CN114757007A - 一种保供电全路径图的生成系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保供电全路径图的生成系统，包括：基础数据支撑模块、自动成图模块、图纸编辑模块和图纸管理模块。根据上述技术方案，可以代替人工开展机械性、重复性、繁琐性工作，不断提升配网调度操作效率，为基层减负，持续提升配网供电可靠性，满足配网故障快速复电和客户优质服务需要。

Description

一种保供电全路径图的生成系统和方法

技术领域

本发明涉及电力行业配电领域，具体而言，涉及一种保供电全路径图的生成系统和方法。

背景技术

围绕服务经济社会发展，全力以赴做好电力保供工作，特别在在重大节日、盛事期间均需加强重点活动场所在重要时段的保供电事务：制定重要场所应急发电装备支援序位表，确保重要保供电场所可靠用电做好保供电工作。然而在开展保供电场所保电工作时，配网运行信息相关拓扑关系大部分为人工绘制更新，缺乏拓扑图智能化可视化展示手段，在展示场景依赖表格进行信息化展示，评估效果不够多直观，影响了工作效率和准确率。具体实现时，需要人工从多张零散单线图模和环网联络图模进行分析，找出相关区域配网运行信息相关拓扑关系，整理形成表格，然后由配网调度人员通过第三方绘图工具人工绘制保供电一张图，操作过程中缺乏拓扑图智能化可视化展示手段。绘图后，线下给相关部门专业审批，最终再由人工扫描成电子件上传附件到业务系统。线下审批流程周期长，如某个专门专业提出修改意见，则配网调度员需重新人工修改完善原始图，再循环一遍线下审批流程。从收集资料，到绘图、审批，再上传系统，整个操作过程中，投入成本过高，且存在安全隐患。

发明内容

本发明的主要目的在于公开了一种生成保供电用户供电路径的系统和方法，通过本方案，可提取变电站、母线、开关、主变等设备信息，利用图形分析算法自动生成保供电全路径图，以直观的方式提示保供电的路线，以提升维护的准确率、提高工作效率。

第一方面，为实现上述目的，本申请提供了一种保供电全路径图的生成系统，包括：

基础数据支撑模块：用于从电网模型数据源提取模型数据，对模型数据进行解析，生成结构化数据，对结构化数据进行存储；

自动成图模块：用于选择和提取结构化数据，生成拓扑结构数据并进行可视化抽象处理，生成图像元素；根据计算规则，对图像元素进行排版，生成保供电全路径图；其中，所述拓扑结构数据包含顶点元素和边元素，其中顶点元素是电网元素设备的抽象表示、边元素是电网元素设备连接的抽象表示；

图纸编辑模块：用于响应对保供电全路径图的应用需求，对保供电路全路线图提供编辑、导入导出操作；

图纸管理模块：用于响应对图纸编辑模块的操作管理需求，包括编辑权限管理、图纸版本管理、图纸上传与下载，发布与审核。

进一步的，基础数据支撑模块包括图形数据接入单元、图形解析单元和数据存储模块，其中，图形数据接入单元与电网模型数据源交互，获取模型文件后，由图形解析模块将图形文件解析为结构化数据，存储至数据存储单元；其中，图形解析模块包括CIM解析器、DFG解析器。

其中，自动成图模块包括以下单元：

拓扑生成器：访问数据存储单元，提取结构化数据转换为拓扑结构数据；

器件过滤器：用于确定转换条件，协助拓扑生成器选择结构化数据，提取准确的拓扑数据；其转换条件包括位置信息和供电路线的电压等级；

基础图形库：存储电网设备与图形的关联关系，用于对设备可视化进行实现；

可视化抽象单元：用于将拓扑结构数据进行可视化抽象，提取拓扑结构数据的元素对应的图形元素；

可视化成图单元：用于对图形元素进行选择、排版、渲染，生成保供电线路全图；其中，可视化成图单元包括规则控制器，用于对可视化抽象后的图像元素计算在图纸上的坐标定位；规则控制器支持表格布局算法和直连布线算法。

进一步的，图纸编辑模块包括图纸导入导出单元、再加工单元；再加工单元用于响应用户终端需求，解析指定图纸的再加工需求，向可视化成图单元提起筛查服务，其中筛查服务支持拓扑和可视化抽象的再加工。

进一步的，规则控制器支持引入评分机制，确定最优布局组合，其最优布局组合的判断依据为连线交叉点最少。

另一方面，本申请提供了一种保供电全路径图的生成方法，包括以下步骤：

准备基础数据支撑服务，其内容包括从电网模型数据源提取模型文件，对模型文件进行解析，生成结构化数据，对所述结构化数据进行存储；

响应保供电全路径图的生成需求，选择和提取结构化数据，结合电网元素连接关系和保供电场所的需求，生成拓扑结构数据并进行可视化抽象处理，生成图像元素；并根据计算规则，对图像元素进行排版，生成保供电全路径图；其中，拓扑结构数据包含顶点元素和边元素，其中顶点信息是电网元素设备的抽象表示、边是电网元素设备连接的抽象表示；

响应对供电全路径图的应用需求，支持对保供电路全路线图进行编辑、导入导出操作；

对保供电全路径图纸提供管理服务，对应的管理内容包括编辑权限管理、图纸版本管理、图纸上传与下载，发布与审核。

进一步的，提供基础数据支撑服务包括解析配网线路模型文件，生成结构化数据存入端子连接表，端子连接表的结构包括文件名称、端子编号、端子ID、连接设备信息；

基础数据支撑服务还包括解析厂站模型文件，生成结构化数据，将结构化数据存入器件连接表，器件连接表的结构包括：设备ID、设备名称、设备对应变电站编号、设备对应端子ID、连接点设备ID；其中，设备对应端子ID与所述端子连接表的端子ID关联。

进一步的，响应保供电全路径图的生成需求过程包括以下步骤：

拓扑生成：选择结构化数据，提取电网设备与图形的关联关系，将电网设备转换为拓扑结构数据；其中，选择结构化数据前确定转换条件，根据转换条件提取准确的拓扑结构数据，其中的转换条件包括供电位置和供电路线的电压等级；

可视化抽象处理：获取电网设备与图像的关联关系，使用图像体现拓扑结构数据的元素，可视化抽象后的图像由图像元素构成；

可视化成图处理；对图像元素进行选择、排版、渲染，生成保供电线路全图图纸；其中，排版是指通过规则计算图像元素在图纸上的坐标定位；其规则的控制方式包括表格布局算法和直连布线算法。

进一步的，响应对所述保供电全路径图的应用需求包括提供图纸导入导出功能、再加工功能；再加工功能指，响应用户终端需求，解析指定图纸的再加工需求，对图纸提供筛查服务，筛查服务支持再次进行拓扑生成和可视化抽象处理。

其中，规则通过算法控制最佳效果，支持引入评分机制，确定最优布局组合，其最优布局组合的判断依据为连线交叉点最少。

根据本发明，可以利用图形分析算法向上追溯解析图模的方法，拓扑分析提取图模文件中设备参数、设备状态信息，按结构化形式单独存放业务数据，实现根据保供电场所名称、线路名称与设备台账信息结合生成保供电全路径图的方法。同时，本发明可以代替人工开展机械性、重复性、繁琐性工作，不断提升配网调度操作的准确度和工作效率。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的保供电全路径图的生成系统结构图；

图2是根据本发明实施例提供的保供电全路径图的生成方法流程图；

图3是根据本发明实施例提供的保供电全路径图的生成方法详细步骤图。

具体实施方式

本发明的技术方案是在企业内部建立配网辅助分析决策系统，基于单线图模文件信息进行解析，提取图模中变电站、母线、开关、主变等全路径关键设备信息，并从保供电场所所属10kV馈线向上追溯和分析，并将结果生成保供电全路线图，达到提升配网调度操作效率、为基层减负的要求。

下面结合说明书附图对本发明的具体实现方式做详细描述。

图1是保供电全路径图的生成系统结构图，如图所示，包括以下部分：

P110：基础数据支撑模块：用于从电网模型数据源提取模型数据，对模型数据进行解析，生成结构化数据，并对结构化数据进行存储；这三个功能分别由P111图形数据接入单元、P112图形解析单元和P113数据存储模块实现。

在本申请中，通过图形数据接入单元与电网模型数据源交互，从数据源提取OCS系统配网线路CIM模型文件、主网厂站一次接线图文件，由图形解析单元对提取的图形文件进行解析，将图模文件中的元素转换为结构化数据存储至数据存储单元；

其中，图形解析模块包括CIM解析器、DFG解析器：

CIM解析器定时解析配网线路模型文件，获取端子的结构信息存入数据存储模块的端子连接表，端子连接表的主要字段包括，MRID-端子GISID、SEQUENCENUMBER-端子编号、CONDUCTINGEQUIPMENT-连接设备、CONNECTIVITYNODE-关联节点、FILENAME-CIM文件名称；

DFG解析器定时解析厂站模型文件，获取设备信息存入数据存储模块的器件连接表，器件连接表的主要字段包括，C1211_DEVID-设备ID、C1211_DEVDESC-设备名称、C1216_DEVTYPE-设备类型、C0003_STATION_NO-设备变电站编号、C1232_TERMINALID-该设备的端子ID、CNCTNODE_DEVID-连接点的设备ID。

端子连接表和器件连接表中记录每个设备的本身信息和连接信息，通过连接信息查找与之有关联的其他设备信息，比如它的上下左右分别连接的是哪个设备。

P120：自动成图模块：用于从数据存储模块选择和提取结构化数据，结合电网元素连接关系和保供电场所的需求，生成拓扑结构数据并进行可视化抽象处理生成图像元素；根据计算规则，对图像元素进行排版，生成保供电全路径图；

自动成图模块包括以下单元：

P122：拓扑生成器：访问数据存储单元，提取结构化数据，转换为拓扑结构数据；拓扑结构数据包含顶点元素和边元素，其中顶点元素是电网元素设备的抽象表示、边元素是电网元素设备连接的抽象表示；

P125：器件过滤器：用于确定转换条件，协助拓扑生成器选择结构化数据，提取简化、准确的拓扑数据；转换条件包括位置信息和供电路线的电压等级；

在实际的应用中，转换条件为管理终端输入的位置，如保供电场所，电压等级为10kV。器件过滤器从拓扑数据中追溯10kV线路的供电路径，忽略非关键设备，连接关键设备，生成简化的准确的拓扑数据。

P121：基础图形库：存储电网设备与图形的关联关系，用于对设备可视化进行实现；基础图形库参照单线图图元，存储设备与可视化方式的对应关系，例如母线表现为线段，馈线表现为折线、开关表现为矩形框；标签组件用于绘制设备名称、备注，应用合适的字体和文字大小；染色组件用于查找满足条件的图元、应用前景色和背景色。

P123：可视化抽象单元：用于将拓扑结构数据进行可视化抽象处理，依据基础图形库，提取拓扑结构数据的元素对应的图形元素；

P124：可视化成图单元：用于对可视化抽象后的图形元素进行选择、排版、渲染，生成保供电线路全图；其中，可视化成图单元中还包括算法控制器，用于对可视化抽象后的图像元素进行排版，确定各图像元素的坐标。算法控制器中确定坐标的方式支持布局算法和布线算法。

本申请算法控制器支持引入评分机制，能够根据拓扑复杂程度选择最优布局组合，其最优的判断包括连线交叉点最少。算法控制器中的布局布线可限制迭代次数和迭代时长，快速成图。基于拓扑特征识别，自动布局时可自动成簇，例如同一母线连接的开关，成簇后可以应用相对坐标系，表现为开关间距变小，紧凑的排列在同一轴线；

具体的，布局算法包括表格布局算法，该算法用于确定变电站初始分布，对齐变电站母线。算法的步骤为：根据变电站电压等级获得表格行数、根据同一电压等级变电站数量最大值划分表格列数、如果变电站输出多个电压等级则合并次行；

布线算法支持直连布线算法，该算法仅作为计算连线交叉数量，为二次迭代提供依据，并不会输出到用户视图。算法的步骤为：将待连接的两个图元锚点存储为一条连线、使用矩形包裹连线获得水平和垂直两个方向上的向量、布线结束前遍历所有向量判断是否出现交叉、如果出现交叉则创建一个重新排版请求。

但是自动成图模块的输出结果是预览界面，该界面不可互动，一般不作为最终输出，需要进一步处理。

P130：图纸编辑模块：用于响应对保供电全路径图的应用需求，对保供电路全路线图提供编辑、导入导出操作。例如，预览界面导出为SVG格式，将SVG文件转换后，自动导入图纸编辑引擎。图纸编辑引擎支持手动调整图纸布局，添加备注，例如振荡波实验结果、重合闸策略等，此外也支持手动导入额外的图形，本申请中支持的图形文件通常是规范的SVG片段和PNG图片。

图纸编辑模块包括P131图纸导入导出单元、P132再加工单元；其中再加工单元可响应用户终端需求，解析指定图纸的再加工需求，向可视化成图单元提起筛查服务，筛查服务支持拓扑和可视化抽象的再加工。例如：用户需要对一些设备标记特别的颜色、使用类似css选择器的语法，即可通过筛查服务去设定样式。

P140：图纸管理模块：用于响应对图纸编辑模块的操作管理需求，包括编辑权限管理、图纸版本管理、图纸上传与下载，发布与审核。

图2提供了生成保供电全路径路图的方法流程，在图3中提供了相关的详细步骤：

步骤S200：准备基础数据支撑服务：

基础数据支撑服务是指从电网模型数据源提取模型文件，对模型文件进行解析，生成结构化数据，再存储在结构化的存储装置中的过程；

如图3中步骤S310的解析过程将电网模型数据源中的配网线路模型文件和解析厂站模型文件生成结构化的数据，通过步骤S315存储到结构化的存储设备中，存储设备支持数据库、结构化文件存储等。针对不同的文件定义不同的数据库表，并在各表之间、表内建立关联关系。例如，配网线路模型文件的解析结果存入端子连接表，端子连接表的结构包括文件名称、端子编号、端子ID、连接设备信息；

厂站模型文件的解析结果存入器件连接表，器件连接表的结构包括：设备ID、设备名称、设备对应变电站编号、设备对应端子ID、连接点设备ID；其中，设备对应端子ID与所述端子连接表的端子ID关联，器件连接表中的连接点设备ID与表中的设备ID关联。

步骤S310中对模型文件的解析操作，支持定时启动、人工启动、模型文件的增量启动等方式。

步骤S210：响应保供电全路径图的生成需求：

响应保供电全路径图的生成需求是指选择和提取上一步骤中存储设备中的结构化数据，结合电网元素的连接关系和保供电场所的需求，生成拓扑结构，对该结构进行可视化抽象处理生成图像元素；再根据计算规则，对图像元素进行排版生成保供电全路径图。

响应保供电全路径图的生成需求过程包括以下步骤：

拓扑生成：如图3中步骤320所示：从结构化的存储中选择结构化数据，提取该结构化数据代表的电网设备与图形的关联关系，将电网设备转换为拓扑结构数据；拓扑结构数据中包含顶点元素和边元素，顶点元素是电网元素设备的抽象表示、边元素是电网元素设备连接的抽象表示。

选择结构化数据后可以确定转换条件，根据转换条件提到准确的拓扑结构数据，转换条件包括供电位置和供电路线的电压等级，例如根据用户输入的保供电场所，查询获得10kV供电线路。

可视化抽象处理：如图3中步骤S322所示，获取电网设备与图像的关联关系，使用图像元素体现拓扑结构数据；其中体现拓扑结构数据时不仅可以调用基础图形库的素材，还可以使用标签组件、染色组件、尺寸定义组件等。实现过程中，基础图形库参照单线图图元，对设备可视化进行实现，例如母线表现为线段，馈线表现为折线、开关表现为矩形框；标签组件用于绘制设备名称、备注，应用合适的字体和文字大小；染色组件用于查找满足条件的图元，应用前景色和背景色；

可视化成图处理即图3中的步骤S324步骤，对步骤S322中生成的图像元素进行选择、排版、渲染，生成保供电线路全图视图。

布局成图的核心是对可视化抽象后的图元进行排版，计算图元在图纸上的坐标。在本步骤中包括布局和布线的算法，引入评分机制，能够根据拓扑复杂程度，采用最优布局组合，使得连线交叉点最少。布局和布线算法可限制迭代次数和迭代时长，快速成图。基于拓扑特征识别，实现布局时可自动成簇，例如同一母线连接的开关，成簇后可以应用相对坐标系，表现为开关间距变小，紧凑的排列在同一轴线。

布局算法包括表格布局算法，该算法用于确定变电站初始分布，对齐变电站母线。算法的步骤为：根据变电站电压等级获得表格行数、根据同一电压等级变电站数量最大值划分表格列数、如果变电站输出多个电压等级则合并次行。

布线算法包括直连布线算法，该算法仅作为计算连线交叉数量，为二次迭代提供依据，并不会输出到用户视图。算法的步骤为：将待连接的两个图元锚点存储为一条连线、使用矩形包裹连线获得水平和垂直两个方向上的向量、布线结束前遍历所有向量判断是否出现交叉、如果出现交叉则创建一个重新排版请求。

此时的保供电线路全图视图是简单的预览界面，该界面不可互动，一般不作为最终输出。

步骤S220：响应保供电全路径图纸的编辑需求：

响应对所述保供电全路径图的应用需求，支持所述保供电路全路线图进行编辑、导入导出操作；

在图3中体现为步骤S331中响应对保供电全路径图的应用需求，包括提供图纸导入导出功能、再加工功能；

导出服务是将保供电线路全图视图，导出为SVG格式文件，该服务是图纸最终输出接口。同时，导出服务支持将SVG文件导入图纸编辑引擎。图纸编辑引擎支持手动调整图纸布局，添加备注，例如振荡波实验结果、重合闸策略等，此外也支持手动导入额外的图形，这些图形通常是规范的SVG片段和PNG图片。

其中再加工功能指，响应用户终端需求，解析指定图纸的再加工需求，向指定图纸进行筛查服务。

筛查服务用于查询满足特定条件的拓扑顶点和边，一般作为个性化定制图纸的扩展，支持再次进行拓扑生成和可视化抽象处理，即再进入步骤S320，重新响应用户的需求，布局成图。

在以上图3的各方法流程中实现了从电网模型到保供电图路径图的生成过程。

步骤S230：对保供电全路径图纸提供管理服务。

本步骤中为图纸实用化规范化提供保证，主要包括图纸编辑权限管理、图纸版本管理、图纸上传与下载，发布与审核。

本发明利用企业系统现有单线图模文件和设备台账信息，利用图形分析算法向上追溯解析图模的方法，拓扑分析提取图模文件中设备参数、设备状态信息，按结构化形式单独存放业务数据，实现根据保供电场所名称、线路名称与设备台账信息结合生成保供电全路径图的方法。本发明代替人工开展机械性、重复性、繁琐性工作，不断提升配网调度操作效率，为基层减负，持续提升配网供电可靠性，满足配网故障快速复电和客户优质服务需要。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种保供电全路径图的生成系统，其特征在于，包括：

基础数据支撑模块：用于从电网模型数据源提取模型数据，对所述模型数据进行解析，生成结构化数据，对所述结构化数据进行存储；

自动成图模块：用于选择和提取所述结构化数据，生成拓扑结构数据并进行可视化抽象处理，生成图像元素；根据计算规则，对所述图像元素进行排版，生成保供电全路径图；其中，所述拓扑结构数据包含顶点元素和边元素，其中顶点元素是电网元素设备的抽象表示、边元素是电网元素设备连接的抽象表示；

图纸编辑模块：用于响应对所述保供电全路径图的应用需求，对所述保供电路全路线图提供编辑、导入导出操作；

图纸管理模块：用于响应对所述图纸编辑模块的操作管理需求，包括编辑权限管理、图纸版本管理、图纸上传与下载，发布与审核。

2.根据权利要求1所述的保供电全路径图的生成系统，其特征在于，

所述基础数据支撑模块包括图形数据接入单元、图形解析单元和数据存储模块，其中，所述图形数据接入单元与电网模型数据源交互，获取模型文件后，由所述图形解析模块将所述图形文件解析为结构化数据存储至数据存储单元；其中，图形解析模块包括CIM解析器、DFG解析器。

3.根据权利要求2所述的保供电全路径图的生成系统，其特征在于，所述自动成图模块包括以下单元：

拓扑生成器：访问所述数据存储单元，提取结构化数据转换为拓扑结构数据；

器件过滤器：用于确定转换条件，协助所述拓扑生成器选择结构化数据，提取准确的拓扑数据；所述转换条件包括位置信息和供电路线的电压等级；

基础图形库：存储电网设备与图形的关联关系，用于对设备可视化进行实现；

可视化抽象单元：用于将所述拓扑结构数据进行可视化抽象，提取所述拓扑结构数据的元素对应的图形元素；

可视化成图单元：用于对所述图形元素进行选择、排版、渲染，生成保供电线路全图；其中，可视化成图单元包括规则控制器，用于对所述可视化抽象后的图像元素计算在图纸上的坐标定位；所述规则控制器支持包括表格布局算法和直连布线算法。

4.根据权利要求3所述的保供电全路线的生成系统，其特征在于，所述图纸编辑模块包括图纸导入导出单元、再加工单元；所述再加工单元用于响应用户终端需求，解析指定图纸的再加工需求，向所述可视化成图单元提起筛查服务，所述筛查服务支持拓扑和可视化抽象的再加工。

5.根据权利要求4所述的保供电全路线的生成系统，其特征在于，所述规则控制器支持引入评分机制，确定最优布局组合，所述最优布局组合的判断依据为连线交叉点最少。

6.一种保供电全路径图的生成方法，其特征在于，包括：

准备基础数据支撑服务，内容包括从电网模型数据源提取模型文件，对所述模型文件进行解析，生成结构化数据，对所述结构化数据进行存储；

响应保供电全路径图的生成需求，选择和提取所述结构化数据，结合电网元素连接关系和保供电场所的需求，生成拓扑结构数据并进行可视化抽象处理，生成图像元素；并根据计算规则，对所述图像元素进行排版，生成保供电全路径图；其中，所述拓扑结构数据包含顶点元素和边元素，其中顶点信息是电网元素设备的抽象表示、边是电网元素设备连接的抽象表示；

响应对所述保供电全路径图的应用需求，支持所述保供电路全路线图进行编辑、导入导出操作；

对保供电全路径图纸提供管理服务，所述管理包括编辑权限管理、图纸版本管理、图纸上传与下载，发布与审核。

7.根据权利要求6所述的保供电全路径图的生成方法，其特征在于，

所述提供基础数据支撑服务包括解析配网线路模型文件，生成结构化数据存入端子连接表，所述端子连接表的结构包括文件名称、端子编号、端子ID、连接设备信息；

所述基础数据支撑服务还包括解析厂站模型文件生成结构化数据，将所述结构化数据存入器件连接表，所述器件连接表的结构包括：设备ID、设备名称、设备对应变电站编号、设备对应端子ID、连接点设备ID；其中，所述设备对应端子ID与所述端子连接表的端子ID关联。

8.根据权利要求7所述的保供电全路径图的生成方法，其特征在于，

所述响应保供电全路径图的生成需求过程包括以下步骤：

拓扑生成：选择结构化数据，提取电网设备与图形的关联关系，将所述电网设备转换为拓扑结构数据；其中，选择结构化数据前确定转换条件，根据所述转换条件提取准确的拓扑结构数据，所述转换条件包括供电位置和供电路线的电压等级；

可视化抽象处理：获取电网设备与图像的关联关系，使用图像体现所述拓扑结构数据的元素，所述可视化抽象后的图像由图像元素构成；

可视化成图处理；对所述图像元素进行选择、排版、渲染，生成保供电线路全图图纸；其中，所述排版是指通过规则计算图像元素在图纸上的坐标定位；所述规则的控制方式包括表格布局算法和直连布线算法。

9.根据权利要求8所述的保供电全路线的生成方法，其特征在于，所述响应对所述保供电全路径图的应用需求包括提供图纸导入导出功能、再加工功能；其中所述再加工功能指，响应用户终端需求，解析指定图纸的再加工需求，对所述图纸提供筛查服务，所述筛查服务支持再次进行拓扑生成和可视化抽象处理。

10.根据权利要求8所述的保供电全路线的生成方法，其特征在于，所述规则通过算法控制最佳效果，支持引入评分机制，确定最优布局组合，所述最优布局组合的判断依据为连线交叉点最少。

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