一種電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電力調(diào)度自動(dòng)化領(lǐng)域，特別涉及一種電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線系統(tǒng)及方法。本發(fā)明提供的電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線系統(tǒng)與方法包含IEC61970規(guī)范解析模塊，可與地方電網(wǎng)普遍采用的EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)縫兼容，利用自動(dòng)布局模塊根據(jù)待布局布線區(qū)域的節(jié)點(diǎn)（發(fā)電站或變電站等電力廠站）數(shù)量及位置，自動(dòng)合理布局，根據(jù)地方電網(wǎng)EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)提供的節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系，合理布線，并對(duì)布線結(jié)果進(jìn)行視覺(jué)優(yōu)化；本發(fā)明克服了傳統(tǒng)的電氣接線圖手工繪制和維護(hù)工作量大、電氣接線圖之間的格式不統(tǒng)一以及幾個(gè)電網(wǎng)之間的電氣接線圖之間的交互困難的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】-種電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力調(diào)度自動(dòng)化領(lǐng)域，特別涉及一種電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線系統(tǒng)及方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近些年來(lái)，計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，人們幵始研究應(yīng)用于電力系 統(tǒng)的圖形系統(tǒng)。電氣接線圖是電網(wǎng)中比較重要的圖形，電力工作人員可通過(guò)它監(jiān)視整個(gè)配 電網(wǎng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，分析電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等重要的數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的電氣接線圖是由 技術(shù)人員在圖紙上手工繪制或者利用電力相關(guān)的輔助繪圖軟件人工繪制而成，繪制耗時(shí) 長(zhǎng)，繪制成本高，且隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，近年來(lái)電網(wǎng)的改造和線路變動(dòng)愈加頻 繁，對(duì)應(yīng)的電氣接線圖需要不斷的調(diào)整和修改，手工繪制漸漸不能滿足要求。
[0003] 針對(duì)傳統(tǒng)的電氣接線圖手工繪制和維護(hù)工作量大、電氣接線圖之間的格式不統(tǒng)一 以及幾個(gè)電網(wǎng)之間的電氣接線圖之間的交互困難的現(xiàn)狀，在對(duì)電網(wǎng)的規(guī)劃管理中，利用計(jì) 算機(jī)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電氣接線圖的自動(dòng)成圖將會(huì)給電力工作人員帶來(lái)巨大便捷。
[0004] 公共信息模型（CM)是一個(gè)抽象模型，用以描述電力企業(yè)的所有主要對(duì)象，特別 是與電力運(yùn)行有關(guān)的對(duì)象。通過(guò)提供一種用對(duì)象類和屬性及他們之間關(guān)系來(lái)表示電力系統(tǒng) 資源的標(biāo)準(zhǔn)方法，CIM方便了實(shí)現(xiàn)不同賣方獨(dú)立開發(fā)的能量管理系統(tǒng)（EMS)應(yīng)用的集成，多 個(gè)獨(dú)立開發(fā)的完整EMS系統(tǒng)之間的集成，以及EMS系統(tǒng)和其它涉及電力系統(tǒng)運(yùn)行的不同方 面的系統(tǒng)，例如發(fā)電或配電系統(tǒng)之間的集成。所以利用CIM模型生成的電氣接線圖可以很 方便地實(shí)現(xiàn)圖形交互，根據(jù)CIM數(shù)據(jù)模型表示的設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系完成配電網(wǎng)單線圖的自動(dòng)生 成，是一個(gè)具有十分重要研究意義的課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)的電氣接線圖手工繪制和維護(hù)工作量大、電氣接線圖 之間的格式不統(tǒng)一以及幾個(gè)電網(wǎng)之間的電氣接線圖之間的交互困難的問(wèn)題，提供一種電力 電網(wǎng)自動(dòng)布局布線系統(tǒng)：包括控制模塊、數(shù)據(jù)解析模塊、布局模塊、布線模塊；所述數(shù)據(jù)解 析模塊、布局模塊、布線模塊分別與所述控制模塊連接；所述數(shù)據(jù)解析模塊用于從地方電網(wǎng) 的EMS數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取、解析發(fā)電站和/或變電站的信息，；所述布局模塊根據(jù)發(fā)電站和/或 變電站信息設(shè)定節(jié)點(diǎn)，即每個(gè)發(fā)電站或變電站為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)位置按照既定規(guī)則 進(jìn)行布局；所述布線模塊用于根據(jù)發(fā)電站和/或變電站信息以及布局情況進(jìn)行布線。
[0006] 進(jìn)一步的，所述電力電網(wǎng)布局布線系統(tǒng)還包括監(jiān)測(cè)模塊，所述監(jiān)測(cè)模塊用于監(jiān)測(cè) 數(shù)據(jù)庫(kù)中是否有新增數(shù)據(jù)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)原有布局、布線情況進(jìn)行更新、維護(hù)，包括根 據(jù)其原有電網(wǎng)布局模型，分析新增節(jié)點(diǎn)（發(fā)電站或變電站等電氣廠站）集合位置和相關(guān)連 線集合。在原有布局的合理位置（如保證新增節(jié)點(diǎn)位置在與其連接的所有節(jié)點(diǎn)的中間位 置）添加新增節(jié)點(diǎn)及相關(guān)連線。若增加新節(jié)點(diǎn)（發(fā)電站或變電站等電氣廠站）有困難，則 自動(dòng)縮放原有布局中相對(duì)應(yīng)部位，搜索設(shè)置適合的放置位置；如有停用節(jié)點(diǎn)（發(fā)電站或變 電站等電氣廠站），則根據(jù)停用節(jié)點(diǎn)信息刪除原有電網(wǎng)布局模型中相關(guān)節(jié)點(diǎn)及相關(guān)連線集 合。
[0007] 進(jìn)一步的，所述解析模塊包括IEC61970規(guī)范解析模塊，所述IEC61970規(guī)范解 析模塊用于解析從地方電網(wǎng)EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中讀出的發(fā)電站或/和變電站等電氣廠站 信息，其包括IEC61970規(guī)范中的9個(gè)包，分別為：核心包（Core)、域包（Domain)、發(fā)電 包（Generation)、負(fù)荷模型包（LoadModel)、量測(cè)包（Means)、停用包（Outage)、保護(hù)包 (Protection)、拓?fù)浒═opology)、電線包（Wires)。
[0008] 核心包（Core)主要描述的是電氣廠站中設(shè)備之間的層次關(guān)系。
[0009] 域包（Domain)作為數(shù)量和單位的數(shù)據(jù)字典，能夠?qū)?duì)象屬性的數(shù)據(jù)類型下定義。 域包不僅包含了元數(shù)據(jù)類型的定義，還包括了數(shù)據(jù)單位和取值范圍。
[0010] 發(fā)電包（Generation)在給出了諸多發(fā)電機(jī)模型的同時(shí)，還描述了區(qū)域在可用發(fā) 電機(jī)組間對(duì)負(fù)荷進(jìn)行分配以及計(jì)算機(jī)組備用容量的發(fā)電成本信息。
[0011] 負(fù)荷模型包（LoadModel)可以提供從用戶到饋線到負(fù)荷區(qū)再到系統(tǒng)的各個(gè)層次 的模型，它通常以隨時(shí)間而變化的曲線來(lái)表示，代表了不同日期類型和季節(jié)對(duì)負(fù)荷的影響， 負(fù)荷對(duì)頻率和電壓的依賴關(guān)系也在模型中進(jìn)行了描述。
[0012] 量測(cè)包（Means)是對(duì)各個(gè)應(yīng)用間交換動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)體進(jìn)行了描述。
[0013] 停用包（Outage)作為電線包（Wires)和核心包（Core)的擴(kuò)展，描述的是當(dāng)前網(wǎng) 絡(luò)和計(jì)劃網(wǎng)絡(luò)配置中的建模信息。
[0014] 保護(hù)包（Protection)作為電網(wǎng)包（Wires)和核心包（Core)的擴(kuò)展，對(duì)保護(hù)設(shè)備 的信息進(jìn)行了描述，例如繼電保護(hù)裝置。
[0015] 拓?fù)浒═opology)作為核心包（Core)的擴(kuò)展，是通過(guò)將描述連接關(guān)系的終端類 (Terminal)與之關(guān)聯(lián)起來(lái)來(lái)對(duì)設(shè)備的物理連接關(guān)系作出定義。同時(shí)，拓?fù)浒€對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 進(jìn)行了描述，即設(shè)備通過(guò)將閉合開關(guān)/刀閘連接在一起所構(gòu)成的邏輯連接關(guān)系。拓?fù)涠x 與其他的電氣參數(shù)無(wú)關(guān)。
[0016] 電線包（Wires)作為拓?fù)浒═opology)和核心包（Core)的擴(kuò)展，描述了配電網(wǎng) 和輸電網(wǎng)設(shè)備的電氣參數(shù)信息。
[0017] 進(jìn)一步的，所述布局模塊包括矩陣設(shè)置模塊和節(jié)點(diǎn)分配模塊；所述矩陣設(shè)置模塊 根據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)量Nsmi以及矩陣的長(zhǎng)寬比例要求設(shè)置布局的矩陣空間；所述節(jié)點(diǎn)分配模塊根據(jù) 節(jié)點(diǎn)的經(jīng)緯度將所述節(jié)點(diǎn)分配進(jìn)所述矩陣空間中。
[0018] 進(jìn)一步的，所述布線模塊包括線探索布線模塊、Lee算法布線模塊、布線優(yōu)化模塊； 所述線探索布線模塊采用線探索算法對(duì)所述節(jié)點(diǎn)進(jìn)行布線；所述Lee算法布線模塊采用Lee算法對(duì)所述節(jié)點(diǎn)進(jìn)行布線；布線優(yōu)化模塊對(duì)已布線之間的線距進(jìn)行優(yōu)化。
[0019] 本發(fā)明同時(shí)提供一種電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線方法，該方法包括：
[0020] 步驟1:從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取、解析發(fā)電站和/或變電站信息；
[0021] 步驟2 :根據(jù)發(fā)電站和/或變電站信息設(shè)置節(jié)點(diǎn)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)位置按照既定規(guī)則進(jìn)行 布局；
[0022] 步驟3 :根據(jù)發(fā)電站和/或變電站等節(jié)點(diǎn)信息以及布局情況進(jìn)行布線。
[0023] 進(jìn)一步的，所述步驟1中所述發(fā)電站和/或變電站信息包括61970規(guī)范中的核心 包信息、域包信息、發(fā)電包信息、負(fù)荷模型包信息、測(cè)量包信息、停用包信息、保護(hù)包信息、拓 撲包信息、電線包信息。
[0024] 進(jìn)一步的，所述步驟2中根據(jù)節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行布局的步驟包括：
[0025] 步驟2. I. 1 :根據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)量Nsmi確定矩形布局，所述矩形布局為長(zhǎng)、寬分別為m、n個(gè)

【權(quán)利要求】
1. 一種電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線系統(tǒng)，其特征在于，包括控制模塊、數(shù)據(jù)解析模塊、布局 模塊、布線模塊；所述數(shù)據(jù)解析模塊、布局模塊、布線模塊分別與所述控制模塊連接；所述 數(shù)據(jù)解析模塊用于從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取、解析發(fā)電站和/或變電站的信息；所述布局模塊根據(jù) 發(fā)電站和/或變電站信息設(shè)定節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)位置按照既定規(guī)則進(jìn)行布局；所述布線模 塊用于根據(jù)發(fā)電站和/或變電站信息以及布局情況進(jìn)行布線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線系統(tǒng)，其特征在于，所述電力電網(wǎng)布 局布線系統(tǒng)還包括監(jiān)測(cè)模塊，所述監(jiān)測(cè)模塊用于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中是否有新增數(shù)據(jù)，并根據(jù)監(jiān) 測(cè)結(jié)果對(duì)原有布局、布線情況進(jìn)行維護(hù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線系統(tǒng)，其特征在于，所述解析模塊包 括IEC 61970規(guī)范解析模塊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線系統(tǒng)，其特征在于，所述布局模塊包 括矩陣設(shè)置模塊和節(jié)點(diǎn)分配模塊；所述矩陣設(shè)置模塊根據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)量Nsuffl以及矩陣長(zhǎng)寬比例 要求設(shè)置布局的矩陣空間；所述節(jié)點(diǎn)分配模塊根據(jù)節(jié)點(diǎn)的經(jīng)緯度將所述節(jié)點(diǎn)分配進(jìn)所述矩 陣空間中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線系統(tǒng)，其特征在于，所述布線模塊包 括線探索布線模塊、Lee算法布線模塊、布線優(yōu)化模塊；所述線探索布線模塊采用線探索算 法對(duì)所述節(jié)點(diǎn)進(jìn)行布線；所述Lee算法布線模塊采用Lee算法對(duì)所述節(jié)點(diǎn)進(jìn)行布線；布線 優(yōu)化模塊對(duì)已布線之間的線距進(jìn)行優(yōu)化。
6. -種電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線方法，其特征在于，該方法包括： 步驟1 :從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取、解析發(fā)電站和/或變電站信息； 步驟2 :根據(jù)發(fā)電站和/或變電站信息設(shè)置節(jié)點(diǎn)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)位置按照既定規(guī)則進(jìn)行布 局； 步驟3 :根據(jù)發(fā)電站和/或變電站等節(jié)點(diǎn)信息以及布局情況進(jìn)行布線。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線方法，其特征在于，所述步驟1中所述 發(fā)電站和/或變電站信息包括61970規(guī)范中的核心包信息、域包信息、發(fā)電包信息、負(fù)荷模 型包信息、測(cè)量包信息、停用包信息、保護(hù)包信息、拓?fù)浒畔ⅰ㈦娋€包信息。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線方法，其特征在于，所述步驟2中根據(jù) 節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行布局的步驟包括： 步驟2. I. 1 :根據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)量Nsuffl確定矩形布局，所述矩形布局為長(zhǎng)、寬分別為m、n個(gè)網(wǎng)
步驟2. 2 :根據(jù)節(jié)點(diǎn)的經(jīng)緯度分別將各個(gè)節(jié)點(diǎn)布入所述矩形布局的各個(gè)網(wǎng)格中。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線方法，其特征在于，所述步驟2中根據(jù) 節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行布局的步驟包括： 步驟2. 1. 2 :根據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)量Nsmi以及布局系數(shù)k確定矩形布局，所述布局系數(shù)k為顯示 屏幕分辨率中水平像素與垂直像素的比值；矩形布局為長(zhǎng)、寬分別為m、n個(gè)網(wǎng)格，則m、n同
步驟2. 2 :根據(jù)節(jié)點(diǎn)的經(jīng)緯度分別將各個(gè)節(jié)點(diǎn)布入所述矩形布局的各個(gè)網(wǎng)格中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線方法，其特征在于，所述步驟 2. 2中將各個(gè)節(jié)點(diǎn)步入所述矩形布局的各個(gè)網(wǎng)格的規(guī)則包括： 步驟2. 2.1:確定待布線區(qū)域經(jīng)度范圍（Iongitudemin, Iongitudemax),并將所述經(jīng)度范
所述m份經(jīng)度范圍從最低經(jīng) 度范圍開始從左向右分別對(duì)應(yīng)矩形布局中的m列； 步驟2. 2. 2:搜索各個(gè)經(jīng)度范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，分別得出各范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)集合Si，其中 I < i < m，并確定每個(gè)集合中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量NUMi ;從最低經(jīng)度范圍S1開始，依次判斷集合Si
步驟2. 2. 3 :根據(jù)集合Si中各節(jié)點(diǎn)緯度，依次將所述節(jié)點(diǎn)從高到低布入對(duì)應(yīng)矩形布局 中的第i列網(wǎng)格中，每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)布一個(gè)節(jié)點(diǎn)； 步驟2. 2. 4 :將所述集合Si中經(jīng)度最大的（NUM「n)個(gè)節(jié)點(diǎn)歸入集合Si+1中；將Si中剩 余節(jié)點(diǎn)按照緯度高低，依次從高到低步入對(duì)應(yīng)矩形布局中的第i列網(wǎng)格中，每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)布 一個(gè)節(jié)點(diǎn)；
個(gè)節(jié)點(diǎn)歸入集合Si中，將將Si中 節(jié)點(diǎn)按照緯度高低，依次從高到低步入對(duì)應(yīng)矩形布局中的第i列網(wǎng)格中，每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)布一 個(gè)節(jié)點(diǎn)； 步驟2. 2. 6 :如集合Sm中節(jié)點(diǎn)數(shù)目NUMm>n，則在矩形布局中第m列后新增
從高到低依次布入新增列中，所述ceil 0為上取整函數(shù)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線方法，其特征在于，所述步驟3中每 個(gè)發(fā)電站和/或變電站節(jié)點(diǎn)與經(jīng)度平行的方向最多出7條線路，與緯度平行的方向最多出 4條線路。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線的方法，其特征在于，所述步驟3中 布線的具體步驟為： 步驟3. 1 :對(duì)需要連接的節(jié)點(diǎn)之間采用線探索法進(jìn)行連線； 步驟3. 2 :對(duì)于步驟3. 1中不能連接的節(jié)點(diǎn)，采用Iee算法進(jìn)行布線； 步驟3. 3 :對(duì)經(jīng)過(guò)步驟3. 1、3. 2所布線路進(jìn)行優(yōu)化。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線的方法，其特征在于，所述步驟3. 3 中優(yōu)化的具體步驟為： 步驟3. 3. 1 :統(tǒng)計(jì)各通道中線路數(shù)量，根據(jù)通道寬度將各通道中線路間隔平均分配，為 盡量避免交叉，采取如下原則：堅(jiān)向通道中高緯度站點(diǎn)的線路位于靠近通道中央的位置； 橫向通道中低經(jīng)度站點(diǎn)的線路位于靠近通道中央的位置； 步驟3. 3. 2 :根據(jù)所述布局的長(zhǎng)、寬以及布局中橫向線路總數(shù)、堅(jiān)向線路總數(shù)算出每條 線路的平均間隔；其中橫向線路平均間隔=矩形布局的長(zhǎng)/橫向線路總數(shù)，堅(jiān)向線路平均 間隔=矩形布局的寬/堅(jiān)向線路總數(shù)；根據(jù)通道中包含的線路數(shù)以及所述線路的平均間隔 調(diào)整各個(gè)通道顯示的寬度。
14.根據(jù)權(quán)利要求6、7、8、9、11、12、13任一項(xiàng)所述的電力電網(wǎng)自動(dòng)布局布線方法，其特 征在于，還包括檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)信息的變化更新、維護(hù)所述發(fā)電站和/或變電站 之間的已有布局、布線的步驟。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104361184SQ201410673487
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】王寧, 陳巨龍, 陳實(shí), 劉念 申請(qǐng)人:貴州電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心, 成都常道科技有限責(zé)任公司