Δil|为节点i、l间的几何距离；di节点i的偏移量；为节点l对节点i力的单位向量，决定受力偏移方向；Fil节点l对节点i的力的大小。
本实施例中，主干线节点在依靠节点质量的基础上增加其数值，增强了主干线节点对长分支末端节点的影响，同时使主干节点周围具有足够的空间，尽量避免了具有较为复杂连接情况的相近分支节点交叉的情况。
如图2所示，本实施例中，采用基于动态步长的算法，选取OPEN列表中的最优节点进行四邻域拓展时，靠近连线终端的方向上采用动态步长，远离连线终端的方向上采用单位步长，减少了拓展节点数量，同时采用二叉堆的方式维护OPEN列表，使得改进算法的路径搜索效率大大提高。
将所述优化节点坐标作为初始化数据，获取全量单线图更新时间列表以及GIS单线图更新时间列表，分别得到馈线的更新时间T和GIS单线图更新时间T2。
本实施例中，主要通过数据接口定期向GIS系统获取全部单线图的版本清单，根据从GIS系统获取的全部单线图版本清单，确定优化布局时区块间连接关系存在，从而保证本区块首、末节点和前后区块连接部分节点的移动方向和距离切实有效，通过地理坐标信息的配电网单线图自动布局，解决了图形因线路长短差异过大导致图形缩放时布局不合理的问题。
本实施例中，确认GIS系统单线图的版本清单主要通过以下流程实现：
首先、查找节点主干线及图像分块；
其次、遍历分块并设置虚拟点，将所有节点受力设置为0，并计算自然长度自适应值；
再者，根据引力-斥力算法计算节点所受的引力-斥力，并计算限制方向上的节点移动偏移量；
最后，根据节点偏移量判断是否满足条件，判断是否遍历所有分块，如果遍历完所有分块即可输出图形。
根据所述全量单线图更新时间列表以及GIS单线图更新时间列表，判断相应的每条馈线的更新时间T与GIS单线图更新时间T2是否相等，并通过操作GetSingleLineSVG和GetSingleLineCIM获取对应馈线的单线图模文件，再通过单线图导图流程进行导入。
本实施例中，比较每条馈线的更新时间T与GIS单线图更新时间T2，当T＝T2时，则不更新单线图，如果单线图画面上有错误标记，取消单线图画面上的错误标记；当T≠T2时，如果单线图画面上没有错误标记，在单线图画面上增加错误标记，并通过操作GetSingleLineSVG和GetSingleLineCIM获取对应馈线的单线图模文件，再通过上面的单线图导图流程进行导入，重新获取单线图操作每个周期只做一次，如果获取不到文件或者获取到文件但导入失败，直接跳过，等待下一核对周期处理。
将所述单线图模文件作为数据源存入数据库中，系统根据预处理好的单线图数据源完成单线图的生成，最后绘制所有分支，并自动调整馈线间的关系，生成配网单线图供用户查询。
本实施例中，对配电网馈线单线图所需要的的节点进行优化后，使得节点间相对地理位置不变，节点间连线能够适应图形缩放比例，成图均匀、清晰，能够满足运行观察人员的需求。
该基于电磁感应原理控制发射过程的配网自动化主站单线图更新智能校验方法，通过采用图形分块的方法，降低布局维数，并通过增设虚拟节点保证区块间的联系，针对自动布局出现的线路交叉重叠问题，基于引力-斥力算法，通过改进节点质量并合理设置参数实现布局，并且通过节点间连线实现自然长度的自适应性、通过父子节点关系进行节点移动方向限制，进而完成向GIS系统获取的单线图清单自动校验的过程，且整个图形更新校验过程中重新生成的配电网馈线单线图结构清晰，线路长度均匀，满足用户需求。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种配网自动化主站单线图更新智能校验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01、从配电网的模型文件中解析电网的拓扑信息，并将拓扑信息存储在数据库中；
S02、根据拓扑信息中的拓扑数据，采用改进的干线支线布线算法，完成对所有网元的坐标定位；
S03、根据网元坐标采用基于动态步长的布线算法，完成网元之间的自动连线；
S04、利用网元及连线的坐标，自动生成配电网单线图的图形文件，并将该图形文件导入单线图版本库中；
S05、以馈线为单位，将配网系统内部的单线图版本库与GIS系统版本清单进行校验；
S06、将每次的校验结果存储在配网系统的商用库中，并提供可视化界面给运维人员查询结果；
步骤S01中所述数据库采用树形结构存储配电网的拓扑信息；
所述网元坐标定位步骤如下：
首先：从变电站电源节点出发，找出一条最长的支路并标记该支路节点的级数为0；
然后：依次访问0级支路上的节点，若该节点上有T接的分支，则遍历该分支找出分支上的最长线路作为1级支路；
最后：继续递归地进行线路分级，直到所有节点的级数都已标记；
所述支路上所有节点完成初步定位后，将当前支路与上级支路进行交叉重叠判断，以系统设定的交叉重叠阈值为判据，对当前分支根据交叉重叠阈值做整体的平移处理，更新分支上节点的坐标和分支的边界；
根据更新后的所述节点坐标规划上级分支的节点区域；
所述节点区域采用基于动态步长的布线算法计算连线的首末端口坐标，所述基于动态步长的布线算法计算步骤如下：
S031、根据所述节点区域内部的网元坐标得到连线的起终点坐标；
S032、新建OPEN表和CLOSED表，并将起点加入到OPEN表中；
S033、判断OPEN表是否为空，若为空，则查找OPEN表中起终点坐标距离最小的节点vi，若不为空，则结束该操作；
S034、判断vi是否为终点，若不是终点，则将vi从OPEN表中删除，动态步长拓展vi的所有子节点vj，并判断vj是否在CLOSED表中，若是终点，则返回步骤S033重新判断；
S035、若vj不在CLOSED表中，则计算vj到起点的实际代价，计算vj到终点的启发代价，并判断vj是否在OPEN表中；
S036、判断实际代价与启发代价的大小，并根据系统设定阈值判断步骤S033重新判断。
2.根据权利要求1所述的一种配网自动化主站单线图更新智能校验方法，其特征在于，将所述OPEN表和CLOSED表中的数据作为初始化参数，优化节点坐标，其步骤如下：
S041、为各节点分配随机位置、记录节点度数、设置图形分块节点数目、设置节点间自然长度、斥力f、常量g、节点参数和迭代次数Q；
S042、固定所述节点区域内部的主干线与图形分块；
S043、选择图形分块，若遍历完所有分块，则直接结束；
S044、分块内设置虚拟点，迭代循环，若达到最大迭代次数或各节点所受合力均为零，则转到步骤S043；
S045、应用分支节点质量公式对节点进行优化，并计算相关的偏移量。
3.根据权利要求2所述的一种配网自动化主站单线图更新智能校验方法，其特征在于，将所述优化节点坐标作为初始化数据，获取全量单线图更新时间列表以及GIS单线图更新时间列表，分别得到馈线的更新时间T和GIS单线图更新时间T2。
4.根据权利要求3所述的一种配网自动化主站单线图更新智能校验方法，其特征在于，根据所述全量单线图更新时间列表以及GIS单线图更新时间列表，判断相应的每条馈线的更新时间T与GIS单线图更新时间T2是否相等，并通过操作GetSingleLineSVG和GetSingleLineCIM获取对应馈线的单线图模文件，再通过单线图导图流程进行导入。
5.根据权利要求4所述的一种配网自动化主站单线图更新智能校验方法，其特征在于，将所述单线图模文件作为数据源存入数据库中，系统根据预处理好的单线图数据源完成单线图的生成，最后绘制所有分支，并自动调整馈线间的关系，生成配网单线图供用户查询。
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