CN115204093A - 厂站接线图自动布局方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种厂站接线图自动布局方法，包括：根据获取的人工绘制历史厂站接线图形样本构建特征库；构建目标厂站内的拓扑关系并对目标厂站内的电气接线方式进行识别；基于电气接线方式进行厂站接线图框架自动绘制；基于特征库和厂站接线图框架完成间隔绘制；在完成厂站接线图框架和间隔绘制的基础上完成图形绘制，本发明能够依照用户习惯自动绘制厂站接线图，方便高效，充分利用历史图形资源和电气典型接线方式的经验总结，解决完全基于拓扑关系自动成图的不灵活和完全基于模板成图的不精确问题。

Description

厂站接线图自动布局方法及系统

技术领域

本发明属于电气技术领域，尤其涉及一种厂站接线图自动布局方法及系统。

背景技术

电网厂站接线图对电网的运行管理人员非常重要，运行管理人员直观地通过电网厂站图对电网进行管理、方式调度及事故处理等工作。目前厂站接线图多采用人工绘制的方式，首先通过数据库管理工具在数据库中建立各电气设备的模型信息，然后通过EMS（能量管理系统）中提供的绘图工具绘制电网厂站接线图，最后通过检索器将图形中设备与数据库中的模型设备关联。人力手工绘制厂站图的方式优点是符合调度运行人员的认知习惯，但这种方式维护工作量大且容易出错，给电网调度运行人员的工作带来不便。另一方面，在系统升级换代的场景下，厂站接线图主要通过转图的方式实现同步，从而确保历史图形的继续沿用。但在异构系统交互情况下，由于不同厂家图形格式不同或特殊商务原因，历史图形也难以复用。因此，当前国内外对EMS系统自动生成图形进行了不少的研究。在调度自动化领域，主要通过已存在的厂站设备拓扑模型利用固定的算法生成厂站图形，这种方法一方面需要具备存量模型，另一方面生成的图形缺乏用户个性化的绘图风格，总体上作为成熟应用的产品不多见；此外，普遍的方法是在图形编辑上为厂站图形绘制提供辅助支撑，例如通过提供间隔组件、自定义图块等方式，提升图形编辑效率。

随着厂站主接线图数据越来越多，为研究提取历史图形中的共性“知识”提供了数据基础。厂站主接线图主要包括主变、母线、间隔等元素组成，通过分析历史图形信息，可以提取人工绘图过程中的一些有用的信息。同时，变电站典型电气接线方式包括单母、双母、旁母、双母三分段、二分之三接线、主变接线等，这也为厂站接线组图的基础绘制提供了理论支撑。因此利用融合历史图形的间隔布局和典型接线方式的厂站图自动布局方法，可以确保自动生成厂站接线图既能满足用户历史绘制习惯，又能直观体现图形典型布局效果。

现有的厂站主接线图自动生成方法，一是通过厂站一次设备的拓扑模型自动构建厂站、母线及间隔的关系，然后基于特定的规则进行布局所有元素。例如将主变排序，水平布局主变；构建各个母线，通过人工设定母线接线方式并拓扑构建母线与主变、间隔关系，完成母线布局、间隔自动绘制。二是完全基于模板成图，通过分析历史图形，匹配最为相似的目标典型图形，仿照人工绘制的过程在基础底图上布局间隔。

基于厂站一次设备的拓扑模型自动生成的厂站接线图，布局较为生硬，虽然能够完成图形绘制，但难以符合具体现场用户使用习惯，可接受程度较低；另一方面，完全基于模板成图的方法，实际上难以百分之百匹配到完全一样的目标底图，存在母联、母分间隔无法匹配的情况，且依赖一定数据的历史图形，需要人工二次编辑，在具体实践中难以推广。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种厂站接线图自动布局方法及系统，能够依照用户习惯自动绘制厂站接线图。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

第一方面，提供了一种厂站接线图自动布局方法，包括：

根据获取的人工绘制历史厂站接线图形样本构建特征库；

构建目标厂站内的拓扑关系并对目标厂站内的电气接线方式进行识别；

基于电气接线方式进行厂站接线图框架自动绘制；

基于特征库和厂站接线图框架完成间隔绘制；

在完成厂站接线图框架和间隔绘制的基础上完成图形绘制。

结合第一方面，进一步的，所述根据获取的人工绘制历史厂站接线图形样本构建特征库包括：

识别人工绘制历史图形样本中的主变、母线、间隔组成、文本以及量测信息，据此构建特征库。

结合第一方面，进一步的，所述构建目标厂站内的拓扑关系并对目标厂站内的电气接线方式进行识别包括：

从获取的目标厂站模型中抽取目标厂站的一次设备模型及其拓扑关系，根据一次设备模型及其拓扑关系，以母线为中心，识别出母线关联的主变间隔、母线、母联间隔及母分间隔；

根据典型电气接线方式匹配出各个电压层级的母线接线方式。

结合第一方面，进一步的，所述基于电气接线方式进行厂站接线图框架自动绘制包括：

基于各个电压层级的母线接线方式，首先将主变按名称依次布局；其次设置各个电压层级母线的相对布局区域；再次根据母线所需关联的间隔数量及间隔参数自动计算母线长度；最后根据各个电压层级母线的相对布局区域、主变间隔、母联间隔、母分间隔、母线及其长度完成厂站接线图框架绘制。

结合第一方面，进一步的，所述基于特征库和厂站接线图框架完成间隔绘制包括：

根据母线关联的各间隔，从特征库中匹配出相似度最高的间隔模板，从间隔模板中提取出各个设备的图元、坐标以及连接线坐标信息，将这些信息等间距自动叠加到厂站接线图框架中。

结合第一方面，进一步的，所述在完成厂站接线图框架和间隔绘制的基础上完成图形绘制包括：将各设备的图元和其对应的文本以及量测信息进行关联。

第二方面，提供了一种厂站接线图自动布局方法，其特征在于，包括：

特征库构建模块，用于根据获取的人工绘制历史厂站接线图形样本构建特征库；

接线方式识别模块，用于构建目标厂站内的拓扑关系并对目标厂站内的电气接线方式进行识别；

框架绘制模块，用于基于电气接线方式进行厂站接线图框架自动绘制；

间隔绘制模块，用于基于特征库和厂站接线图框架完成间隔绘制；

图形绘制模块，用于在完成厂站接线图框架和间隔绘制的基础上完成厂站接线图绘制。

本发明有益效果包括：本发明提出的融合历史布局和典型接线方式的厂站图自动布局方法能够在直观、准确完成电气典型接线方式自动布局的基础上，充分挖掘继承历史人工绘图风格。通过拓扑分析、识别典型接线方式并完成框架图形的自动绘制，确保了图形模板的直观、准确；同时在布局间隔对象时，在历史图形分析的结果基础上，查找相似度最高的间隔组成并自动叠加至目标图形，保障了图形间隔组成风格与人工绘制的一样，从而满足用户针对调控图形的使用习惯。

附图说明

图1为本发明中厂站接线图自动布局方法的流程图；

图2为本发明中的特征库构建流程图；

图3为本发明最终绘制完成的厂站接线示意图；

图4为本发明中厂站接线图框架示意图。

具体实施方式

为了进一步描述本发明的技术特点和效果，以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。

实施例1

如图1-4所示，提供一种厂站接线图自动布局方法，包括以下步骤：

步骤一、历史图形样本收集及分析，构建特征库。

通过定时程序解析人工绘制的历史厂站样本图形库，利用拓扑搜索方法构建出各种间隔对象（包括线端间隔、负荷间隔、母联间隔、母分间隔、主变间隔及附属间隔），并裁剪相关间隔将每张厂站图形生成一个对应的图形模板，存储在特征库中，为下一步的图形自动绘制提供历史图库数据（主要为间隔模板库），如图2所示。

特征构建逻辑包括：

1）解析G文件，根据图元标签识别主变对象，根据连接属性（link属性）识别主变连接的连接线对象；

2）解析G文件，根据图元标签识别母线对象，根据连接属性（link属性）识别母线连接的连接线对象；

3）以母线为中心，进行图元拓扑搜索，遇到其他母线或主变停止，从而获得各个拓扑集合，根据集合内的图元是否包含线路、端子，判断各个间隔的性质（母联间隔、母分间隔、主变间隔、线端间隔及附属间隔等）

4）根据图形名称及图形内的间隔组合，构建特征库（XML文件），记录各个间隔内的设备类型、数量及图元位置信息。

步骤二、基于目标厂站拓扑结构，根据设备类型识别主变、母线及间隔组成，并识别出各个电压层级的典型电气接线方式（单母、双母、双母三分段、旁母、二分之三接线、主变接线等）。

如图3所示，基于一定的识别算法，匹配出各个电压层级的母线接线方式，包括2个主变，3个电压等级，高压侧双母接线、中压侧双母接线、低压侧单母接线；高压侧母线包含6个线端间隔、两个附属间隔（Ⅰ、Ⅱ母各有1个母线间隔）、1个母联间隔、2个主变间隔；中压侧母线包含9个线端间隔、两个附属间隔（甲、乙母各有1个母线间隔）、1个母联间隔、2个主变间隔；低压侧Ⅰ母线包含3个负荷间隔、3个附属间隔（2个电容器间隔、1个母线间隔）、1个主变间隔；低压侧Ⅱ母线包含3个负荷间隔、3个附属间隔（2个电容器间隔、1个母线间隔）、1个主变间隔，低压侧Ⅰ、Ⅱ母之间还存在一个母分间隔。

步骤三、基于电气接线方式进行厂站接线图框架自动绘制；

首先将画布初始化为1920*1080分辨率的大小，将画布粗粒度划分为主变区域、母线区域、母分间隔区域，母线区域是由母线及其所关联的间隔组成（包括主变间隔、线端间隔、附属间隔、母联间隔）。根据主变1、主变2，按顺序水平布局在画布中间的主变区域内；其次，通过向导配置的方式设置高中低各个电压层级相对布局区域，例如上左、上右、上侧、下左、下侧、下右、右侧等相对方位。上述图形中高压侧有1个母线区域、中压侧有1个母线区域、低压侧有2个母线区域，同一母线区域内的图元在区域内布局占位。再次，根据主变图元大小、母线组关联的间隔数量及间隔参数结合画布的宽高比，等比例划分出各个母线区域的大小，从而获得母线的长度。最后根据各个电压层级的绘制区域自动绘制母线、母联母分间隔，完成厂站接线图框架自动绘制。如图4所示。

步骤四、基于特征库和厂站接线图框架完成间隔绘制

在完成厂站接线图框架布局自动绘制后，首先，获取所有已布局的图元位置信息，在虚拟画布上记录各个图元的占位，计算出各个母线区域的空闲区域。 然后，根据母线组关联的各个间隔（线端间隔、附属间隔）组成，查询步骤1的特征库，匹配相似度最高的间隔模板，提取出各设备类型的图元、坐标、连接线坐标等信息，同时计算出各个间隔具体的宽高。将所有间隔布局到所关联母线组的左侧或上侧，通过冲突检测的方式查询虚拟画布，依次将间隔布局在母线区域的空闲区域中。依次类推，将所间隔布局到图形框架中。

步骤五、完成厂站接线图框架和间隔绘制的基础上完成图形绘制

根据各图元名称及显示规则，动态生成图元的标注（例如主变名称、母线名称、开关编号等）、量测对象（例如开关的有功、无功、电流等）的布局。图元标注和量测的位置根据配置，放置到图元附近或者间隔的顶端，同时将标注和量测对象放到虚拟画布中进行占位。在此基础上进行图元连线，形成最后的厂站接线图形，如图3所示。

实施例2

本发明还提供了一种厂站接线图自动布局方法，其特征在于，包括：

特征库构建模块，用于根据获取的人工绘制历史厂站接线图形样本构建特征库；

接线方式识别模块，用于构建目标厂站内的拓扑关系并对目标厂站内的电气接线方式进行识别；

框架绘制模块，用于基于电气接线方式进行厂站接线图框架自动绘制；

间隔绘制模块，用于基于特征库和厂站接线图框架完成间隔绘制；

图形绘制模块，用于在完成厂站接线图框架和间隔绘制的基础上完成厂站接线图绘制。

Claims (7)

1.一种厂站接线图自动布局方法，其特征在于，包括：

根据获取的人工绘制历史厂站接线图形样本构建特征库；

构建目标厂站内的拓扑关系并对目标厂站内的电气接线方式进行识别；

基于电气接线方式进行厂站接线图框架自动绘制；

基于特征库和厂站接线图框架完成间隔绘制；

在完成厂站接线图框架和间隔绘制的基础上完成图形绘制。

2.根据权利要求1所述的一种厂站接线图自动布局方法，其特征在于，所述根据获取的人工绘制历史厂站接线图形样本构建特征库包括：

识别人工绘制历史图形样本中的主变、母线、间隔组成、文本以及量测信息，据此构建特征库。

3.根据权利要求1所述的一种厂站接线图自动布局方法，其特征在于，所述构建目标厂站内的拓扑关系并对目标厂站内的电气接线方式进行识别包括：

从获取的目标厂站模型中抽取目标厂站的一次设备模型及其拓扑关系，根据一次设备模型及其拓扑关系，以母线为中心，识别出母线关联的主变间隔、母线、母联间隔以及母分间隔；

根据典型电气接线方式匹配出各个电压层级的母线接线方式。

4.根据权利要求3所述的一种厂站接线图自动布局方法，其特征在于，所述基于电气接线方式进行厂站接线图框架自动绘制包括：

基于各个电压层级的母线接线方式，首先将主变按名称依次布局；其次设置各个电压层级母线的相对布局区域；再次根据母线所需关联的间隔数量及间隔参数自动计算母线长度；最后根据各个电压层级母线的相对布局区域、主变间隔、母联间隔、母分间隔、母线及其长度完成厂站接线图框架绘制。

5.根据权利要求4所述的一种厂站接线图自动布局方法，其特征在于，所述基于特征库和厂站接线图框架完成间隔绘制包括：

根据母线关联的各间隔，从特征库中匹配出相似度最高的间隔模板，从间隔模板中提取出各个设备的图元、坐标以及连接线坐标信息，将这些信息等间距自动叠加到厂站接线图框架中。

6.根据权利要求5所述的厂站接线图自动布局方法，其特征在于，所述在完成厂站接线图框架和间隔绘制的基础上完成图形绘制包括：将各设备的图元和其对应的文本以及量测信息进行关联。

7.一种厂站接线图自动布局方法，其特征在于，包括：

特征库构建模块，用于根据获取的人工绘制历史厂站接线图形样本构建特征库；

接线方式识别模块，用于构建目标厂站内的拓扑关系并对目标厂站内的电气接线方式进行识别；

框架绘制模块，用于基于电气接线方式进行厂站接线图框架自动绘制；

间隔绘制模块，用于基于特征库和厂站接线图框架完成间隔绘制；

图形绘制模块，用于在完成厂站接线图框架和间隔绘制的基础上完成厂站接线图绘制。

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