CN112487591B - 一种配电网线路系统线路图模处理平台 - Google Patents
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Abstract
一种配电网线路系统线路图模处理平台，包括平台硬件和平台软件。所述平台硬件在配电自动化系统管理信息大区进行部署；直接部署在配电自动化系统Scada服务器上，或部署在配电自动化系统工作站或者独立安装在I区的图模服务器。所述平台软件架构基于C/S模式结构，分为三层：用户界面层、业务逻辑层、底层操作层；平台软件使用QT跨平台语言进行开发，界面层与业务逻辑层通过QT信号槽机制进行交互；业务逻辑层与底层操作层通过接口形式进行交互。本发明实现各系统之间的配电线路图模数据共享，确保各系统图形拓扑保持一致，可生成控制类设备简图、联络图等实用化图纸，极大地满足了配电网应用系统用户需求，使线路图模在各系统应用中更加实用化。
Description
技术领域
本发明涉及一种配电网线路系统线路图模处理平台，属配电网技术领域。
背景技术
在供电部门存在大量配电网应用系统，如配电自动化系统、供电服务系统等等，这些应用系统的很多模块中需要展示配电线路的示意图，如配电自动化系统在按照自动化逻辑处理完配网故障后，会及时展示故障定位结果，此时需要准确、美观的配电线路图形。
目前，电网各类应用系统中的配电线路图形无法实现完全自动显示，普遍采用的自动成图加人工美化的方式达到图形的正确美观显示，而在电网生产实践中，存在大量图形不能自动显示的问题，配电线路图模在跨系统应用时，会出现兼容性、适应性、数据一致性等多种问题，需要运维人员手工调整，易出错，且工作量巨大，耗时耗力，严重影响各类应用系统的建设进度和运行效果。
本发明提出了一种配电网线路系统线路图模处理平台，包括硬件和软件两方面，对应平台结构包括物理拓扑架构和软件架构两方面。所述平台硬件可在配电自动化系统管理信息大区进行部署，直接部署在配电自动化系统Scada服务器上，或部署在配电自动化系统工作站或者独立安装在I区的图模服务器。所述平台软件架构基于C/S模式结构，分为三层：用户界面层、业务逻辑层、底层操作层。
发明内容
本发明的目的是，为了实现快速自动解决配电线路图形显示方面存在的原始图纸混乱、图元不一致等问题，减少图模维护人工参与度，提升图形显示治理效率，提出一种配电网线路系统线路图模处理平台。
实现本发明的技术方案如下，一种配电网线路系统线路图模处理平台，所述图模处理平台包括平台硬件和平台软件。
所述平台硬件在配电自动化系统管理信息大区进行部署；直接部署在配电自动化系统Scada服务器上，或部署在配电自动化系统工作站或者独立安装在I区的图模服务器。
所述平台软件架构基于C/S模式结构，分为三层：用户界面层、业务逻辑层、底层操作层；平台软件使用QT跨平台语言进行开发，界面层与业务逻辑层通过QT信号槽机制进行交互；业务逻辑层与底层操作层通过接口形式进行交互。
所述图模处理平台，其功能包括操作功能、应用功能和人机交互功能；
所述操作功能包括激活，登录，自动成图，关闭，打印，撤销/前进，复印、剪切、粘贴，删除，格式刷，网络显示，左移/右移/上移/下移，放大/缩小，旋转90°，拖动，框选，原始尺寸，字体大小、颜色选择，左对齐/右对齐/上对齐/下对齐，图层管理，清空库数据，图模校验，智能截取，生成控制类设备简图，统计分析，个人中心，系统设置；
所述应用功能包括基于模型文件成图、统一图元标准、校验功能优化、自动成图算法优化、异动成图、线损功能开发、提升自动成图算法效率、联络图功能开发、系统图功能、数据分析功能完善、成图算法编译成库、超级联络图、场站图、动态数据挂接、用户管理及权限、批量处理、图形导出标注；
所述人机交互功能包登录页面、主界面、统计分析界面、系统设置界面。
所述自动成图，依据PMS端推送的图模文件使用自动化成图算法进行成图，使得线路结构清晰，图元与图元无重叠，线路简洁、美观、拓扑相通；自动成图功能实现方法如下：
(1)读取SVG图中所有图元及文本信息，缓存；
(2)依据SVG图中图元链接关系，进行拓扑解析，并将拓扑结构转换为树状结构；如果一个节点的子节点个数大于3时，增加虚拟节点；
(3)使用力导向算法计算各节点间距离；把图中的每个节点看成一个物理质点，每一条边看成是一个橡皮筋，当两点间的距离超过橡皮筋的自然长度，就会受到引力的作用；任意两点间有斥力作用，这样图中的节点就会在引力和斥力相互作用下不断运动，直到系统最终达到平衡；
(4)使用树形结构深度优先算法，获取最多节点数线路，将该线路作为主干线，然后从变电站出发，使用迭代方法进行线路布局；为了保证横平竖直，任意节点的布局方向为上、下、左、右四个方向；
(5)无重叠方案：将每条线路的起点和线路长度保存在map结构中，在进行线路局部时，计算该线路是否与保存的线路有相交点，如果没有相交点，则将该线路按照此方向进行布局，如果有相交点，则将该线路更改方向；
(6)在完成自动成图后，使用文本自适应算法方置文本位置。
所述图模校验，是对模型信息进行配电自动化系统规则校验，如果模型信息校验错误，生成相应的错误列表，供PMS端进行修改；图模校验功能实现方法如下：
(1)读取XML模型信息，将所有模型信息进行缓存；
(2)对模型信息进行校验，包括：
(a)模型文件非空约束：校验模型文件中设备类型非空校验，需重新推图；
(b)唯一性约束：对于设备名称相同的同类设备进行校验，需重新推图；；
(c)文本长度校验：对于设备描述超过配电自动化系统最大长度进行校验，需重新推图；
(d)简易变电站校验：对PMS端推送的变电站为简化图元进行校验，需重新推图；
(e)图模数量不一致校验：模型文件设备数量与图形文件设备数量不一致校验，需重新推图；
(f)拓扑节点校验：校验模型中是否存在设备孤岛情况。
所述生成控制类设备简图，是将所有控制类设备进行重新成图，保证拓扑想通；生成控制类设备简图功能实现方法如下：
(1)读取SVG图中所有图元及文本信息，缓存；
(2)依据SVG图中图元链接关系，进行拓扑解析，将非控制类设备配变、中压用户接入点去除，保留控制类设备，并将拓扑结构转换为树状结构；如果一个节点的子节点个数大于3时，增加虚拟节点；
(3)使用力导向算法计算各节点间距离：把图中的每个节点看成一个物理质点，每一条边看成是一个橡皮筋，当两点间的距离超过橡皮筋的自然长度，就会受到引力的作用；任意两点间有斥力作用，这样图中的节点就会在引力和斥力相互作用下不断运动，直到系统最终达到平衡；
(4)使用树形结构深度优先算法，获取最多节点数线路，将该线路作为主干线，然后从变电站出发，使用迭代方法进行线路布局；为了保证横平竖直，任意节点的布局方向为上、下、左、右四个方向；
(5)无重叠方案：将每条线路的起点和线路长度保存在map结构中，在进行线路局部时，计算该线路是否与保存的线路有相交点，如果没有相交点，则将该线路按照此方向进行布局，如果有相交点，则将该线路更改方向；
(6)图形布局完成后，使用文本自适应算法放置文本位置。
所述基于模型文件成图，是针对模型文件拓扑关系，将拓扑关系解析成成图算法数据结构，然后依据自动成图算法进行成图；基于模型文件成图功能的实现方法如下：
(1)解析xml中的Terminal节点，从变电站母线开始，根据各个节点之间的连接关系对整个线路进行拓扑解析，解析过程中对线路中的环网柜结构进行完整的解析。根据解析形成的拓扑结构组装成树状结构；
(2)对于环网柜结构，xml中可以做到完整的解析内部所有的图元，需要在成图算法中对环网柜图元做出完全解读布局。
所述校验功能优化，是针对目前的校验功能，优化成图软件校验规则，将校验分为模型校验和图形校验；模型校验出错问题依据弹窗形式展示，列出错误明细；图形校验问题直接在图形中使用其他颜色进行绘制；校验功能优化的实现方法如下：
(1)打开图形后，点击图模校验按钮；
(2)分析模型文件，对模型进行拓扑、一致性、唯一性、字符长度校验；
(3)对于一致性、唯一性、字符长度台账校验错误的，弹窗显示所有错误列表；
(4)对拓扑存在拓扑孤岛、拓扑成环的线路，在线路图上进行标注。
所述提升自动成图算法效率，是缩短图模文件较大时自动成图的时间，优化后的时长为当前长图时长的一半；提升自动成图算法效率功能的实现方法如下：
(1)针对目前自动成图算法耗时点，主要耗时点在使用力导算法计算图元间距离；
(2)优化力导算法，依据设备图元数量动态调试计算力导算法执行次数，过小分布不均，过大浪费时间；设置一个K值，使其带动每次计算两点时迭代次数的变化；k值根据不同的配电图进行调试统计迭代次数，总结规律得出一个依据图元数量计算等式；
(3)优化图元重叠判断逻辑，减少算法执行次数；
(4)优化文本自适应算法判断逻辑，减少算法执行次数。
所述联络图功能开发，是对于具有联络关系的两条或多条线路图，依据联络关系，将两条或多条线路图简图生成在一张图纸上，并且保证拓扑相通；联络图功能开发的实现方法如下：
(1)依据模型文件中线路是否为联络线路，如果为联络线路，则该线路模型文件中含有多条大馈线模型；
(2)查找该线路联络的线路是否已经存在；
(3)如果存在，则读取联络线路的模型信息，使用自动成图算法生成控制类设备简图；
(4)将当前线路按照成图算法生成控制类设备简图；
(5)依据联络开关位置，以当前控制类设备简图为基准，如果联络开关在干线，则将联络线路在干线绘制；
(6)如果联络开关为支线，则按照线路不想交原理，将联络线路绘制在支线上。
所述系统图功能，是依据成图规范，实现线路图的系统图成图，将环网柜图元修改为简易环网柜图元，并且保证拓扑相通；系统图功能实现方法如下：
(1)将环网柜详图与简易图元进行对应，包括，HW-环网柜，PD-配电室，KG-开关站，XB-箱变，DF-分支箱；
(2)在自动成图算法基础模型中，将环网柜详图模型更改为简易图元模型；
(3)优化自动成图算法，实现系统图布局。
本发明的有益效果是，本发明实现了快速自动解决配电线路图形显示方面存在的原始图纸混乱、图元不一致等问题，减少图模维护人工参与度，提升图形显示治理效率。本发明实现了各系统之间的配电线路图模数据共享，确保各系统图形拓扑保持一致，同时还可生成控制类设备简图、联络图等实用化图纸，极大地满足了配电网应用系统用户需求，使线路图模在各系统应用中更加实用化。
附图说明
图1为配电网线路系统线路图模处理平台软件架构图；
图2为管理信息大区拓扑图；
图3为平台部署物理拓扑图；
图4为多节点处理方案示意图；
图5为自动成图算法流程图；
图6为54号文系统图例；
图7为超级联络图示意图；
图8为场站导航图示意图。
具体实施方式
本实施例一种配电网线路系统线路图模处理平台，包括软件和硬件两方面，对应平台结构包括软件架构和物理拓扑架构两方面。
本实施例平台软件架构基于C/S模式结构，分为三层：用户界面层、业务逻辑层、底层操作层,如图1所示。
平台软件使用QT跨平台语言进行开发，界面层与业务逻辑层通过QT信号槽机制进行交互；业务逻辑层与底层操作层通过接口形式进行交互。其中业务逻辑层包括图模校验、自动成图、联络图、生成控制类设备简图、统计分析、用户管理、系统设置、导出PDF及手动调整等功能。
本实施例的一种配电网线路系统线路图模处理平台，可在配电自动化系统管理信息大区进行部署。管理信息大区拓扑如图2所示。
部署方式有两种形式。第一种是直接部署在配电自动化系统Scada服务器上，直接读取本地文件信息；另有一种方式是部署在配电自动化系统工作站或者独立安装在I区的图模服务器，由配电自动化系统定时同步图模文件，在工作站或者图模服务器完成成图操作后，将处理后的文件以FTP的方式传送至配电自动化系统中进行导图操作，如图3所示。
本实施例一种配电网线路系统线路图模处理平台的软件功能，包括操作功能、应用功能和人机交互功能。其中操作功能包括激活、登录、自动成图、关闭、打印等26项功能；应用功能包括基于模型文件成图、统一图元标准、自动成图算法优化、线损功能等14项功能；人机交互功能包括登录界面、主界面、统计分析界面和系统设置界面。
本实施例平台的软件操作功能如下：
1、激活功能，保证软件只能在已激活的机器上运行，未进行激活的机器上无法运行本软件，同时对于不同用户设置不同的软件使用时长；激活功能实现方法如下：
(1)生成识别码：循环获取当前设备所有的mac地址，每个获取的mac地址用#号隔开。例如获取的mac地址为：8C-16-45-50-43-B9，首先去掉中间的间隔符。然后通过算法(0--A 1--B 2--C 3--D 4--E 5--F 6--G 7--O 8--P 9--Q A--R B--S C--T D--X E--YF--Z)将其转换为12位字符识别码并通过界面的文本框显示出来。
(2)激活判断：获取程序运行目录下的License文件，若不存在该文件，则提示未激活。将文件中的各个激活码通过“#”号分裂，将第二位和第三位之间保存的时间戳提取出来，若时间戳小于当前时间戳，则提示许可证到期。获取当前设备的第一个有效的mac地址，去掉其中的间隔符，然后通过算法(0--A 1--B 2--C 3--D 4--E 5--F 6--G 7--O 8--P9--Q A--R B--S C--T D--X E--Y F--Z)转换，之后取前八位，后八位，将其顺序颠倒，然后通过md5加密，将加密之后的字符串与许可证中的字符串比较，若相同，已激活，正常使用软件，若不相同，提示激活码不正确。
(3)激活工具，获取界面设置的激活时间，计算到期的时间戳保存下来，若设置为永久激活，时间戳保存为2099年。
获取文本框输入的12位字符识别码，取前八位，再取后八位，将其顺序颠倒，然后通过qt的md5进行加密。加密后将之前计算的时间戳保存在第二位字符和第三位字符之间。点击保存位文件按钮后，将该字符串保存在名为《License》的文件中，该文件保存在程序运行目录下。
2、登录功能。系统安全设置，只有用户输入正确的用户名、密码的用户才可登录本系统。登录功能实现方法如下：
(1)系统预设置初始化用户登录名及密码。
(2)用户输入预设的用户名、密码，点击登录。
(3)系统判断用户名、密码是否正确，如果正确，则进入系统主界面，如果不正确则进行提示。
(4)登录系统后可在用户管理页面修改用户名、密码。
3、自动成图。依据PMS端推送的图模文件使用自动化成图算法进行成图，使得线路结构清晰，图元与图元无重叠，线路简洁、美观、拓扑相通。自动成图功能实现方法如下：
(1)读取SVG图中所有图元及文本信息，缓存。
(2)依据SVG图中图元链接关系，进行拓扑解析，并将拓扑结构转换为树状结构(多叉树)；如果一个节点的子节点个数大于3时，增加虚拟节点。
(3)使用力导向算法计算各节点间距离。算法思想：把图中的每个节点看成一个物理质点，每一条边看成是一个橡皮筋，当两点间的距离超过橡皮筋的自然长度，就会受到引力的作用；任意两点间有斥力作用，这样图中的节点就会在引力和斥力相互作用下不断运动，直到系统最终达到平衡。
(4)使用树形结构深度优先算法，获取最多节点数线路，将该线路作为主干线，然后从变电站出发，使用迭代方法进行线路布局；为了保证横平竖直，任意节点的布局方向为上、下、左、右四个方向。多节点处理方案如图4所示。
(5)无重叠方案：将每条线路的起点和线路长度保存在map结构中，在进行线路局部时，计算该线路是否与保存的线路有相交点，如果没有相交点，则将该线路按照此方向进行布局，如果有相交点，则将该线路更改方向。
(6)在完成自动成图后，使用文本自适应算法方式文本位置。自动成图算法流程图如图5所示。
4、打印功能。点击“打印”导出PDF格式文件，连接打印机即可打印。打印功能实现方法如下：
(1)将SVG图在QGraphicsview框架进行展示。
(2)获取GraphicsSence中所有图元详细信息，然后通过QPainter类写入PDF中，保证整幅图不失真。
5、关闭功能。点击关闭按钮，关闭当前打开的图形tab页。关闭功能实现方法如下：
(1)判断当前页面是否为治理完未保存的页面，若未保存，则不能关闭。
(2)若不是治理后的页面或者该页面已保存，则从总的tabWidget中删除该页面。同时tab页跳转至下一页，并将tabWidget的各个属性设置为新的tab页。
6、撤销/前进功能。用于治理线路图时挪动错误或者误拖可点击撤销或恢复，返回上一步操作。撤销/前进功能实现方法如下：
(1)撤销/前进功能使用QT中QUndoStack类将撤销、前进操作保存在栈中。
(2)目前撤销、前进操作支持文本操作、图元移动、左对齐、右对齐、上对齐、下对齐等操作。
7、复制、剪切、粘贴功能。用于将线路图中的文本内容进行剪贴、复制、粘贴。复制、剪切、粘贴功能实现方法如下：
(1)复制：判断当前选中的图元是否为文本图元，非文本图元不处理，文本图元复制在缓存中。
(2)剪切：判断当前选中的图元是否为文本图元，非文本图元不处理，文本图元复制在缓存中。并将当前选中的图元从视图中移除。
(3)粘贴：将缓存中保存的文本图元在视图中展示出来，并且将该文本图元的对应图元以及属性如颜色尺寸设置为原文本图元的相关属性。
(4)该复制文本的位置放置在原文本的xy位置加5处。
8、删除功能。用于删除线路图中的文本信息。删除功能实现方法如下：
(1)删除点击文本：判断当前点击文本是否为空，若为空，则在视图以及缓存中移除该文本。
(2)删除框选文本：获取框选范围内的所有文本，从视图以及缓存中移除这些文本。
9、格式刷功能。点击选中需要文本，点击“格式刷”，再次点击需要调整文本，两个文本大小一样。格式刷功能实现方法如下：
(1)点击文本，文本处于选中状态，点击格式刷。
(2)获取当前选中文本的大小。
(3)点击需要调整的文本，将该文本大小更改为之前获取的文本大小。
10、网格显示功能。点击“网格”图标，黒色背景变成网格背景，便于检查连接线是否为一条直线。再次点击“网格”图标，则恢复为黑色背景。网格显示功能实现方法如下：
(1)展示SVG图形前，在设置QGraphicsSence前绘制比Sence画布大10像素的矩形框。
(2)点击网格背景时，在矩形框内使用QGraphicsRectItem绘制框线。
11、左移/右移/上移/下移功能。用于将线路图的文本根据需求移动。左移/右移/上移/下移功能的实现方法如下：
(1)左移：将当前选中文本在视图中的位置向左移动一个单位(x坐标-1)。同时设置快捷键为左键。
(2)右移：将当前选中文本在视图中的位置向右移动一个单位(x坐标+1)。同时设置快捷键为右键。
(3)上移：将当前选中文本在视图中的位置向上移动一个单位(y坐标-1)。同时设置快捷键为上键。
(4)下移：将当前选中文本在视图中的位置向下移动一个单位(y坐标+1)。同时设置快捷键为下键。
12、放大/缩小功能。点击“放大、缩小”图标将放大或缩小美化过后的线路图，或者使用Ctrl键+鼠标滚轮来放大或缩小图片。放大/缩小功能的实现方法如下：
(1)放大使用QGraphicsView类中sacle属性进行设置。
(2)放大倍数为每次增加1.2倍。
(3)缩小倍数为每次缩放0.8倍。
13、旋转90度功能。用于图形旋转90度。旋转90度功能的实现方法如下：
(1)点击按钮，获取当前线路所有图元的位置信息，以线路中心点进行旋转；
具体计算方式：
x2'＝(x1-x0)*cosa-(y1-y0)*sina
y2'＝(x1-x0)*sina+(y1-y0)*cosa
(2)将所有节点按照上诉公式重新计算一遍，生成新的svg图。
14、拖动功能。点击“拖动”图标，将鼠标放在线路图上，出现手指图标时可来回拖动线路图。拖动功能的实现方法如下：
(1)在QGraphicsView类中获取鼠标拖动事件。
(2)鼠标移动计算后计算鼠标移动距离。
(3)计算完成后移动QScrollBar的横向、纵向滚动条，实现拖动效果。
15、框选功能。鼠标切换为箭头模式，可以在图形中进行框选操作。框选功能的实现方法如下：
(1)在QGraphicsView类中获取鼠标左键点击及抬起事件。
(2)以鼠标点击及抬起坐标为矩形左上点及右下点，计算矩形框的范围。
(3)遍历所有图元坐标是否落在此矩形框范围内。
16、原始尺寸功能。用于显示原始线路图大小(本功能适用于图形治理完成后)。该功能的实现方法是，获取当前视图的缩放比例，然后将视图缩放1/当前比例。
17、字体、大小、颜色功能。用于选择、调整线路图中文本字体大小和颜色。字体、大小、颜色功能的实现方法是：
(1)点击文本，回去当前文本信息，进行缓存。
(2)修改文本字体、大小、颜色时，对缓存文本进行设置。
(3)设置完成后更新整个画布。
18、左对齐/右对齐/上对齐/下对齐功能。该功能限于美化前的线路图文本，治理后的文本统一居中处理。左对齐/右对齐/上对齐/下对齐功能的实现方法是：
(1)左对齐：获取当前所有的图元中最左边的一个(x坐标最小的)，计算该图元到左边界的距离，将所有的图元向左移动该距离。
(2)右对齐：获取当前所有的图元中最右边的一个(x坐标最大的)，计算该图元到右边界的距离，将所有的图元向右移动该距离。
(3)上对齐：获取当前所有的图元中最上边的一个(y坐标最小的)，计算该图元到上边界的距离，将所有的图元向上移动该距离。
(4)下对齐：获取当前所有的图元中最下边的一个(y坐标最大的)，计算该图元到下边界的距离，将所有的图元向下移动该距离。
(5)水平居中：获取当前所有的图元中最左边的一个(x坐标最小的)和最右边的一个(x坐标最大的)，左右距离相加除以2，然后减去左距离，将所有的图元向右移动该距离。
(6)垂直居中：获取当前所有的图元中最上边的一个(y坐标最小的)和最下边的一个(y坐标最大的)，上下距离相加除以2，然后减去上距离，将所有的图元向下移动该距离。
19、图层管理功能。将文本层与图形层进行分层，点击按钮只显示图形层。图层管理功能实现方法是，获取当前页面中的所有文本图元，在当前视图中隐藏该图元。
20、清空库数据功能。该功能主要解决成图前后图形不一致导致文本位置发生改变时，文本排布错乱情况，将当前线路的持久化数据进行清除。清空库数据功能的实现方法为，点击按钮，查找当前线路的名称及所属地区，然后将该线路保存内容进行删除。
21、图模校验功能。用于对模型信息进行配电自动化系统规则校验，如果模型信息校验错误，生成相应的错误列表，供PMS端进行修改。图模校验功能的实现方法如下：
(1)读取XML模型信息，将所有模型信息进行缓存。
(2)对模型信息进行校验，包括，(a)模型文件非空约束：校验模型文件中设备类型非空校验，需重新推图；(b)唯一性约束校验：对于设备名称相同的同类设备进行校验，需重新推图；(c)文本长度校验：对于设备描述超过配电自动化系统最大长度进行校验，需重新推图；(d)简易变电站校验：对PMS端推送的变电站为简化图元进行校验，需重新推图；(e)图模数量不一致校验：模型文件设备数量与图形文件设备数量不一致校验，需重新推图；(f)拓扑节点校验：校验模型中是否存在设备孤岛情况。
22、智能截取功能。系统默认自动截取图元文本描述与线路名称重复的部分，点击按钮变灰则关闭此功能。智能截取功能的实现方法如下：
(1)读取SVG图形中所有的文本信息，并将具有换行的文本进行合并；
(2)将合并后的文本信息查找‘线’字符的位置，按照此位置进行截取，只保留‘线’后的文本信息，并按照杆塔4个字符截取，其他文本按照一半截取。
23、生成控制类设备简图功能。用于将所有控制类设备进行重新成图，保证拓扑相通。生成控制类设备简图功能的实现方法如下：
(1)读取SVG图中所有图元及文本信息，缓存。
(2)依据SVG图中图元链接关系，进行拓扑解析，将非控制类设备配变、中压用户接入点等去除，保留控制类设备，并将拓扑结构转换为树状结构(多叉树)；如果一个节点的子节点个数大于3时，增加虚拟节点。
(3)使用力导向算法计算各节点间距离；
算法思想：把图中的每个节点看成一个物理质点，每一条边看成是一个橡皮筋，当两点间的距离超过橡皮筋的自然长度，就会受到引力的作用；任意两点间有斥力作用，这样图中的节点就会在引力和斥力相互作用下不断运动，直到系统最终达到平衡。
(4)使用树形结构深度优先算法，获取最多节点数线路，将该线路作为主干线，然后从变电站出发，使用迭代方法进行线路布局；为了保证横平竖直，任意节点的布局方向为上、下、左、右四个方向。
(5)无重叠方案：将每条线路的起点和线路长度保存在map结构中，在进行线路局部时，计算该线路是否与保存的线路有相交点，如果没有相交点，则将该线路按照此方向进行布局，如果有相交点，则将该线路更改方向。
(6)图形布局完成后，使用文本自适应算法放置文本位置。
24、统计分析功能。用于对已治理线路信息及线路上图元信息进行统计，在列表中展示，同时支持对线路中某类图元的详细信息查询。
统计分析功能的实现方法如下：
(1)从数据库表中查找所有线路上的不同类型设备数，以列表的形式进行展示。
(2)用户可依据线路所属地区、线路名称、设备类型查询详细的设备列表。
25、个人中心功能。用于登录后的用户可对自身信息和登录密码进行修改。个人中心功能的实现方法如下：
(1)从数据库用户表中读取所有用户信息进行展示。
(2)用户可对相应信息进行修改，修改完成后保存至数据库中。
26、系统设置功能。设置系统读取文件路径、生成后文件路径、ftp上传IP、端口、用户名、密码等内容，方便软件后续操作。
系统设置功能的实现方法如下：
(1)系统设置主要包括设置读取文件路径、保存治理后文件路径及FTP服务测试。
(2)将所有设置信息保存至数据库中，方便软件后续操作。
本实施例平台的软件应用功能如下：
1、基于模型文件成图功能。本功能是针对模型文件拓扑关系，将拓扑关系解析成成图算法数据结构，然后依据自动成图算法进行成图。
基于模型文件成图功能的实现方法如下：
(1)解析xml中的Terminal节点，从变电站母线开始，根据各个节点之间的连接关系对整个线路进行拓扑解析，解析过程中对线路中的环网柜结构进行完整的解析。根据解析形成的拓扑结构组装成树状结构。
(2)对于环网柜结构，xml中可以做到完整的解析内部所有的图元，需要在成图算法中对环网柜图元做出完全解读布局(之前是将环网柜看作一个节点，之间移动svg图纸中的环网柜)。
2、统一图元标准功能。该功能依据国网2017年发布的54号文成图规范，将自动成图算法中的图元大小修改为54号文标准进行成图展示。
统一图元标准功能的实现方法如下：
(1)定义各类型图元大小，如断路器、刀闸、跌落、配变、杆塔、站内开关、站内变压器、站内刀闸等图元大小，并将该图元大小持久化至数据库中。
(2)自动成图过程中，图元大小依据数据库中读取的图元大小进行成图。
(3)对于未定义大小的图元进行提示，需要对图元大小进行设置。
(4)依据设定的图元大小进行成图。
3、校验功能优化功能。针对目前的校验功能，优化成图软件校验规则，将校验分为模型校验和图形校验。模型校验出错问题依据弹窗形式展示，列出错误明细；图形校验问题直接在图形中使用其他颜色进行绘制。
校验功能优化功能的实现方法如下：
(1)打开图形后，点击图模校验按钮。
(2)分析模型文件，对模型进行拓扑、一致性、唯一性、字符长度等校验。
(3)对于一致性、唯一性、字符长度等台账校验错误的，弹窗显示所有错误列表。
(4)对拓扑存在拓扑孤岛、拓扑成环的线路，在线路图上进行标注。
4、自动成图算法优化功能。用于合并架空线路、环网线路、混合线路算法，将现有界面两个按钮算法合并为一个，实现程序自动判断使用何种算法成图，达到只通过一个按键进行自动成图。
自动成图算法优化功能的实现方法如下：
(1)将目前存在的纯环网柜线路按钮以及混合线路按钮(即架空线路按钮)合并为成图按钮。用户点击成图按钮，系统获取当前线路中所有的配变等架空线路的图元，若无这些图元，则以环网柜算法成图，否则以混合线路算法成图。
(2)若自动成图按钮实现的效果不明显，用户可点击下拉框手动选择成图算法。
5、异动成图(增加着色)功能。该功能以首次成图线路为基准，在线路出现异动重新推图时，在首次成图基础上进行重新成图，不修改线路基本走向。
异动成图功能的实现方法如下：
(1)获取当前治理的图纸在数据库中保存的结构(线路结构以及方向)。
(2)在自动成图时，每个支线的结构参考数据库中保存的结构，线路结构(当前线路的主干线节点)选择与数据库结构匹配度最高的结构。同时线路方向选择与数据库线路方向一致，之后微调线路的坐标。异动只保存两级结构，即变电站出来的主干线以及主干线的一级支线。其余的线路结构使用自动成图。
(3)每次成完图之后将结构存入数据库中以供下次成图使用。
6、线损功能开发功能。用于了解线损需求，对线路中的图元进行处理，去除掉不需要显示的图元，输出svg图纸。
线损功能开发功能的实现方法是，获取当前线路中的所有开关，获取这些开关中的非计量型开关，在生成简图的过程中，将这些非计量型开关去掉，并且生成线段来代替这些开关的位置，保存输出svg图纸。
7、提升自动成图算法效率功能。用于缩短图模文件较大时自动成图的时间，优化后的时长为当前长图时长的一半。
提升自动成图算法效率功能的实现方法如下：
(1)针对目前自动成图算法耗时点，主要耗时点在使用力导算法计算图元间距离。
(2)优化力导算法，依据设备图元数量动态调试计算力导算法执行次数(过小分布不均，过大浪费时间)。设置一个K值，使其带动每次计算两点时迭代次数的变化。k值根据不同的配电图进行调试统计迭代次数，总结规律得出一个依据图元数量计算等式。
(3)化图元重叠判断逻辑，减少算法执行次数。
(4)优化文本自适应算法判断逻辑，减少算法执行次数。
8、联络图功能开发功能。对于具有联络关系的两条或多条线路图，依据联络关系，将两条或多条线路图简图生成在一张图纸上，并且保证拓扑相通。
联络图功能开发功能的实现方法如下：
(1)依据模型文件中线路是否为联络线路(如果为联络线路，则该线路模型文件中含有多条大馈线模型)。
(2)查找该线路联络的线路是否已经存在。
(3)如果存在，则读取联络线路的模型信息，使用自动成图算法生成控制类设备简图。
(4)将当前线路按照成图算法生成控制类设备简图。
(5)依据联络开关位置，以当前控制类设备简图为基准，如果联络开关在干线，则将联络线路在干线绘制。
(6)如果联络开关为支线，则按照线路不想交原理，将联络线路绘制在支线上。
9、系统图功能。依据国网2017年发布的54号文成图规范，实现线路图的系统图成图，将环网柜图元修改为简易环网柜图元，并且保证拓扑相通。
系统图功能的实现方法如下：
(1)将环网柜详图与简易图元进行对应，如：HW-环网柜，PD-配电室，KG-开关站，XB-箱变，DF-分支箱等。
(2)在自动成图算法基础模型中，将环网柜详图模型更改为简易图元模型。
(3)优化自动成图算法，实现系统图布局。
54号文成图规范如图6所示。
10、数据分析功能完善功能。针对目前已治理线路的数据，完善数据分析功能，对于某一地区的图模数据进行多维度分析，如：分析某一地区图形错误的类型，指导PMS端推图人员推图规范等。
数据分析功能完善功能的实现方法如下：
(1)优化数据库设计，增加线路设备模型表，对图元表增加图元状态列，是否为联络开关列等。
(2)在统计页面增加不同类型设备统计，设备异动数据统计等。
(3)增加图表展示，多元化展示统计结果。
(4)增加图模校验错误分析，分析图模校验问题最多的原因，形成文档。
11、成图算法编译成库功能。用于将成图算法编译成linux/windows系统下的动态库,并支持接口调用成图算法提供独立接口。
成图算法编译成库功能的实现方法如下：
(1)单独抽离算法模块。
(2)新建项目运行模块，统一接口名称编译成库。
(3)分别进行不同系统的调试，打包。
12、超级联络图功能。该功能依据某一地区所有图形关系，将该地区所有线路图呈现在一张图纸上，具有联络关系的线路通过联络点进行连接。
如图7所示，超级联络图功能的实现方法如下：
(1)获取当前系统中的所有的联络图，将这些联络图进行分组，所有连接在一起的联络图为一组。确定组的个数，将这些组分成x*x个数，从界面左上角开始按照普通联络图的生成方法生成第一组，然后向左和向下依次生成其他的联络图；以总共有16组联络图为例，形成4*4的方针，依次存储各个联络图。
(2)性能问题：由于联络图中的线路较大，按照目前的性能，很出现较为严重的卡顿，修改svg图纸生成方法，按照修改什么渲染什么的原则，使得图纸在拖动时不卡顿，以及图纸操作图元移动不卡顿。
13、场站图功能。该功能依据系统所有图形，统计系统中所有变电站，增加变电站导航功能，将某一变电站的所有线路图呈现在一张图纸上。
如图8所示，场站图功能的实现方法如下：
(1)增加数据库变电站表，保存图模文件时，先生成图模文件线变关系简图入库。
(2)增加场站图功能模块，以导航图的形式展示线变关系。
(3)增加场站图功能模块，以导航图的形式展示线变关系。
14、动态数据挂接功能。用于了解配电自动化系统数据挂接逻辑，在自动成图算法中将开关数据动态挂接部分写入相关图元中，减少在配电自动化系统挂接流程。动态数据挂接功能的实现方法如下：
(1)了解配电自动化系统g文件DText节点与SVG图对应的节点标签。
(2)在svg图中增加动态数据挂接节点并设置动态数据文本位置。
(3)测试动态数据挂接功能。
15、用户管理及权限功能。用于增加用户管理及权限分配功能，软件具有管理员和一般用户，管理员可以操作软件所有功能，一般用户功能由管理员进行分配，保证软件不会出现越权操作。
用户管理及权限功能的实现方法如下：
(1)修改用户管理界面，将现有用户管理修改为：用户信息，用户管理、权限管理界面。用户信息界面显示当前用户的账号，修改密码，姓名，地区，手机号码，职责，以及邮箱信息。用户管理界面提供对所有的用户进行增加，删除，修改信息，修改权限等功能。
(2)管理员登录时，可显示用户信息以及用户管理界面。进入用户管理界面可对所有用户基本信息进行修改，同时可新增、删除、修改用户信息，修改用户权限；一般用户登录时，只能显示登录用户信息；一般用户只能维护自己的个人信息。
16、批量处理功能。用于在自动成图功能基础上，增加批量处理功能，点击按键可以处理用户选择的所有图模文件，无需一副一副图进行治理，提升治理效率。批量处理功能的实现方法如下：
(1)保存用户选择的图模文件名。
(2)成图时循环用户选择的图模数量，重复使用成图算法依次自动生成。
17、图形导出标注功能。用于在图形导出为PDF过程中，动态计算并在图中展示不同类型设备的数量，并在pdf中展示。
图形导出标注功能实现方法是，在图形导出pdf过程中，遍历整个图纸，获取图纸中各个类型设备的数量，打印时，增加视图宽度(下移下边界)，将各个设备的数量信息以text节点的模式存入视图中，随着导出pdf功能一起保存。
Claims (8)
1.一种配电网线路系统线路图模处理平台，其特征在于，所述图模处理平台包括平台硬件和平台软件；
所述平台硬件在配电自动化系统管理信息大区进行部署；直接部署在配电自动化系统Scada服务器上，或部署在配电自动化系统工作站或者独立安装在I区的图模服务器；
所述平台软件架构基于C/S模式结构，分为三层：用户界面层、业务逻辑层、底层操作层；平台软件使用QT跨平台语言进行开发，界面层与业务逻辑层通过QT信号槽机制进行交互；业务逻辑层与底层操作层通过接口形式进行交互；
所述图模处理平台，其功能包括操作功能、应用功能和人机交互功能；
所述操作功能包括激活，登录，自动成图，关闭，打印，撤销/前进，复印、剪切、粘贴，删除，格式刷，网络显示，左移/右移/上移/下移，放大/缩小，旋转90°，拖动，框选，原始尺寸，字体大小、颜色选择，左对齐/右对齐/上对齐/下对齐，图层管理，清空库数据，图模校验，智能截取，生成控制类设备简图，统计分析，个人中心，系统设置；
所述应用功能包括基于模型文件成图、统一图元标准、校验功能优化、自动成图算法优化、异动成图、线损功能开发、提升自动成图算法效率、联络图功能开发、系统图功能、数据分析功能完善、成图算法编译成库、超级联络图、场站图、动态数据挂接、用户管理及权限、批量处理、图形导出标注；
所述人机交互功能包登录页面、主界面、统计分析界面、系统设置界面；
所述自动成图，依据PMS端推送的图模文件使用自动化成图算法进行成图，使得线路结构清晰，图元与图元无重叠，线路简洁、美观、拓扑相通；自动成图功能实现方法如下：
（1）读取SVG图中所有图元及文本信息，缓存；
（2）依据SVG图中图元链接关系，进行拓扑解析，并将拓扑结构转换为树状结构；如果一个节点的子节点个数大于3时，增加虚拟节点；
（3）使用力导向算法计算各节点间距离；把图中的每个节点看成一个物理质点，每一条边看成是一个橡皮筋，当两点间的距离超过橡皮筋的自然长度，就会受到引力的作用；任意两点间有斥力作用，这样图中的节点就会在引力和斥力相互作用下不断运动，直到系统最终达到平衡；
（4）使用树形结构深度优先算法，获取最多节点数线路，将该线路作为主干线，然后从变电站出发，使用迭代方法进行线路布局；为了保证横平竖直，任意节点的布局方向为上、下、左、右四个方向；
（5）无重叠方案：将每条线路的起点和线路长度保存在map结构中，在进行线路局部时，计算该线路是否与保存的线路有相交点，如果没有相交点，则将该线路按照此方向进行布局，如果有相交点，则将该线路更改方向；
（6）在完成自动成图后，使用文本自适应算法方置文本位置。
2.根据权利要求1所述的一种配电网线路系统线路图模处理平台，其特征在于，所述图模校验，是对模型信息进行配电自动化系统规则校验，如果模型信息校验错误，生成相应的错误列表，供PMS端进行修改；图模校验功能实现方法如下：
（1）读取XML模型信息，将所有模型信息进行缓存；
（2）对模型信息进行校验，包括：
（a）模型文件非空约束：校验模型文件中设备类型非空校验，需重新推图；
（b）唯一性约束：对于设备名称相同的同类设备进行校验，需重新推图；
（c）文本长度校验：对于设备描述超过配电自动化系统最大长度进行校验，需重新推图；
（d）简易变电站校验：对 PMS端推送的变电站为简化图元进行校验，需重新推图；
（e）图模数量不一致校验：模型文件设备数量与图形文件设备数量不一致校验，需重新推图；
（f）拓扑节点校验：校验模型中是否存在设备孤岛情况。
3.根据权利要求1所述的一种配电网线路系统线路图模处理平台，其特征在于，所述生成控制类设备简图，是将所有控制类设备进行重新成图，保证拓扑想通；生成控制类设备简图功能实现方法如下：
（1）读取SVG图中所有图元及文本信息，缓存；
（2）依据SVG图中图元链接关系，进行拓扑解析，将非控制类设备配变、中压用户接入点去除，保留控制类设备，并将拓扑结构转换为树状结构；如果一个节点的子节点个数大于3时，增加虚拟节点；
（3）使用力导向算法计算各节点间距离：把图中的每个节点看成一个物理质点，每一条边看成是一个橡皮筋，当两点间的距离超过橡皮筋的自然长度，就会受到引力的作用；任意两点间有斥力作用，这样图中的节点就会在引力和斥力相互作用下不断运动，直到系统最终达到平衡；
（4）使用树形结构深度优先算法，获取最多节点数线路，将该线路作为主干线，然后从变电站出发，使用迭代方法进行线路布局；为了保证横平竖直，任意节点的布局方向为上、下、左、右四个方向；
（5）无重叠方案：将每条线路的起点和线路长度保存在map结构中，在进行线路局部时，计算该线路是否与保存的线路有相交点，如果没有相交点，则将该线路按照此方向进行布局，如果有相交点，则将该线路更改方向；
（6）图形布局完成后，使用文本自适应算法放置文本位置。
4.根据权利要求1所述的一种配电网线路系统线路图模处理平台，其特征在于，所述基于模型文件成图，是针对模型文件拓扑关系，将拓扑关系解析成成图算法数据结构，然后依据自动成图算法进行成图；基于模型文件成图功能的实现方法如下：
（1）解析xml中的Terminal节点，从变电站母线开始，根据各个节点之间的连接关系对整个线路进行拓扑解析，解析过程中对线路中的环网柜结构进行完整的解析；根据解析形成的拓扑结构组装成树状结构；
（2）对于环网柜结构需要在成图算法中对环网柜图元做出完全解读布局。
5.根据权利要求1所述的一种配电网线路系统线路图模处理平台，其特征在于，所述校验功能优化，是针对目前的校验功能，优化成图软件校验规则，将校验分为模型校验和图形校验；模型校验出错问题依据弹窗形式展示，列出错误明细；图形校验问题直接在图形中使用其他颜色进行绘制；校验功能优化的实现方法如下：
（1）打开图形后，点击图模校验按钮；
（2）分析模型文件，对模型进行拓扑、一致性、唯一性、字符长度校验；
（3）对于一致性、唯一性、字符长度台账校验错误的，弹窗显示所有错误列表；
（4）对拓扑存在拓扑孤岛、拓扑成环的线路，在线路图上进行标注。
6.根据权利要求1所述的一种配电网线路系统线路图模处理平台，其特征在于，所述提升自动成图算法效率，是缩短图模文件较大时自动成图的时间，优化后的时长为当前长图时长的一半；提升自动成图算法效率功能的实现方法如下：
（1）针对目前自动成图算法耗时点，耗时点在使用力导算法计算图元间距离；
（2）优化力导算法，依据设备图元数量动态调试计算力导算法执行次数，过小分布不均，过大浪费时间；设置一个K值，使其带动每次计算两点时迭代次数的变化；k值根据不同的配电图进行调试统计迭代次数，总结规律得出一个依据图元数量计算等式；
（3）优化图元重叠判断逻辑，减少算法执行次数；
（4）优化文本自适应算法判断逻辑，减少算法执行次数。
7.根据权利要求1所述的一种配电网线路系统线路图模处理平台，其特征在于，所述联络图功能开发，是对于具有联络关系的两条或多条线路图，依据联络关系，将两条或多条线路图简图生成在一张图纸上，并且保证拓扑相通；联络图功能开发的实现方法如下：
（1）依据模型文件中线路是否为联络线路，如果为联络线路，则该线路模型文件中含有多条大馈线模型；
（2）查找该线路联络的线路是否已经存在；
（3）如果存在，则读取联络线路的模型信息，使用自动成图算法生成控制类设备简图；
（4）将当前线路按照成图算法生成控制类设备简图；
（5）依据联络开关位置，以当前控制类设备简图为基准，如果联络开关在干线，则将联络线路在干线绘制；
（6）如果联络开关为支线，则按照线路不想交原理，将联络线路绘制在支线上。
8.根据权利要求1所述的一种配电网线路系统线路图模处理平台，其特征在于，所述系统图功能，是依据成图规范，实现线路图的系统图成图，将环网柜图元修改为简易环网柜图元，并且保证拓扑相通；系统图功能实现方法如下：
（1）将环网柜详图与简易图元进行对应，包括，HW-环网柜，PD-配电室，KG-开关站，XB-箱变，DF-分支箱；
（2）在自动成图算法基础模型中，将环网柜详图模型更改为简易图元模型；
（3）优化自动成图算法，实现系统图布局。
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|---|---|---|---|---|
| CN105913334A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-08-31 | 国网福建省电力有限公司 | 一种配电自动化图模在线异动的可视化检测方法 |
| CN107274044A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-10-20 | 国网江西省电力公司景德镇供电分公司 | 配电网高级应用对象模型自动解析与生成工具 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| 利用自动成图的配电网模型拓扑校核技术及实现;陈连杰;韩冰;赵家庆;杜红卫;钱科军;欧阳文;;电力系统自动化;20170125(第02期);160-164 * |
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| 配电网图模智能管控方法研究与实现;卢小海;黎志强;邱军旗;;机电信息;20181123(第33期);30-31 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112487591A (zh) | 2021-03-12 |
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