一種調度大屏輸電網單線圖廠站布局后的自動布線方法技術

本發明專利技術涉及一種調度大屏輸電網單線圖廠站布局后的自動布線方法。目前采用人工進行繪制調度大屏輸電網單線圖，強度大。本發明專利技術方法首先順序走線，然后優化走線。順序走線為首先設置廊道寬度；其次布置變電站出線；然后線路順序走線；最后布置單線圖中斷路器圖元及輔助標識。優化走線包括拆線重布線和整體均勻走線調整。本發明專利技術方法使得布線質量明顯改善，消除了大部分可以避免的交叉，走線更加直觀。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電力調度自動化領域，具體涉及一種調度大屏輸電網單線圖廠站布局 后的自動布線方法。
技術介紹
電力調度大屏一般呈現為長條形，其上的輸電網單線圖或在單線圖上增加斷路器 狀態、潮流及潮流方向的潮流圖，要求布局和走線清晰，從而使調度人員一目了然，便于調 度決策。目前該單線圖或潮流圖還是多采用人工繪制的方式，但隨著變電站和線路的不斷 增加，借助于人力來繪制輸電網接線圖的任務越來越艱巨，并且生成的調度大屏接線圖越 來越呈現出擁擠凌亂的狀態，給調度人員的辨識帶來困難，所以開發大屏輸電網接線圖自 動生成系統是一項急需的工作。常用的走線方法主要有李氏迷宮算法(Lee and Maze algorithms)和線索法 (Hightower algorithm)。這些算法雖然可以保證線路不交叉和穿越矩陣，卻會造成線路嚴 重多折。對于調度大屏輸電網潮流圖而言，其“可讀性”更為關鍵，即最后形成的圖形應該 均勻，線路走向清楚，各類信息清晰，便于調度人員快速掌握電網拓撲結構特性和各種電網 實時信息，并有效進行信息聯想和溯源，以利于調度的快速準確地判斷和分析，提高調度效 率。因此在潮流圖中，少量的線路交叉是允許的；相反，為了避免線路的交叉而產生大 量的彎折會嚴重影響調度員的線路、潮流、故障可溯源性，影響整體圖形的可讀和美觀，是 不希望產生的效果。
技術實現思路
調度大屏輸電網潮流圖的自動生成，可分解為單線圖布局、單線圖布線、實時數據 接入3個步驟；本專利技術涉及到調度大屏輸電網布局即變電站、電廠位置確定下的自動布線 問題。布線階段除了考慮線路的走線外，還要考慮線路名稱、斷路器、實時潮流量以及顯示 各類設備狀態掛牌等局部布置，從而突出其可讀性。本專利技術針對現有技術的不足，提供了一種調度大屏輸電網單線圖廠站布局后的自 動布線方法。本專利技術中的基本走線規則如下為了簡潔、美觀，走線采用直接走線、雙折線和四折線的連接方式。布線類別按始 末變電站的位置關系分為以下四類(1)始末變電站處于同一行當2個節點如果是同行且相鄰，采用直接走線；當2個節點如果是同行但不相鄰，采用四折線的方式走線。(2)始末變電站處于同一列當2個節點如果是同列且相鄰，采用直接走線；當2 個節點如果是同列但不相鄰，采用四折線的方式走線。(3)終點變電站在起點變電站左下方當2個節點只相隔一行，采用雙折線方式走線；當2個節點相隔多行，采用四折線的方式走線。(4)終點變電站在起點變電站右下方當2個節點只相隔一行，采用雙折線方式走 線；當2個節點相隔多行，采用四折線的方式走線。以上走線規則具有以下特性(1)走線的軌跡是由點坐標所決定，如直接走線由 兩點、雙折線由四點、四折線由六點的點坐標決定，而且走線操作中后一個點的兩個坐標值 中至少有一個坐標量將保持前一個點的某一個坐標值，如水平方向走線，將保持前一個點 的y坐標值不變；垂直方向走線，將保持前一個點的χ坐標值不變；(2)只能是橫豎方向的 走線才能形成交叉。在上述基本走線規則的前提下，本專利技術解決技術問題所采取的技術方案為首先順序走線，然后優 化走線。所述的順序走線包括步驟⑴設置廊道寬度；步驟⑵布置變電站出線；步驟 (3)線路順序走線；步驟(4)布置單線圖中斷路器圖元及輔助標識(線路名稱、潮流、設備 狀態掛牌)。所述的優化走線包括步驟(5)拆線重布線和步驟(6)整體均勻走線調整步驟(1)設置廊道寬度。廊道為變電站矩形框之間的空間，包括橫向廊道和縱向 廊道，用作走線以及各種附加標識。廊道的寬度(即變電站矩形框之間的距離)首先根據 具體圖紙要求大小和電網的規模進行設定，在后續整體優化后進行調整，以消除不必要的 空間浪費，提高圖形的均勻度。步驟(2)布置變電站出線。變電站的出線布置，首先向對側變電站的方位出線，這 樣可以減少連線長度；然后出線圍繞變電站矩形框均勻布置。變電站設計為底比高尺寸大的矩形；以上的4種基本走線規則只適應變電站少量 出線的情況。對于出線較多的變電站，為了布線美觀清晰，需要調整出線的引出方向，力求 均勻。比如，一般設定上下側出線最多5條，左右側最多4條；首先按以上4種規則走線，當 某一側出線超過規定條數，則往出線少的鄰側移線。步驟(3)、順序走線。順序布線是指按照1)布局后的變電站離散坐標位置先上后 下，先左后右的順序；2)出線方向順時針順序，依據走線規則進行順序布線；已經布好的線 獨占使用的空間，對于后續的線來說形成障礙，即后續走線采用避讓算法加以避讓，防止線 路出現完全或部分重疊。所述的避讓算法主要應用迷宮算法的思想，即將圖中已經存在的線路當成是障 礙，在后續的走線過程中，繞開這些障礙，從而達到防止重疊的目的。避讓算法的具體實現步驟如下每當新增一條新的線路時，要判斷按照常規所計 算的路徑上是否有已經存在的線路，如果是，則要在原有的計算路徑上增加一定的避讓值 進行避讓，再做是否避讓判斷；如果仍需要避讓則再加一定的避讓值，直到不需要避讓為 止，才能確認新線路的路徑；該避讓一直進行到超過布線廊道的空間限制，其遺留的交叉在 后續優化算法中處理。步驟(4)、布置單線圖中斷路器圖元及輔助標識。所述的輔助標識包括線路、潮流和設備狀態掛牌標識。斷路器圖元為一小矩形框，布置在變電站出線側；線路名稱放在該線路中段線段上側或右側；斷路器左側或上側布置潮流量；斷路器右側或下側布置設備狀態掛牌標識。步驟(5)、拆線重布線。拆線重布線是對形成交叉點的兩條線路進行重新布線，以 解除其交叉點。拆線重布線采用“保護性拆線重布線方法”或“非保護性拆線重布線方法”， 作為搜索引擎優化算法的策略庫，來最小化布線線路的交叉。所述的保護性拆線重布線方法只考慮兩條線路的交叉問題；當其出現交叉時， 僅僅將交叉的空間部分進行改線，線路的其余線段保持不變，且不新占線道的拆線重布線 方法。 保護性拆線重布線方法如下步驟a、尋找交叉點的共軛點。兩線的交叉點(設為T點)與該交叉點最近的兩線的折點，形成一個長方形的兩 邊，則交叉點在該長方形存在的對點，設為E點若E點不在現有兩條線上，則稱該節點為 交叉點的共軛點；若該E點在現有兩條線的某一條線上(設為L2)，此時該點不能作為共軛 點，而將交叉點T與E所在的線段方向的一個單位網格作為長方形的替代折點，即形成共軛 ；El0步驟b、消除交叉點。通過原交叉點背朝同一變電站或兩變電站的兩條引線，來解除交叉點。解除交叉 的重布線方法如下(1)若共軛點未被其他線使用過，離變電站近(內側)的引線使用該交 叉點，離變電站遠(外側)的引線使用該共軛點。(2)若共軛點已被其他線使用過，則離變 電站近(內側)的引線使用該交叉點，而離變電站遠(外側)的引線使用交叉點與共軛點 形成的長方形的另一條對角線形成斜線。根據走線規則特點，應該以重新分配后的交叉點或共軛點(或斜線)的坐標為起 點，重新對該線的拐點進行調整。對于交叉線來自同一變電站的情況，該調整有可能涉及到 兩線的變電站出口的對換。非保護性拆線重布線方法如下出現交叉時，不僅將交叉部分進行改線，而且其余 部分要使用新的線道，則稱為破壞拆線。使用新的線道的目的，是為了在消除交叉點的同時 得到更清晰的圖形，但有可能與其他布線產生交叉；需要進行判斷，才能采納。針對不同的 線路交叉點情況，使用相應本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種調度大屏輸電網單線圖廠站布局后的自動布線方法，其特征在于該方法具體是：首先順序走線，然后優化走線；　　所述的順序走線包括：步驟（１）設置廊道寬度；步驟（２）布置變電站出線；步驟（３）線路順序走線；步驟（４）布置單線圖中斷路器圖元及輔助標識；　　所述的優化走線包括：步驟（５）拆線重布線和步驟（６）整體均勻走線調整　　步驟（１）設置廊道寬度；廊道為變電站矩形框之間的空間，包括橫向廊道和縱向廊道；廊道的寬度首先根據具體圖紙要求大小和電網的規模進行設定，在后續整體優化后進行調整；如下：（１）若共軛點未被其他線使用過，離變電站近的引線使用該交叉點，離變電站遠的引線使用該共軛點；（２）若共軛點已被其他線使用過，則離變電站近的引線使用該交叉點，而離變電站遠的引線使用交叉點與共軛點形成的長方形的另一條對角線形成斜線；　　非保護性拆線重布線方法如下：出現交叉時，不僅將交叉部分進行改線，而且其余部分要使用新的線道；　　所述的非保護性拆線重布線方法采用線段交換法、翻轉法或折線降維法；所述的線段交換法：“口”字型交叉，即兩條線路交叉形成２個交叉點，設為Ｔ１、Ｔ２；的情況，同時設該“口”字型另兩個折點在Ｌ１線上分別標識為Ｂ１、Ｃ１，則有２種情況：１若兩個交叉點形成的線段Ｔ１－Ｔ２在某一條線路上，則該線段換為Ｌ１使用，而其“口”字型的對應邊線段Ｂ１－Ｃ１則由Ｌ１換到Ｌ２上；由于走線基本規則，此時Ｌ２將由于Ｂ１－Ｃ１換了線道，其整體將形成新的線道；２若兩個交叉點形成的線段Ｔ１－Ｔ２不在某一條線路上，則兩線各占用一個交叉點，進行其交叉點的延長線的平行改換線道；　　所述的翻轉法：對于同行或列變電站之間的走線，如果向下或向上翻轉后可以減少或消除交叉點，則走線向下或向上翻轉；　　所述的折線降維法：在不增加交叉點的情況下，采用兩折線取代四折線的走法；　　順序走線完成后，將對全圖進行交叉點的搜索，并根據交叉點的類型，分別選擇采用以上提出的“保護性拆線重布線”和“非保護性拆線重布線”兩類拆線方法，作為搜索引擎優化算法的策略庫，來最小化布線線路的交叉，至此完成自動布線。步驟（２）布置變電站出線；變電站的出線布置，首先向對側變電站的方位出線；然后出線圍繞變電站矩形框均勻布置；　　步驟（３）線路順序走線；順序走線是指按照１）布局后的變電站離散坐標位置先上后下，先左后右的順序；２）出線方向順時針順序，依據走線規則進行順序布線；已經布好的線獨占使用的空間，對于...

【技術特征摘要】
一種調度大屏輸電網單線圖廠站布局后的自動布線方法，其特征在于該方法具體是首先順序走線，然后優化走線；所述的順序走線包括步驟(1)設置廊道寬度；步驟(2)布置變電站出線；步驟(3)線路順序走線；步驟(4)布置單線圖中斷路器圖元及輔助標識；所述的優化走線包括步驟(5)拆線重布線和步驟(6)整體均勻走線調整步驟(1)設置廊道寬度；廊道為變電站矩形框之間的空間，包括橫向廊道和縱向廊道；廊道的寬度首先根據具體圖紙要求大小和電網的規模進行設定，在后續整體優化后進行調整；步驟(2)布置變電站出線；變電站的出線布置，首先向對側變電站的方位出線；然后出線圍繞變電站矩形框均勻布置；步驟(3)線路順序走線；順序走線是指按照1)布局后的變電站離散坐標位置先上后下，先左后右的順序；2)出線方向順時針順序，依據走線規則進行順序布線；已經布好的線獨占使用的空間，對于后續的線來說形成障礙，即后續走線采用避讓算法加以避讓，防止線路出現完全或部分重疊；所述的避讓算法主要應用迷宮算法的思想，即將已經存在的線路當成是障礙，在后續的走線過程中，繞開這些障礙，從而達到防止重疊的目的；避讓算法的具體實現步驟如下每當新增一條新的線路時，要判斷按照常規所計算的路徑上是否有已經存在的線路，如果是，則要在原有的計算路徑上增加一定的避讓值進行避讓，再做是否避讓判斷；如果仍需要避讓則再加一定的避讓值，直到不需要避讓為止，才能確認新線路的路徑；該避讓一直進行到超過布線廊道的空間限制，其遺留的交叉在后續優化算法中處理；步驟(4)布置單線圖中斷路器圖元及輔助標識；所述的輔助標識包括線路、潮流和設備狀態掛牌標識；斷路器圖元為一小矩形框，布置在變電站出線側；線路名稱放在該線路中段線段上側或右側；斷路器左側或上側布置潮流量；斷路器右側或下側布置設備狀態掛牌標識；步驟(5)拆線重布線；拆線重布線是對形成交叉點的兩條線路進行重新布線，以解除其交叉點；拆線重布線采用“保護性拆線重布線方法”或“非保護性拆線重布線方法”，作為搜索引擎優化算法的策略庫，來最小化布線線路的交叉；所述的保護性拆線重布線方法當其出現交叉時，僅僅將交叉的空間...

【專利技術屬性】
技術研發人員：章堅民，
申請(專利權)人：杭州電子科技大學，
類型：發明
國別省市：86[中國|杭州]