CN117874984B - 基于cim模型的配网拓扑图形生成方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于CIM模型的配网拓扑图形生成方法及装置，涉及图像处理技术领域，其方法包括：获取拓扑数据；基于CIM模型对所述元器件数据进行排序，得到拓扑图形，其中，所述拓扑图形包括依赖节点和被依赖节点；根据所述拓扑图形中的依赖节点对所述拓扑图形进行简化，得到包括简化拓扑结构的简化拓扑图形；确定所述被依赖节点在所述拓扑图形中的拓扑位置；根据所述被依赖节点的拓扑位置，将所述被依赖节点填充至所述简化拓扑结构，得到填充后的拓扑图形；对填充后的所述拓扑图形进行网架图形显示。本申请可以解决现有技术中不便于对拓扑图形进行管理和维护的问题。
Description
技术领域
本申请涉及图像处理技术领域，具体地涉及一种基于CIM模型的配网拓扑图形生成方法及装置。
背景技术
在现有技术中，为了描述电力配网系统的物理连接和拓扑结构，通常需要绘制配网拓扑图形，对于传统的配网拓扑图形，其主要通过在拓扑图形绘制软件中进行手动绘制得到，即传统的配网拓扑图形为静态图形，一旦绘制完成，若配网拓扑图形的拓扑结构发生变化时，需要手动维护和更新拓扑图形，例如手动跟踪和更新每个设备的连接信息，不便于对拓扑图形进行管理和维护。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种基于CIM模型的配网拓扑图形生成方法及装置，用以解决现有技术中不便于对拓扑图形进行管理和维护的问题，同时省时省力。
为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种基于CIM模型的配网拓扑图形生成方法，包括：
在预设的拓扑文件中，根据预设的元器件表单读取所述元器件数据；
基于CIM模型对所述元器件数据进行排序，得到拓扑图形，其中，所述拓扑图形包括依赖节点和被依赖节点；
根据所述拓扑图形中的依赖节点对所述拓扑图形进行简化，得到包括简化拓扑结构的简化拓扑图形；
确定所述被依赖节点在所述拓扑图形中的拓扑位置；
根据所述被依赖节点的拓扑位置，将所述被依赖节点填充至所述简化拓扑结构，得到填充后的拓扑图形；
对填充后的所述拓扑图形进行网架图形显示。
可选的，在所述根据所述被依赖节点的拓扑位置，将所述被依赖节点填充至所述简化拓扑结构，得到填充后的拓扑图形之后，包括：
将填充后的所述拓扑图形划分为多个拓扑模块，其中，每个拓扑模块包括一组相关的元器件，每个所述拓扑模块与其他任意一个拓扑模块之间通信连接；
在其中一个拓扑模块中的元器件异常的情况下，在元器件数据库中确定可配置元器件，并获取所述可配置元器件在拓扑图形中的连接关系，其中，所述连接关系包括连接路径和通信协议；
将所述可配置元器件替换异常的元器件，并根据所述连接路径和所述通信协议，确定所述可配置元器件的虚拟布线；
在所述虚拟布线中，确定是否存在信号干扰；
在所述虚拟布线存在信号干扰的情况下，调整布线路径，使所述布线路径不影响信号传输，并根据调整后的布线路径对所述可配置元器件进行布线。得到布线后的拓扑图形。
可选的，所述基于CIM模型对所述元器件数据进行排序，得到拓扑图形，包括：
在所述元器件数据中确定所述拓扑图形的首元器件数据；
在确定所述拓扑图形的首元器件数据后，基于所述CIM模型对剩余的所述元器件数据进行拓扑排序，得到所述拓扑图形。
可选的，所述元器件数据包括外部电网数据、发电机数据、变压器数据和母线数据，所述在所述元器件数据中确定所述拓扑图形的首元器件数据，包括：
确定在所述外部电网数据中是否存在其中一个外部电网数据的元器件相角为0度；
若存在其中一个外部电网数据的元器件相角为0度，则确定所述元器件相角为0度的所述外部电网数据为首元器件数据；
若不存在其中一个元器件数据的元器件相角为0度，则遍历所有所述发电机数据，并获取每个发电机数据的母线电压等级，将母线电压等级最高的所述发电机数据作为所述首元器件数据；
在所述发电机数据不存在的情况下，确定所述变压器数据中是否存在三绕组变压器；
若所述变压器数据中存在三绕组变压器，则将所述三绕组变压器作为所述首元器件数据；
在所述三绕组变压器不存在的情况下，筛选出数据类型为预设类型且数据属性为运行状态的元器件数据，并在筛选后的所述元器件数据中选择电压等级最高的元器件数据作为所述首元器件数据；
在存在多个电压等级最高的元器件数据的情况下，在筛选后的所述元器件数据中随机选择一个元器件数据作为所述首元器件数据。
可选的，所述在确定所述拓扑图形的首元器件数据后，基于所述CIM模型对剩余的所述元器件数据进行拓扑排序，得到所述拓扑图形，包括：
在确定所述拓扑图形的首元器件数据后，将所述首元器件数据作为起点进行DFS遍历，并将遍历得到的元器件数据标记为已访问状态；其中，将处于所述已访问状态的元器件数据作为依赖节点；
根据所述CIM模型中定义的连接关系，确定与处于所述已访问状态的元器件数据相邻的元器件数据，其中，将与处于所述已访问状态的元器件数据相邻的元器件数据作为被依赖节点；
执行循环步骤，至所有元器件数据均处于已访问状态，并得到拓扑排序结果，所述拓扑排序结果包括不同层级的元器件数据，其中，所述首元器件数据的层级为1，对于与任意元器件数据相邻的元器件数据，其层级值为自身层级值加所述元器件数据的层级值；
根据所述拓扑排序结果，生成所述拓扑图形，其中，所述拓扑图形包括依赖节点和被依赖节点；
所述循环步骤包括：
递归遍历与处于所述已访问状态的元器件数据相邻的元器件数据，对于每个相邻的元器件数据，若未处于已访问状态，则对其递归进行DFS遍历；
在递归返回时，将正在进行DFS遍历的元器件数据插入至所述首元器件数据之后和当前得到的拓扑排序结果之前。
可选的，所述根据所述拓扑图形中的依赖节点对所述拓扑图形进行简化，得到包括简化拓扑结构的简化拓扑图形，包括：
对所述拓扑图形中的每个依赖节点进行排序，得到排序后的依赖节点；
获取依赖节点列表，其中，所述依赖节点列表包括多个目标依赖节点；
遍历每个所述目标依赖节点，确定排序后的所述依赖节点是否包括所述目标依赖节点；
若排序后的所述依赖节点不包括所述目标依赖节点，则计算所述目标依赖节点的拓扑位置，并按照所述目标依赖节点的拓扑位置将所述目标依赖节点插入至排序后的所述依赖节点中，至排序后的所述依赖节点中包括所有所述目标依赖节点；
根据包括所有所述目标依赖节点的排序后的所述依赖节点，得到简化拓扑结构；
根据所述简化拓扑结构，得到所述简化拓扑图形。
可选的，所述根据包括所有所述目标依赖节点的排序后的所述依赖节点，得到简化拓扑结构，包括：
采用拓扑优化纵向压缩算法，从所述首元器件数据开始向下遍历每一层级的依赖节点；
对于每一层级的依赖节点，查找总线节点，并确定所述总线节点的电压等级；
采用第二循环步骤，至遍历结束所有层级的依赖节点，得到所述简化拓扑结构；
所述第二循环步骤包括：
若所述总线节点的电压等级与当前层级相同，则继续向下遍历所述总线节点的子节点；
若所述总线节点的电压等级与所述当前层级不同，则将所述总线节点替换为虚拟总线节点，并将所述总线节点的子节点连接至虚拟总线节点上；
对于每一层级的依赖节点，若存在变压器节点，则保留所述变压器节点和所述变压器节点的子节点以及所述变压器节点与其子节点之间的连接关系。
可选的，所述确定所述被依赖节点在所述拓扑图形中的拓扑位置，包括：
根据所述拓扑图形中的所述依赖节点，生成二维数组；
创建虚拟一维数组；
将所述虚拟一维数组添加至所述二维数组中，并对于每个所述被依赖节点，获取其父节点在所述二维数组中的纵下标；
根据父节点在所述二维数组中的纵下标，将所述被依赖节点添加至所述二维数组中对应的位置；
确定所述被依赖节点的所述父节点的子节点个数，将所述父节点右移预设的单元格，其中预设的单元格为所述子节点个数除以2并加1个单元格；
从最后一个层级开始递归遍历所述二维数组，确定每个层级的父节点，并将所述父节点右移预设的单元格；
在所述虚拟数组前添加一维数组，并确定所述一维数组的中间位置，其中，缩减元素的位置位于所述中间位置的两侧；
将所述缩减元素的位置作为所述被依赖节点在所述拓扑图形中的拓扑位置。
可选的，所述确定所述被依赖节点在所述拓扑图形中的拓扑位置，还包括：
创建初始拓扑布局，并为所述拓扑图形中每个节点随机分配一个初始位置；
采用第三循环步骤，至每个节点的拓扑位置不再发生变化，并确定每个被依赖节点最终的节点位置；
对于每个所述被依赖节点，根据其最终的节点位置，确定被依赖节点的层级和在所述层级中的位置；
根据所述被依赖节点的层级和其在所述层级中的位置，确定所述被依赖节点在所述拓扑图形中的拓扑位置；
所述第三循环步骤包括：
获取节点之间的依赖关系和连接强度，并根据节点之间的依赖关系和连接强度，计算节点之间的相互作用力；
获取节点之间的距离和节点的大小，并根据节点之间的距离和节点的大小，计算节点之间的排斥力；
根据所述相互作用力和所述排斥力，更新节点的拓扑位置。
本申请第二方面提供一种基于CIM模型的配网拓扑图形生成装置，包括：
存储器，被配置成存储指令；以及
处理器，被配置成从所述存储器调用所述指令以及在执行所述指令时能够实现上述的基于CIM模型的配网拓扑图形生成方法。
通过上述技术方案，通过获取拓扑数据并基于CIM模型对其进行排序，可以自动化地生成拓扑图形，减少了手动绘制的工作量，通过根据拓扑图形中的依赖节点对其进行简化，可以减少图形中的冗余信息，使得拓扑图形更加清晰和简洁，同时根据被依赖节点的拓扑位置，将其填充至简化拓扑结构中，可以完整并准确地表示拓扑结构，提高了拓扑结构生成的准确性，对填充后的拓扑图形进行网架图形显示，可以直观地展示配网系统的拓扑结构，便于对拓扑图形进行管理和维护。
本申请实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请实施例，但并不构成对本申请实施例的限制。在附图中：
图1示意性示出了根据本申请实施例的一种基于CIM模型的配网拓扑图形生成方法的流程示意图；
图2示意性示出了根据本申请实施例的拓扑排序示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请实施例，并不用于限制本申请实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
图1示意性示出了根据本申请实施例的一种基于CIM模型的配网拓扑图形生成方法的流程示意图。如图1所示，本申请实施例提供一种基于CIM模型的配网拓扑图形生成方法，该方法可以包括下列步骤。
S101、在预设的拓扑文件中，根据预设的元器件表单读取元器件数据。
拓扑数据可以是配网系统中包含各个节点以及节点与节点之间的连接关系的数据，节点可以是变电站、开关、线路等。
在本实施例中，拓扑文件包括元器件表单和计算表单，其中，元器件表单是一个预设的表单，用于记录配网系统中各个元器件的信息，其包括元器件的名称、位置、类型、参数等，用于存储和管理元器件的数据，以便后续的处理和分析；计算表单是另一个预设的表单，用于记录与拓扑相关的计算数据，其包括计算所需的参数、计算方法等，用于定义和存储计算所需的数据，以便进行后续的计算和分析。
具体的，根据预设的元器件表单，可以从拓扑文件中读取元器件的数据，包括元器件的名称和其他相关信息，如位置、类型、参数等，通过读取元器件表单，可以准确地获取每个元器件的信息；根据预设的计算表单，可以从拓扑文件中读取计算数据，包括与拓扑相关的计算参数、计算公式等，通过读取计算表单，可以获取进行后续计算和分析时所需的数据
S102、基于CIM模型对元器件数据进行排序，得到拓扑图形，其中，拓扑图形包括依赖节点和被依赖节点。
在本实施例中，使用CIM（Common Information Model）模型对获取到的元器件数据进行排序和处理，以生成配网系统的拓扑图形，拓扑图形包括依赖节点和被依赖节点，反映了节点之间的依赖关系。
具体的，在配网系统中，依赖节点指在拓扑图形中，某个节点所依赖的其他节点，依赖节点通常是指供电节点，用于提供电力给其他节点，如变压器节点供应电力给负荷节点；被依赖节点指在拓扑图形中，某个节点被其他节点所依赖，被依赖节点通常是指负荷节点，用于依赖于供电节点提供电力。
S103、根据拓扑图形中的依赖节点对拓扑图形进行简化，得到包括简化拓扑结构的简化拓扑图形。
本实施例中，根据拓扑图形中的依赖节点对拓扑图形进行简化处理，以得到一个更加简化的拓扑结构，需要说明的是，简化后的拓扑图形仍然保留了配网系统的关键信息，例如依赖节点及其连接关系等，但减少了冗余的节点和连接。
S104、确定被依赖节点在拓扑图形中的拓扑位置。
拓扑位置指被依赖节点在拓扑图形中的位置。被依赖节点是指在配网系统中被其他节点所依赖的节点，通过确定其拓扑位置，可以将其填充至拓扑结构中。
S105、根据被依赖节点的拓扑位置，将被依赖节点填充至简化拓扑结构，得到填充后的拓扑图形。
根据被依赖节点的拓扑位置，将其填充到简化拓扑结构中，可以得到一个完整的拓扑图形，其中包括了简化拓扑结构和被依赖节点。
S106、对填充后的拓扑图形进行网架图形显示。
本实施例对填充后的拓扑图形进行网架图形显示。网架图形显示是一种可视化方式，可以将拓扑图形以直观的方式进行展示，以帮助用户更好地理解和分析配网系统的结构和连接关系，从而便于对拓扑图形进行管理和维护。
本方案通过获取拓扑数据并基于CIM模型对其进行排序，可以自动化地生成拓扑图形，减少了手动绘制的工作量，通过根据拓扑图形中的依赖节点对其进行简化，可以减少图形中的冗余信息，使得拓扑图形更加清晰和简洁，同时根据被依赖节点的拓扑位置，将其填充至简化拓扑结构中，可以完整并准确地表示拓扑结构，提高了拓扑结构生成的准确性，对填充后的拓扑图形进行网架图形显示，可以直观地展示配网系统的拓扑结构，便于对拓扑图形进行管理和维护，进一步的，无需手动绘制拓扑图形，省时省力。
在本实施例的其中一种实施方式中，在根据被依赖节点的拓扑位置，将被依赖节点填充至简化拓扑结构，得到填充后的拓扑图形之后，包括如下步骤：
S201、将填充后的拓扑图形划分为多个拓扑模块，其中，每个拓扑模块包括一组相关的元器件，每个拓扑模块与其他任意一个拓扑模块之间通信连接。
根据拓扑图形的结构和功能，将填充后的拓扑图形划分为多个拓扑模块。每个拓扑模块包含一组相关的元器件，并具有特定的功能。拓扑模块之间通过通信连接进行数据交换和控制，例如，将填充后的拓扑图形划分为控制模块、传感器模块、执行模块、通信模块等，其中，控制模块通过通信连接与其他模块进行数据交换和控制指令的传递；传感器模块与控制模块通过通信连接进行数据传输和控制指令的接收；执行模块与控制模块通过通信连接接收控制指令，并与外部设备进行物理连接和控制；通信模块通过通信连接与其他模块进行数据传输和控制指令的交换。通信连接可以是以太网、CAN总线、无线通信等。
S202、在其中一个拓扑模块中的元器件异常的情况下，在元器件数据库中确定可配置元器件，并获取可配置元器件在拓扑图形中的连接关系，其中，连接关系包括连接路径和通信协议。
在其中一个拓扑模块中，如果元器件发生异常（元器件故障、通信故障等），可以在元器件数据库中查找可配置元器件。其中，可配置元器件应具备与异常的元器件相同或相似的功能和性能。例如，如果异常的元器件是一个存储器模块，可以选择具有相同存储容量和接口类型的可配置存储器模块进行替换。
如果无法找到功能完全相同的可配置元器件，可以选择性能相似的元器件进行替换。例如，如果异常的元器件是一个处理器模块，可以选择具有相似处理能力和架构的可配置处理器模块进行替换。
可配置元器件在拓扑图形中的连接关系指可配置元器件与其他元器件之间的连接路径和通信协议。连接路径可以用于确定物理接口、信号线路、连接点等信息，例如，确定连接的起始点和终点，确定信号线路的走向和长度等。通信协议可以用于确定物理接口的类型、信号线路的规范、连接点的定义等信息，例如，确定使用的通信协议是以太网、CAN总线、SPI接口等。
S203、将可配置元器件替换异常的元器件，并根据连接路径和通信协议，确定可配置元器件的虚拟布线。
具体的，根据连接关系，可以确定可配置元器件与其他元器件之间的连接路径，包括确定物理接口、信号线路、连接点等信息，也可以确定可配置元器件与其他元器件之间的通信协议。这包括确定数据传输的协议、通信速率、数据格式等信息。
根据连接路径和通信协议，进行可配置元器件的虚拟布线。这包括确定信号线路的路径、连接点和连接方式。可以使用虚拟布线工具或软件来辅助进行布线。
S204、在虚拟布线中，确定是否存在信号干扰。
本实施例中，使用电磁场仿真软件，对虚拟布线中的信号线路进行电磁场分析。通过模拟信号线路周围的电磁场分布，评估信号线路是否受到外部电磁干扰的影响。例如，使用有限元分析（FEA）或电磁场传输线模型等方法进行仿真。
除上述方法之外，还可以对虚拟布线中的信号线路进行交叉耦合仿真。通过模拟信号线路之间的交叉干扰，评估信号线路之间是否存在串扰、互相干扰的情况。
S205、在虚拟布线存在信号干扰的情况下，调整布线路径，使布线路径不影响信号传输，并根据调整后的布线路径对可配置元器件进行布线。得到布线后的拓扑图形。
在虚拟布线存在信号干扰的情况下，可以通过调整布线路径来减少信号干扰的影响，并对可配置元器件进行重新布线。
本实施例中，首先，进行信号干扰分析，确定存在信号干扰的区域和原因。通过分析信号线路的物理布局、电磁兼容性和电路特性等因素，确定哪些布线路径可能导致信号干扰；根据信号干扰分析的结果，重新规划布线路径，将可能导致信号干扰的路径进行调整。例如选择更短的布线路径、增加隔离层，避免与其他信号线路的交叉或接近等；根据调整后的布线路径，对可配置元器件进行重新布线。根据新的布线路径和连接关系，确定可配置元器件与其他元器件之间的连接方式和连接点。确保新的布线路径不会影响信号传输和引入新的干扰源；根据重新布线的结果，生成布线后的拓扑图形。这包括更新连接路径、连接点和信号线路等信息，以反映调整后的布线路径。可以使用拓扑图形绘制工具或软件来生成布线后的拓扑图形。
本实施方式可以在填充后的拓扑图形中进行拓扑模块划分、可配置元器件替换和虚拟布线，同时考虑信号干扰问题，并进行布线路径的调整。最终得到布线后的拓扑图形，有效提高拓扑图形生成的可靠性。除此之外，通过将可配置元器件替换异常的元器件，并根据连接关系进行布线，可以提高布线系统的可维护性，使得系统的维护和升级更加方便和快速。通过拓扑模块化和可配置元器件的使用，布线系统的可扩展性得到提高。可以根据需要灵活地添加、删除或替换拓扑模块，以适应布线系统的扩展和升级需求。
在本实施例的其中一种实施方式中，基于CIM模型对元器件数据进行排序，得到拓扑图形，包括如下步骤：
S301、在元器件数据中确定拓扑图形的首元器件数据。
本实施例中，在元器件数据中确定拓扑图形的首元器件数据。首元器件指拓扑图形中的起始元器件，其没有其他元器件与之相连，或者其他元器件都是通过它与拓扑图形相连，通过确定首元器件，可以为拓扑图形的排序提供一个起点。
S302、在确定拓扑图形的首元器件数据后，基于CIM模型对剩余的元器件数据进行拓扑排序，得到拓扑图形。
在确定了拓扑图形的首元器件数据后，基于CIM模型对剩余的元器件数据进行拓扑排序。CIM模型是一种用于描述和管理电力系统的标准化模型，其定义了各种元器件和它们之间的关系。通过使用CIM模型，可以根据元器件之间的连接关系和其他属性，对元器件数据进行排序，以得到拓扑图形。
本实施方式通过确定拓扑图形的首元器件数据，可以确定拓扑图形的起点，为后续的拓扑排序提供一个起点，通过基于CIM模型对剩余的元器件数据进行拓扑排序，可以按照元器件之间的连接关系和属性，对元器件数据进行排序，得到拓扑图形。
在本实施例的其中一种实施方式中，元器件数据包括外部电网数据、发电机数据、变压器数据和母线数据，在元器件数据中确定拓扑图形的首元器件数据，包括如下步骤：
S401、确定在外部电网数据中是否存在其中一个外部电网数据的元器件相角为0度。
在配网系统中，外部电网数据是指与配网系统相连的外部电网的数据，包括外部电网中的元器件数据。元器件相角是指元器件的电压相位角度，其表示了元器件电压的相对相位位置。
本实施例中，通过检查外部电网数据，确定是否存在其中一个外部电网数据的元器件相角为0度。元器件相角用于确定是否存在一个元器件作为拓扑图形的起点。其中一个外部电网数据的元器件相角为0度意味着在外部电网中存在一个元器件，其电压的相位角度为0度，即与其他元器件的相位角度相比，该元器件的电压相位位置是参考位置。
S402、若存在其中一个外部电网数据的元器件相角为0度，则确定元器件相角为0度的外部电网数据为首元器件数据。
如果在外部电网数据中存在元器件相角为0度的元器件，表明该元器件的电压相位角度为0度，可以作为拓扑图形的参考点，此时确定该元器件相角为0度的外部电网数据作为拓扑图形的首元器件数据。
S403、若不存在其中一个元器件数据的元器件相角为0度，则遍历所有发电机数据，并获取每个发电机数据的母线电压等级，将母线电压等级最高的发电机数据作为首元器件数据。
如果在外部电网数据中不存在元器件相角为0度的元器件，则遍历所有发电机数据，并获取每个发电机数据的母线电压等级。通过比较母线电压等级，可以选择母线电压等级最高的发电机数据作为拓扑图形的首元器件数据。这是由于在配网系统中，母线电压等级最高的发电机数据通常具有重要的供电功能，可以作为拓扑图形的参考点。
S404、在发电机数据不存在的情况下，确定变压器数据中是否存在三绕组变压器。
在配网系统中，存在发电机数据不存在的情况，此时将确定变压器数据中是否存在三绕组变压器。三绕组变压器是一种特殊类型的变压器，其具有多个绕组，可以实现电力系统中不同电压等级之间的变换。
S405、若变压器数据中存在三绕组变压器，则将三绕组变压器作为首元器件数据。
三绕组变压器在配电系统中常用于连接不同电压等级的电网，起到电压变换和供电的作用，由于三绕组变压器具有多个绕组，可以连接不同电压等级的节点，因此其在拓扑图形中具有重要的地位和作用，将三绕组变压器作为首元器件数据可以作为拓扑图形的参考点，以便确定不同电压等级之间的连接关系和供电路径，除此之外，三绕组变压器通常具有较高的容量和重要的供电功能，因此选择三绕组变压器作为首元器件数据可以更好地反映配网系统的供电结构和重要节点，故如果在变压器数据中存在三绕组变压器，则选择三绕组变压器作为拓扑图形的首元器件数据。
S406、在三绕组变压器不存在的情况下，筛选出数据类型为预设类型且数据属性为运行状态的元器件数据，并在筛选后的元器件数据中选择电压等级最高的元器件数据作为首元器件数据。
如果在变压器数据中不存在三绕组变压器，则筛选出数据类型为预设类型且数据属性为运行状态的元器件数据，数据类型为预设类型且数据属性为运行状态的元器件数据用于表示电力系统中的关键元器件，然后，在筛选后的元器件数据中，选择电压等级最高的元器件数据作为拓扑图形的首元器件数据。
其中，预设类型可以是各种类型的元器件，例如发电机、变压器、负荷等，数据属性指的是元器件数据的一些特定属性或状态，例如电压等级、容量、运行状态等，数据属性可以用来描述元器件的特征和运行状态。
由于电压等级最高的元器件通常具有更高的功率和重要的供电功能，对整个系统的运行和稳定性具有重要影响，故选择电压等级最高的元器件数据作为首元器件数据，可以将其作为拓扑图形的参考点，从而建立起配网系统的拓扑结构。此外，电压等级最高的元器件通常位于配网系统的核心位置，选择它作为首元器件数据还可以更好地反映配网系统的重要节点和供电路径。
S407、在存在多个电压等级最高的元器件数据的情况下，在筛选后的元器件数据中随机选择一个元器件数据作为首元器件数据。
如果在筛选后的元器件数据中存在多个电压等级最高的元器件数据，本实施例中在元器件数据中随机选择一个元器件数据作为拓扑图形的首元器件数据。
需要说明的是，步骤S407的执行过程在步骤S406之后，即执行步骤S406的方案后，才可以执行步骤S407的步骤。
本实施方式确定了拓扑图形的首元器件数据，以便于后续建立配网系统的拓扑结构，并提供参考点和起始位置，便于后续拓扑图形的生成。
在本实施例的其中一种实施方式中，在确定拓扑图形的首元器件数据后，基于CIM模型对剩余的元器件数据进行拓扑排序，得到拓扑图形，包括如下步骤：
S501、在确定拓扑图形的首元器件数据后，将首元器件数据作为起点进行DFS遍历，并将遍历得到的元器件数据标记为已访问状态；其中，将处于已访问状态的元器件数据作为依赖节点。
首先，将拓扑图形的首元器件数据作为起点，进行深度优先搜索（DFS）遍历。在遍历的过程中，将遍历得到的元器件数据标记为已访问状态，表示已经遍历过该元器件，同时，根据CIM模型中定义的连接关系，确定与已访问状态的元器件数据相邻的元器件数据，这些相邻的元器件数据被视为被依赖节点。在拓扑排序中，被依赖节点必须在依赖节点之前被访问和处理。因此，已访问状态的元器件数据作为依赖节点，表示在拓扑排序中，其他元器件数据依赖于该节点。
具体的，DFS遍历是指深度优先搜索遍历，是一种用于图的遍历和搜索的算法。在DFS遍历中，从起点开始，沿着一条路径一直向前搜索，直到无法继续前进为止，然后回溯到前一个节点，继续搜索其他路径，直到遍历完所有节点。
参照图2，DFS遍历后的节点顺序为：n1，n10，n9，n11，n2，n5，n7，n3，n6，n4，n9。
S502、根据CIM模型中定义的连接关系，确定与处于已访问状态的元器件数据相邻的元器件数据，其中，将与处于已访问状态的元器件数据相邻的元器件数据作为被依赖节点。
根据CIM模型中定义的连接关系，确定与已访问状态的元器件数据相邻的元器件数据，这些相邻的元器件数据被视为被依赖节点。
S503、执行循环步骤，至所有元器件数据均处于已访问状态，并得到拓扑排序结果，拓扑排序结果包括不同层级的元器件数据，其中，首元器件数据的层级为1，对于与任意元器件数据相邻的元器件数据，其层级值为自身层级值加元器件数据的层级值。
重复执行步骤S501和S502，直到所有元器件数据都处于已访问状态，用于确保所有元器件数据都被遍历到，并且按照依赖关系进行了排序。拓扑排序结果包括不同层级的元器件数据，其中首元器件数据的层级为1，与任意元器件数据相邻的元器件数据的层级值为自身层级值加上所依赖元器件数据的层级值。
S504、根据拓扑排序结果，生成拓扑图形，其中，拓扑图形包括依赖节点和被依赖节点。
例如，假设存在以下元器件数据和它们之间的连接关系，其中“-”表示元器件数据之间的连接关系：
元器件数据：A，B，C，D，E，F；
连接关系：A-B，A-C，B-D，C-D，C-E，D-F，E-F；
首元器件数据为A，层级为1。
根据连接关系，可以得到以下拓扑图形：
A-B-D-F-C-E；
计算每个元器件数据的层级值：
B的层级值为1+1=2，因为它与A相邻；
C的层级值为1+1=2，因为它与A相邻；
D的层级值为2+1=3，因为它与B相邻；
E的层级值为2+1=3，因为它与C相邻；
F的层级值为3+1=4，因为它与D和E相邻。
因此，根据拓扑排序结果，得到元器件数据的层级关系：
层级1：A；
层级2：B，C；
层级3：D，E；
层级4：F；
这样，即可根据层级关系生成拓扑图形，其中依赖节点和被依赖节点之间的连接关系反映了元器件数据之间的依赖关系和拓扑结构。
步骤S503的循环步骤包括：
S505、递归遍历与处于已访问状态的元器件数据相邻的元器件数据，对于每个相邻的元器件数据，若未处于已访问状态，则对其递归进行DFS遍历。
递归遍历是指在遍历数据结构（如树、图等）时，通过递归的方式对每个节点进行访问和处理。在递归遍历中，首先对当前节点进行操作，然后递归地对其子节点或相邻节点进行相同的操作，直到达到终止条件。需要说明的是，在递归遍历过程中，需要定义递归的终止条件，以避免无限递归。当满足终止条件时，递归将停止，返回到上一层递归调用的位置，然后继续执行后续的操作。本实施例中递归的终止条件是所有元器件数据都处于已访问状态。当所有元器件数据都被访问过并标记为已访问状态时，递归遍历将停止，不再继续向下递归。在递归DFS遍历过程中，每次递归调用时，会检查当前元器件数据的访问状态，如果当前元器件数据已经被访问过（即处于已访问状态），则递归终止，返回到上一层递归调用的位置。如果当前元器件数据未被访问过，则继续递归调用DFS遍历，对其相邻的元器件数据进行访问，当所有元器件数据都被访问过并标记为已访问状态时，递归遍历将停止，不再进行递归调用，整个拓扑排序过程完成。
S506、在递归返回时，将正在进行DFS遍历的元器件数据插入至首元器件数据之后和当前得到的拓扑排序结果之前。
在递归返回时，将正在进行DFS遍历的元器件数据插入到首元器件数据之后和当前得到的拓扑排序结果之前，用于确保正在进行DFS遍历的元器件数据在拓扑排序结果中的位置是正确的，符合元器件数据之间的依赖关系。
循环步骤S505和S506的用于递归遍历与已访问状态的元器件数据相邻的元器件数据，并将正在进行DFS遍历的元器件数据插入到首元器件数据之后和当前得到的拓扑排序结果之前，用于确保按照依赖关系进行拓扑排序。
本实施方式通过循环遍历和递归，可以确定元器件数据的层级值，从而实现按照层级进行排序，通过拓扑排序，可以确保元器件数据按照正确的顺序进行处理，避免出现依赖关系错误或冲突的情况，有效提高元器件数据处理的准确性和效率。
在本实施例的其中一种实施方式中，根据拓扑图形中的依赖节点对拓扑图形进行简化，得到包括简化拓扑结构的简化拓扑图形，包括如下步骤：
S601、对拓扑图形中的每个依赖节点进行排序，得到排序后的依赖节点。
首先，对拓扑图形中的每个依赖节点进行排序，得到排序后的依赖节点列表，本实施例中，按照依赖关系的顺序对依赖节点进行排序，以便后续的简化操作。
S602、获取依赖节点列表，其中，依赖节点列表包括多个目标依赖节点。
获取排序后的依赖节点列表，该列表包括多个目标依赖节点，即需要进行简化的节点。
S603、遍历每个目标依赖节点，确定排序后的依赖节点是否包括目标依赖节点。
遍历每个目标依赖节点，对于每个目标依赖节点，判断排序后的依赖节点列表中是否包含该节点。
S604、若排序后的依赖节点不包括目标依赖节点，则计算目标依赖节点的拓扑位置，并按照目标依赖节点的拓扑位置将目标依赖节点插入至排序后的依赖节点中，至排序后的依赖节点中包括所有目标依赖节点。
如果排序后的依赖节点列表不包含目标依赖节点，则计算目标依赖节点的拓扑位置，并按照该拓扑位置将目标依赖节点插入到排序后的依赖节点列表中，用于确保目标依赖节点在简化后的拓扑图形中的位置准确。
本实施例中，可以基于入度、出度或深度来确定目标依赖节点的拓扑位置。具体的，在第一种情况下，采用基于入度计算的方式确定目标依赖节点的拓扑位置，在拓扑排序中，入度为0的节点位于最高层级，入度为1的节点位于次高层级，依此类推，可以通过计算目标依赖节点的入度，确定其在拓扑排序中的位置，具体计算方法是统计目标依赖节点的直接依赖节点数量，直接依赖节点数量越多，说明目标依赖节点的层级越低。在第二种情况下，采用基于出度计算的方式确定目标依赖节点的拓扑位置，在拓扑排序中，出度为0的节点位于最低层级，出度为1的节点位于次低层级，依此类推，可以通过计算目标依赖节点的出度，确定其在拓扑排序中的位置。具体计算方法是统计目标依赖节点的直接被依赖节点数量，直接被依赖节点数量越多，说明目标依赖节点的层级越高。在第三种情况下，采用基于深度计算的方式确定目标依赖节点的拓扑位置，可以通过深度优先搜索算法遍历拓扑图形，计算目标依赖节点的深度，即从起点到目标依赖节点的最长路径长度。深度越大，说明目标依赖节点的层级越低。
S605、根据包括所有目标依赖节点的排序后的依赖节点，得到简化拓扑结构。
根据包括所有目标依赖节点的排序后的依赖节点列表，得到简化的拓扑结构。简化的拓扑结构是在保持依赖关系的前提下，去除了一些不必要的节点即冗余节点，从而简化了拓扑图形。
S606、根据简化拓扑结构，得到简化拓扑图形。
本实施方式通过遍历每个目标依赖节点，可以确定排序后的依赖节点是否包括目标依赖节点，从而判断是否需要对目标依赖节点进行插入操作，并根据包括所有目标依赖节点的排序后的依赖节点，得到简化的拓扑结构，去除冗余的依赖节点，使得拓扑图形更加简洁和清晰，有效提高拓扑图形的可读性和可理解性。
在本实施例的其中一种实施方式中，根据包括所有目标依赖节点的排序后的依赖节点，得到简化拓扑结构，包括如下步骤：
S701、采用拓扑优化纵向压缩算法，从首元器件数据开始向下遍历每一层级的依赖节点。
拓扑优化纵向压缩算法是一种用于简化拓扑图形的算法。该算法从首元器件数据开始向下遍历每一层级的依赖节点，对每一层级的依赖节点进行处理，以实现简化拓扑结构的目的。
采用拓扑优化纵向压缩算法，从首元器件数据开始向下遍历每一层级的依赖节点，用于通过合并相同电压等级的节点，减少拓扑图形中的节点数量，从而简化拓扑结构。
S702、对于每一层级的依赖节点，查找总线节点，并确定总线节点的电压等级。
对于每一层级的依赖节点，查找是否存在总线节点，并确定总线节点的电压等级。总线节点是指具有相同电压等级的节点，可以将它们合并为一个节点，从而减少拓扑图形中的节点数量。
S703、采用第二循环步骤，至遍历结束所有层级的依赖节点，得到简化拓扑结构。
通过第二循环步骤，遍历结束所有层级的依赖节点，得到简化的拓扑结构。第二循环步骤包括对总线节点进行处理，以及保留变压器节点和其子节点之间的连接关系。
第二循环步骤包括：
S704、若总线节点的电压等级与当前层级相同，则继续向下遍历总线节点的子节点。
如果总线节点的电压等级与当前层级相同，继续向下遍历总线节点的子节点，用于确保在简化拓扑结构中保留了总线节点的子节点。
S705、若总线节点的电压等级与当前层级不同，则将总线节点替换为虚拟总线节点，并将总线节点的子节点连接至虚拟总线节点上。
如果总线节点的电压等级与当前层级不同，将总线节点替换为虚拟总线节点，并将总线节点的子节点连接至虚拟总线节点上，用于将不同电压等级的节点合并为一个虚拟总线节点，从而简化拓扑结构。
具体的，虚拟总线节点用于表示原始拓扑图中的一组具有相同电压等级的总线节点的一个抽象节点。在拓扑图中，总线节点是指具有相同电压等级的节点，它们可以看作是在电路中传输电压信号的连接线路，而在简化拓扑结构的过程中，为了减少总线节点的数量，可以将具有相同电压等级的总线节点合并为一个虚拟总线节点。虚拟总线节点可以看作一个代表了多个总线节点的抽象节点，其可以代表一组具有相同电压等级的节点。通过将原始拓扑图中的多个总线节点替换为虚拟总线节点，可以简化拓扑结构，减少节点数量，提高图形的可读性和可理解性。
S706、对于每一层级的依赖节点，若存在变压器节点，则保留变压器节点和变压器节点的子节点以及变压器节点与其子节点之间的连接关系。
变压器节点在电路中起到了电压变换的作用，通常用于将电路中的电压从一个电压等级转换到另一个电压等级，变压器节点及其子节点之间的连接关系描述了变压器的输入和输出关系，为了确保拓扑图形中的电路连通，避免断开电路连接导致的错误或混淆，同时，更好地反映电路的实际运行情况，故对于每一层级的依赖节点，如果存在变压器节点，则保留变压器节点及其子节点以及变压器节点与其子节点之间的连接关系。
本实施方式通过拓扑优化纵向压缩算法，对拓扑图形进行简化，减少总线节点的数量，提高图形的可读性和可理解性。
在本实施例的其中一种实施方式中，确定被依赖节点在拓扑图形中的拓扑位置，包括如下步骤：
S801、根据拓扑图形中的依赖节点，生成二维数组。
根据拓扑图形中的依赖节点，生成一个二维数组，用于表示拓扑图形中每个节点的位置和层级关系。
S802、创建虚拟一维数组。
创建一个虚拟的一维数组，用于存储拓扑图形中的节点的拓扑位置。
S803、将虚拟一维数组添加至二维数组中，并对于每个被依赖节点，获取其父节点在二维数组中的纵下标。
父节点在二维数组中的纵下标是指父节点在二维数组中的垂直方向上的位置索引，在拓扑图形中，父节点位于子节点的上方，因此父节点的纵下标较小。
将虚拟一维数组添加至二维数组中，并对于每个被依赖节点，获取其父节点在二维数组中的纵下标。
S804、根据父节点在二维数组中的纵下标，将被依赖节点添加至二维数组中对应的位置。
根据父节点在二维数组中的纵下标，将被依赖节点添加至二维数组中对应的位置，用于确定被依赖节点在拓扑图形中的拓扑位置。
例如，假设有以下拓扑图形的依赖关系，其中“-”表示节点之间的连接关系：
A-B；
A-C；
B-D；
C-E。
根据上述依赖关系，我们可以生成以下二维数组：
[
[A]，
[B，C]，
[D，E]
]；
在上述二维数组中，每个元素代表一个节点，每一行代表一个层级。根据依赖关系，A是根节点，B和C是A的子节点，D和E是B和C的子节点。
对于节点B，它的父节点是A。在二维数组中，A位于第0行，因此B的父节点在二维数组中的纵下标是0。
对于节点C，它的父节点也是A。同样地，A位于第0行，因此C的父节点在二维数组中的纵下标也是0。
对于节点D，它的父节点是B。在二维数组中，B位于第1行，因此D的父节点在二维数组中的纵下标是1。
对于节点E，它的父节点是C。在二维数组中，C位于第1行，因此E的父节点在二维数组中的纵下标也是1。
通过确定父节点在二维数组中的纵下标，可以将节点添加到正确的位置，确保拓扑图形的结构正确。父节点的纵下标决定了子节点在二维数组中的位置。
S805、确定被依赖节点的父节点的子节点个数，将父节点右移预设的单元格，其中预设的单元格为子节点个数除以2并加1个单元格。
确定父节点的子节点个数，并将父节点右移预设的单元格。预设的单元格是根据子节点个数除以2并加1计算得到的，用于保持拓扑图形的对称性。
S806、从最后一个层级开始递归遍历二维数组，确定每个层级的父节点，并将父节点右移预设的单元格。
从最后一个层级开始递归遍历二维数组，确定每个层级的父节点，并将父节点右移预设的单元格，用于保持拓扑图形的层级关系和对称性。
S807、在虚拟数组前添加一维数组，并确定一维数组的中间位置，其中，缩减元素的位置位于中间位置的两侧。
缩减元素是指在拓扑图形中，为了保持整体的居中布局，对元素进行位置调整，使得拓扑图形在水平方向上更加紧凑。缩减元素的位置调整通常是将元素向中间位置靠拢，使得拓扑图形在水平方向上更加紧凑。这样可以使整个拓扑图形在视觉上更加均衡和美观，例如，如果有一行元素在拓扑图形中的位置分布不均匀，中间有一些空白区域，可以通过缩减元素的位置调整，将元素向中间位置靠拢，填充空白区域，使得整个拓扑图形在水平方向上更加紧凑。
在虚拟数组的前面添加一维数组，并确定一维数组的中间位置。缩减元素的位置位于中间位置的两侧，用于保持拓扑图形的对称性。
S808、将缩减元素的位置作为被依赖节点在拓扑图形中的拓扑位置。
将缩减元素的位置作为被依赖节点在拓扑图形中的拓扑位置。
本实施方式可以确定被依赖节点在拓扑图形中的拓扑位置，包括横向和纵向位置，有利于可视化展示拓扑结构，并更好地理解和分析元器件数据之间的依赖关系，同时保证了拓扑图形在视觉上更加均衡和美观。
在本实施例的其中一种实施方式中，确定被依赖节点在拓扑图形中的拓扑位置，还包括如下步骤：
S901、创建初始拓扑布局，并为拓扑图形中每个节点随机分配一个初始位置。
创建一个初始的拓扑布局，并为拓扑图形中的每个节点随机分配一个初始位置，用于为后续确定节点的最终位置提供一个起点，其中，初始位置可以是二维空间中的坐标，拓扑布局指在拓扑图形中，为节点确定其在二维空间中的位置，以反映节点之间的关系和结构。
S902、采用第三循环步骤，至每个节点的拓扑位置不再发生变化，并确定每个被依赖节点最终的节点位置。
通过第三循环步骤，直到每个节点的拓扑位置不再发生变化，确定每个被依赖节点的最终节点位置，通过计算节点之间的相互作用力和排斥力，不断调整节点的拓扑位置，直到达到稳定状态。
本实施例中，可以通过力导向算法迭代计算每个节点的拓扑位置，直到每个节点的拓扑位置不再发生变化。具体的，力导向算法是一种常用的拓扑布局算法，它基于节点之间的相互作用力和排斥力来确定节点的位置，其模拟了节点之间的物理力学模型，其中节点之间的连接产生吸引力，而节点之间的重叠产生排斥力。
S903、对于每个被依赖节点，根据其最终的节点位置，确定被依赖节点的层级和在层级中的位置。
根据每个被依赖节点的最终节点位置，确定被依赖节点的层级和在该层级中的位置，用于后续将节点按照层级和节点位置进行分类和排序。其中，层级可以表示节点在拓扑图形中的纵向位置，而位置可以表示节点在该层级中的横向位置。
S904、根据被依赖节点的层级和其在层级中的位置，确定被依赖节点在拓扑图形中的拓扑位置。
根据被依赖节点的层级和在该层级中的位置，确定被依赖节点在拓扑图形中的拓扑位置，可以将节点放置在对应的位置上，形成最终的拓扑布局。拓扑位置可以是二维空间中的坐标，用于确定节点在拓扑图形中的具体位置。
第三循环步骤包括：
S905、获取节点之间的依赖关系和连接强度，并根据节点之间的依赖关系和连接强度，计算节点之间的相互作用力。
通过获取节点之间的依赖关系和连接强度，采用力导向算法计算节点之间的相互作用力。本实施例中，相互作用力可以是吸引力，用于调整节点的位置。
S906、获取节点之间的距离和节点的大小，并根据节点之间的距离和节点的大小，计算节点之间的排斥力。
通过获取节点之间的距离和节点的大小，采用力导向算法计算节点之间的排斥力。排斥力可以用来避免节点之间过于靠近，保持拓扑图形的清晰度和可读性。
S907、根据相互作用力和排斥力，更新节点的拓扑位置。
根据节点之间的相互作用力和排斥力，更新节点的拓扑位置，通过不断调整节点的位置，使得节点能够在拓扑图形中找到一个平衡的位置。
本实施方式可以确定被依赖节点在拓扑图形中的拓扑位置，并进行拓扑布局的优化，有利于在拓扑图形中更好地展示节点之间的关系，并使拓扑图形更具可读性和美观性。
本申请实施例还提供一种基于CIM模型的配网拓扑图形生成装置，可以包括：
存储器，被配置成存储指令；以及
处理器，被配置成从存储器调用指令以及在执行指令时能够实现上述的基于CIM模型的配网拓扑图形生成方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器 (CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘 (DVD) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (9)
1.一种基于CIM模型的配网拓扑图形生成方法，其特征在于，包括：
在预设的拓扑文件中，根据预设的元器件表单读取所述元器件数据；
基于CIM模型对所述元器件数据进行排序，得到拓扑图形，其中，所述拓扑图形包括依赖节点和被依赖节点；
根据所述拓扑图形中的依赖节点对所述拓扑图形进行简化，得到包括简化拓扑结构的简化拓扑图形；
确定所述被依赖节点在所述拓扑图形中的拓扑位置；
根据所述被依赖节点的拓扑位置，将所述被依赖节点填充至所述简化拓扑结构，得到填充后的拓扑图形；
对填充后的所述拓扑图形进行网架图形显示；
在所述根据所述被依赖节点的拓扑位置，将所述被依赖节点填充至所述简化拓扑结构，得到填充后的拓扑图形之后，包括：
将填充后的所述拓扑图形划分为多个拓扑模块，其中，每个拓扑模块包括一组相关的元器件，每个所述拓扑模块与其他任意一个拓扑模块之间通信连接；
在其中一个拓扑模块中的元器件异常的情况下，在元器件数据库中确定可配置元器件，并获取所述可配置元器件在拓扑图形中的连接关系，其中，所述连接关系包括连接路径和通信协议；
将所述可配置元器件替换异常的元器件，并根据所述连接路径和所述通信协议，确定所述可配置元器件的虚拟布线；
在所述虚拟布线中，确定是否存在信号干扰；
在所述虚拟布线存在信号干扰的情况下，调整布线路径，使所述布线路径不影响信号传输，并根据调整后的布线路径对所述可配置元器件进行布线，得到布线后的拓扑图形。
2.根据权利要求1所述的基于CIM模型的配网拓扑图形生成方法，其特征在于，所述基于CIM模型对所述元器件数据进行排序，得到拓扑图形，包括：
在所述元器件数据中确定所述拓扑图形的首元器件数据；
在确定所述拓扑图形的首元器件数据后，基于所述CIM模型对剩余的所述元器件数据进行拓扑排序，得到所述拓扑图形。
3.根据权利要求2所述的基于CIM模型的配网拓扑图形生成方法，其特征在于，所述元器件数据包括外部电网数据、发电机数据、变压器数据和母线数据，所述在所述元器件数据中确定所述拓扑图形的首元器件数据，包括：
确定在所述外部电网数据中是否存在其中一个外部电网数据的元器件相角为0度；
若存在其中一个外部电网数据的元器件相角为0度，则确定所述元器件相角为0度的所述外部电网数据为首元器件数据；
若不存在其中一个元器件数据的元器件相角为0度，则遍历所有所述发电机数据，并获取每个发电机数据的母线电压等级，将母线电压等级最高的所述发电机数据作为所述首元器件数据；
在所述发电机数据不存在的情况下，确定所述变压器数据中是否存在三绕组变压器；
若所述变压器数据中存在三绕组变压器，则将所述三绕组变压器作为所述首元器件数据；
在所述三绕组变压器不存在的情况下，筛选出数据类型为预设类型且数据属性为运行状态的元器件数据，并在筛选后的所述元器件数据中选择电压等级最高的元器件数据作为所述首元器件数据；
在存在多个电压等级最高的元器件数据的情况下，在筛选后的所述元器件数据中随机选择一个元器件数据作为所述首元器件数据。
4.根据权利要求2所述的基于CIM模型的配网拓扑图形生成方法，其特征在于，所述在确定所述拓扑图形的首元器件数据后，基于所述CIM模型对剩余的所述元器件数据进行拓扑排序，得到所述拓扑图形，包括：
在确定所述拓扑图形的首元器件数据后，将所述首元器件数据作为起点进行DFS遍历，并将遍历得到的元器件数据标记为已访问状态；其中，将处于所述已访问状态的元器件数据作为依赖节点；
根据所述CIM模型中定义的连接关系，确定与处于所述已访问状态的元器件数据相邻的元器件数据，其中，将与处于所述已访问状态的元器件数据相邻的元器件数据作为被依赖节点；
执行循环步骤，至所有元器件数据均处于已访问状态，并得到拓扑排序结果，所述拓扑排序结果包括不同层级的元器件数据，其中，所述首元器件数据的层级为1，对于与任意元器件数据相邻的元器件数据，其层级值为自身层级值加所述元器件数据的层级值；
根据所述拓扑排序结果，生成所述拓扑图形，其中，所述拓扑图形包括依赖节点和被依赖节点；
所述循环步骤包括：
递归遍历与处于所述已访问状态的元器件数据相邻的元器件数据，对于每个相邻的元器件数据，若未处于已访问状态，则对其递归进行DFS遍历；
在递归返回时，将正在进行DFS遍历的元器件数据插入至所述首元器件数据之后和当前得到的拓扑排序结果之前。
5.根据权利要求2所述的基于CIM模型的配网拓扑图形生成方法，其特征在于，所述根据所述拓扑图形中的依赖节点对所述拓扑图形进行简化，得到包括简化拓扑结构的简化拓扑图形，包括：
对所述拓扑图形中的每个依赖节点进行排序，得到排序后的依赖节点；
获取依赖节点列表，其中，所述依赖节点列表包括多个目标依赖节点；
遍历每个所述目标依赖节点，确定排序后的所述依赖节点是否包括所述目标依赖节点；
若排序后的所述依赖节点不包括所述目标依赖节点，则计算所述目标依赖节点的拓扑位置，并按照所述目标依赖节点的拓扑位置将所述目标依赖节点插入至排序后的所述依赖节点中，至排序后的所述依赖节点中包括所有所述目标依赖节点；
根据包括所有所述目标依赖节点的排序后的所述依赖节点，得到简化拓扑结构；
根据所述简化拓扑结构，得到所述简化拓扑图形。
6.根据权利要求5所述的基于CIM模型的配网拓扑图形生成方法，其特征在于，所述根据包括所有所述目标依赖节点的排序后的所述依赖节点，得到简化拓扑结构，包括：
采用拓扑优化纵向压缩算法，从所述首元器件数据开始向下遍历每一层级的依赖节点；
对于每一层级的依赖节点，查找总线节点，并确定所述总线节点的电压等级；
采用第二循环步骤，至遍历结束所有层级的依赖节点，得到所述简化拓扑结构；
所述第二循环步骤包括：
若所述总线节点的电压等级与当前层级相同，则继续向下遍历所述总线节点的子节点；
若所述总线节点的电压等级与所述当前层级不同，则将所述总线节点替换为虚拟总线节点，并将所述总线节点的子节点连接至虚拟总线节点上；
对于每一层级的依赖节点，若存在变压器节点，则保留所述变压器节点和所述变压器节点的子节点以及所述变压器节点与其子节点之间的连接关系。
7.根据权利要求1所述的基于CIM模型的配网拓扑图形生成方法，其特征在于，所述确定所述被依赖节点在所述拓扑图形中的拓扑位置，包括：
根据所述拓扑图形中的所述依赖节点，生成虚拟二维数组；
创建虚拟一维数组；
将所述虚拟一维数组添加至所述虚拟二维数组中，并对于每个所述被依赖节点，获取其父节点在所述二维数组中的纵下标；
根据父节点在所述虚拟二维数组中的纵下标，将所述被依赖节点添加至所述虚拟二维数组中对应的位置；
确定所述被依赖节点的所述父节点的子节点个数，将所述父节点右移预设的单元格，其中预设的单元格为所述子节点个数除以2并加1个单元格；
从最后一个层级开始递归遍历所述虚拟二维数组，确定每个层级的父节点，并将所述父节点右移预设的单元格；
在所述虚拟二维数组前添加一维数组，并确定所述一维数组的中间位置，其中，缩减元素的位置位于所述中间位置的两侧；
将所述缩减元素的位置作为所述被依赖节点在所述拓扑图形中的拓扑位置。
8.根据权利要求1所述的基于CIM模型的配网拓扑图形生成方法，其特征在于，所述确定所述被依赖节点在所述拓扑图形中的拓扑位置，还包括：
创建初始拓扑布局，并为所述拓扑图形中每个节点随机分配一个初始位置；
采用第三循环步骤，至每个节点的拓扑位置不再发生变化，并确定每个被依赖节点最终的节点位置；
对于每个所述被依赖节点，根据其最终的节点位置，确定被依赖节点的层级和在所述层级中的位置；
根据所述被依赖节点的层级和其在所述层级中的位置，确定所述被依赖节点在所述拓扑图形中的拓扑位置；
所述第三循环步骤包括：
获取节点之间的依赖关系和连接强度，并根据节点之间的依赖关系和连接强度，计算节点之间的相互作用力；
获取节点之间的距离和节点的大小，并根据节点之间的距离和节点的大小，计算节点之间的排斥力；
根据所述相互作用力和所述排斥力，更新节点的拓扑位置。
9.一种基于CIM模型的配网拓扑图形生成装置，其特征在于，包括：
存储器，被配置成存储指令；以及
处理器，被配置成从所述存储器调用所述指令以及在执行所述指令时能够实现根据权利要求1至8中任一项所述的基于CIM模型的配网拓扑图形生成方法。
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