一種配電網(wǎng)專(zhuān)題圖布局優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)專(zhuān)題圖布局優(yōu)化方法，屬于配電自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在配電自動(dòng)化技術(shù)中，專(zhuān)題圖是針對(duì)配電網(wǎng)業(yè)務(wù)需要所形成的特定的電網(wǎng)連接圖，包括單線圖，環(huán)網(wǎng)圖等。目前，配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)的專(zhuān)題圖來(lái)源主要有手工繪制及電網(wǎng)GIS平臺(tái)提供兩種方式。其中，手工繪制是由電力系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)人員在專(zhuān)用的圖形編輯軟件上繪制。在繪制過(guò)程中，由于圖幅數(shù)量多，連接關(guān)系復(fù)雜，且人工繪制耗時(shí)、易出錯(cuò)并且同步性較差。隨著配電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，設(shè)備數(shù)量和線路復(fù)雜度都不斷增大，使得手工繪制付出的成本急劇提高，后期也難以維護(hù)。另一方面，采用電網(wǎng)GIS平臺(tái)提供的專(zhuān)題圖，雖然保證了源端的唯一性，但該類(lèi)圖形只注重地理信息及拓?fù)溥B接關(guān)系的展示，忽略了調(diào)度使用時(shí)對(duì)圖形位置的布局要求，在日常使用中無(wú)法適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度人員的使用習(xí)慣。
[0003]在專(zhuān)利號(hào)為ZL 201120498308.5的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利中，公開(kāi)了一種基于地理背景應(yīng)用的智能配電系統(tǒng)，它包括基于地理信息系統(tǒng)的中心服務(wù)器，基于地理信息系統(tǒng)的中心服務(wù)器的輸入端分別與電網(wǎng)分析服務(wù)器，客戶(hù)管理服務(wù)器，負(fù)荷管理服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的輸出端連接；基于地理信息系統(tǒng)的中心服務(wù)器的輸出端與顯示終端連接；電網(wǎng)分析服務(wù)器的輸入端分別與電能表，電流互感器，電力線路保護(hù)裝置和電力設(shè)備監(jiān)控裝置的輸出端連接。該系統(tǒng)可以存儲(chǔ)多種性質(zhì)的數(shù)據(jù)，易于讀取、安全可靠，且系統(tǒng)具有強(qiáng)大判斷能力和輔助決策能力，適于開(kāi)發(fā)出各種應(yīng)用分析系統(tǒng)，以及用來(lái)編制各種專(zhuān)題圖、綜合圖等。
[0004]面對(duì)配電網(wǎng)圖形改進(jìn)的需求日趨強(qiáng)烈，針對(duì)圖形布局的優(yōu)化算法也相繼被提出。目前，常用的優(yōu)化算法是基于已經(jīng)繪制好的圖形，局部進(jìn)行調(diào)整，盡量避免圖形之間的交叉，但該優(yōu)化算法僅僅適用于配電網(wǎng)單線圖的繪制。在實(shí)現(xiàn)專(zhuān)題圖展示的同時(shí)，如何保證圖形布局均勻，美觀，圖形之間避免重疊交叉仍然是配電網(wǎng)專(zhuān)題圖布局的關(guān)鍵問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種配電網(wǎng)專(zhuān)題圖布局優(yōu)化方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案:
[0007]一種配電網(wǎng)專(zhuān)題圖布局優(yōu)化方法，包括如下步驟:
[0008]針對(duì)不同類(lèi)型的配電網(wǎng)專(zhuān)題圖，首先采用力導(dǎo)向布局方式進(jìn)行優(yōu)化，然后針對(duì)局部的布局優(yōu)化需求，進(jìn)一步采用拓?fù)錁?shù)形布局方式進(jìn)行優(yōu)化。
[0009]其中較優(yōu)地，在所述力導(dǎo)向布局方式中，將電氣設(shè)備虛擬化成物理的模型節(jié)點(diǎn)，設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系虛擬化成力模型，直接相連接的設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系虛擬化成拉力，任意電氣設(shè)備之間的關(guān)系虛擬化成張力，通過(guò)拉力和張力的彼此作用，將整幅圖中的所有節(jié)點(diǎn)達(dá)到一個(gè)相對(duì)物理平衡的狀態(tài)，避免節(jié)點(diǎn)的重疊和部分交叉。
[0010]其中較優(yōu)地，在采用力導(dǎo)向布局方式進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，首先固定起始節(jié)點(diǎn)，然后進(jìn)行拉力-張力計(jì)算，實(shí)現(xiàn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的局部平衡；將處于局部平衡的節(jié)點(diǎn)設(shè)為可固定節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行正交化處理，然后采用廣度遍歷、依次固定臨近的節(jié)點(diǎn)，直至不存在沒(méi)有固定的節(jié)點(diǎn)為止。
[0011]其中較優(yōu)地，如果判斷結(jié)論是沒(méi)有可固定節(jié)點(diǎn)，則進(jìn)行人工拖拽，選擇特定的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行拉力_張力計(jì)算。
[0012]其中較優(yōu)地，如果存在剩余節(jié)點(diǎn)，對(duì)所述剩余節(jié)點(diǎn)進(jìn)行人工拖拽，選擇特定的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行拉力_張力計(jì)算。
[0013]其中較優(yōu)地，在所述拓?fù)錁?shù)形布局方式中，將所有電氣設(shè)備按照拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行枝干的分級(jí)標(biāo)識(shí)，將根節(jié)點(diǎn)到達(dá)最遠(yuǎn)葉子節(jié)點(diǎn)所經(jīng)歷的電氣設(shè)備定義為主干設(shè)備，其他電氣設(shè)備定義為枝干設(shè)備，并賦予每一級(jí)枝干方向概念。
[0014]其中較優(yōu)地，在所述拓?fù)錁?shù)形布局方式中，拓?fù)錁?shù)的遍歷規(guī)則為:
[0015]遍歷設(shè)置樹(shù)節(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)的距離值，根節(jié)點(diǎn)到其自身的距離為0，根節(jié)點(diǎn)的孩子節(jié)點(diǎn)到達(dá)根節(jié)點(diǎn)的距離為I，依次累加；
[0016]遍歷設(shè)置拓?fù)錁?shù)節(jié)點(diǎn)到最遠(yuǎn)葉子節(jié)點(diǎn)的距離值，葉子節(jié)點(diǎn)到其自身的距離為0，葉子節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)到其葉子結(jié)點(diǎn)的距離為1，依次累加，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)有多個(gè)子節(jié)點(diǎn)，那么設(shè)置為到最遠(yuǎn)葉子節(jié)點(diǎn)的距離；
[0017]遍歷設(shè)置拓?fù)錁?shù)主干節(jié)點(diǎn)標(biāo)志，將根節(jié)點(diǎn)到最遠(yuǎn)的葉子節(jié)點(diǎn)之間所經(jīng)過(guò)的設(shè)備定義為主干，主干方向水平向右；
[0018]遍歷設(shè)置拓?fù)錁?shù)其他枝干節(jié)點(diǎn)標(biāo)志，與主干相連接的為二級(jí)枝干，與二級(jí)枝干相連接的為三級(jí)枝干，依次定義出枝干級(jí)別，下一級(jí)枝干方向優(yōu)先選擇垂直于上一級(jí)枝干的方向，二級(jí)枝干中最長(zhǎng)的一枝方向垂直向下；
[0019]遍歷設(shè)置樹(shù)節(jié)點(diǎn)到上一級(jí)節(jié)點(diǎn)的距離值，并將樹(shù)節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)排序，設(shè)置節(jié)點(diǎn)到上一級(jí)枝干節(jié)點(diǎn)的距離值，并將節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)按照枝干級(jí)別排序，如果枝干級(jí)別相同，則按照子節(jié)點(diǎn)距離最遠(yuǎn)葉子節(jié)點(diǎn)的距離值排序。
[0020]其中較優(yōu)地，在按照所述遍歷規(guī)則生成拓?fù)錁?shù)之后，根據(jù)拓?fù)錁?shù)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行布局；在布局時(shí)考慮配電網(wǎng)設(shè)備的重疊或者交叉需要，對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備的位置進(jìn)行調(diào)整。
[0021]其中較優(yōu)地，在所述拓?fù)錁?shù)形布局方式中，通過(guò)如下步驟避免出現(xiàn)交叉:
[0022]在開(kāi)展某一個(gè)新節(jié)點(diǎn)的布局時(shí)，首先判斷是否與已經(jīng)布局的配電網(wǎng)設(shè)備發(fā)生碰撞；如果判斷結(jié)果為是的話，則判斷已經(jīng)布局完成的配電網(wǎng)設(shè)備有效，移動(dòng)該節(jié)點(diǎn)；如果判斷結(jié)果為否的話，則進(jìn)一步判斷該節(jié)點(diǎn)是否為枝干的根節(jié)點(diǎn)，如果判斷結(jié)果為是的話，則布局與該節(jié)點(diǎn)在同級(jí)枝干有連接關(guān)系的整條枝干節(jié)點(diǎn)，如果判斷結(jié)果為否的話，設(shè)置當(dāng)前節(jié)點(diǎn)為已布局節(jié)點(diǎn)，并按規(guī)則設(shè)置有效移動(dòng)節(jié)點(diǎn)；進(jìn)一步判斷是否還有剩余節(jié)點(diǎn)；如果有的話，重復(fù)上述步驟直至剩余節(jié)點(diǎn)布局完畢為止；如果沒(méi)有的話，結(jié)束整個(gè)布局過(guò)程。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明對(duì)配電網(wǎng)專(zhuān)題圖在使用過(guò)程中圖形內(nèi)部布局不能滿(mǎn)足使用需要，出現(xiàn)圖形重疊、布局不合理、連接線交叉重疊等問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化和解決。利用本發(fā)明，在圖形表達(dá)準(zhǔn)確完整的前提下，保證了圖形布局均勻、大小適中、美觀清晰，在一定范圍內(nèi)提升了配電網(wǎng)專(zhuān)題圖的可用性和易讀性。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明中，力導(dǎo)向布局方式的實(shí)施步驟示意圖；
[0025]圖2為改造前的拓?fù)錁?shù)示意圖；
[0026]圖3為改造后的拓?fù)錁?shù)不意圖；
[0027]圖4為拓?fù)錁?shù)形布局方式中，避免出現(xiàn)交叉的實(shí)施步驟示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]在電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)GIS平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)資源的結(jié)構(gòu)化管理和圖形化展現(xiàn)，以面向服務(wù)的架構(gòu)為各類(lèi)業(yè)務(wù)應(yīng)用提供電網(wǎng)圖形和分析服務(wù)的企業(yè)級(jí)電網(wǎng)空間信息服務(wù)平臺(tái)。該平臺(tái)也是將電力企業(yè)的電力設(shè)備、變電站、輸配電網(wǎng)絡(luò)、電力用戶(hù)與電力負(fù)荷和生產(chǎn)及管理等核心業(yè)務(wù)進(jìn)行連接，形成滿(mǎn)足電力信息化要求的綜合生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)。
[0030]本發(fā)明所提供的配電網(wǎng)專(zhuān)題圖布局優(yōu)化方法以電網(wǎng)GIS平臺(tái)為基礎(chǔ)，依靠公共信息模型(Common Informat1n Model，簡(jiǎn)寫(xiě)為CIM)以及可縮放矢量圖形(Scalable VectorGraphics，簡(jiǎn)寫(xiě)為SVG)，針對(duì)不同類(lèi)型的配電網(wǎng)專(zhuān)題圖采用不同的方法快速布局并根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。在圖形表達(dá)準(zhǔn)確完整的前提下，保證了圖形布局均勻、大小適中、美觀清晰。下面對(duì)此展開(kāi)詳細(xì)具體的說(shuō)明。
[0031]公共信息模型用于描述電力企業(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，并使用對(duì)象類(lèi)和屬性及它們之間關(guān)系來(lái)表示電力系統(tǒng)資源。CIM模型由核心模型、公共模型和擴(kuò)展模型三層構(gòu)成。其中，核心模型是一系列類(lèi)、連接和屬性的集合，該對(duì)象組提供了所有管理域通用的基本信息模型；公共模型提供特定管理域的通用信息模型，這些特定管理域，如系統(tǒng)、應(yīng)用程序、網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備等；擴(kuò)展模型代表通用模型的特定技術(shù)擴(kuò)展。
[0032]可縮放矢量圖形是基于可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言(標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語(yǔ)言的子集)，用于描述二維矢量圖形的一種圖形格式。它本身規(guī)范了矢量圖形的格式，并將其在客戶(hù)端瀏覽器上的解析和表現(xiàn)交給了 SVG VIEWER插件(高版本的瀏覽器已經(jīng)完全支持SVG渲染)，通過(guò)提供服務(wù)器端調(diào)用及客戶(hù)端的腳本語(yǔ)言共同完成配電網(wǎng)圖形的渲染，從而使服務(wù)端的矢量圖形數(shù)據(jù)直接供用戶(hù)瀏覽、查詢(xún)和分析，大大減少了服務(wù)器的負(fù)載及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸量。
[0033]在本發(fā)明中，配電網(wǎng)模型的基本組織形式是以饋線為最小基本單元的模型集合，饋線之下存在虛擬廠站、分支線、開(kāi)關(guān)柜類(lèi)廠站。配電網(wǎng)容器層次結(jié)構(gòu)為:饋線、饋線廠站、電壓等級(jí)。以饋線作為根節(jié)點(diǎn)，饋線下包含饋線線段、饋線虛擬廠站和其他配電廠站，配電廠站下包含開(kāi)關(guān)、母線、配變等電氣設(shè)備。饋線虛擬廠站存放饋線上的設(shè)備。針對(duì)電力系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)人員在配電網(wǎng)專(zhuān)題圖使用過(guò)程中存在的如圖形分布不均勻、連接線重疊、圖形大小不規(guī)范、布局不合理等布局問(wèn)題，本發(fā)明所提供的配電網(wǎng)專(zhuān)題圖布局優(yōu)化方法在優(yōu)化過(guò)程中采用2種布局方式，即力導(dǎo)向布局和拓?fù)錁?shù)形布局，通過(guò)兩種布局方式相結(jié)合的方式，滿(mǎn)足配電網(wǎng)專(zhuān)題圖在調(diào)度現(xiàn)場(chǎng)的使用需求。
[0034]本發(fā)明所提供的配電網(wǎng)專(zhuān)題圖布局優(yōu)化方法優(yōu)先采用力導(dǎo)向布局方式進(jìn)行優(yōu)化，然后針對(duì)局部的布局優(yōu)化需求，進(jìn)一步采用拓?fù)錁?shù)形布局方式進(jìn)行優(yōu)化。具體說(shuō)明如下:
[0035]力導(dǎo)向布局方式是將單個(gè)電氣設(shè)備虛擬化成一個(gè)物理的模型節(jié)點(diǎn)，設(shè)備的拓?fù)潢P(guān)系虛擬化成力模型，直接相連接的設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系虛擬化成拉力，任意電氣設(shè)備之間的關(guān)系虛擬化成張力，通過(guò)拉力和張力的彼此作用，將整幅圖中的所有節(jié)點(diǎn)達(dá)到一個(gè)相對(duì)物理平衡的狀態(tài)，避免節(jié)點(diǎn)的重疊和部分交叉。
[0036]如圖1所示，力導(dǎo)向布局方式的整體實(shí)施步驟