一种基于配网智慧运维的临近环网线路规划方法

技术领域

本发明涉及环网线路规划领域，具体为一种基于配网智慧运维的临近环网线路规划方法及系统。

背景技术

在对环网线路进行规划时，传统的一般采用蚂蚁算法计算最短路径并且配合潮流计算的方式进行电气元件的规划，而对新农村的电网规划主要分为两个层面，镇区规划和自然村的规划，其中对自然村进行规划时，由于自然村的分布相对比较零散，而线路在铺设时一般只能经过道路两旁，少数可以经过田地，具体情况需要根据当地的实际情况决定，而且由于各个自然村之间并不是相互之间均连通的，有的自然村可能还存在一种孤岛现象，即与外界只存在一条道路进出，尤其在山区的自然村，其孤岛现象较为普遍，往往只存在一条道路进出，在线路的铺设过程中若单纯的采用蚂蚁算法，在存在这种只有一条道路进出的自然村的情况下，若想使线路规划过程中经过所有的自然村，则会使部分线路重复计算，导致线路规划的不准确。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于配网智慧运维的临近环网线路规划方法，解决了在对含有孤岛现象自然村的区域进行环网线路规划时，容易导致线路重复计算的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于配网智慧运维的临近环网线路规划方法，包括如下步骤：

S1、从配网系统获取用于接入环网支线的两个端点，以及环网支线必须经过的若干个顶点；

S2、设置环网支线可以经过的若干个节点，并将端点、节点和顶点以位置标记分别标记命名；

S3、计算任意两个节点、端点和节点、端点和顶点、顶点和顶点以及顶点和节点之间的间距D

S4、设定额定间距D

S5、根据距离集合S判断各顶点与两个端点之间是否能够建立环网支线；

若是，则输出可以建立环网支线的提示，并进入步骤S6；

若否，则输出无法建立环网支线的提示，并返回步骤S2；

S6、计算经过两个端点和各顶点的最短路径，并输出距离最短的环网线路的最终路径。

作为优选，在步骤S4中，具体包括如下步骤:

S41、设定额定间距D

S42、依次判断预选距离集合Y中的任一间距D

若是，则挑选出预选距离集合Y中小于或等于额定间距D

若否，则将大于额定间距D

作为优选，在步骤S5中，具体包括如下步骤：

S51、根据距离集合S并以其中一个端点为起始搜索点遍历所有位置点，以获得与该起始搜索点存在路径的所有关联点，并建立关联点集合H；

S52、判断各顶点和另一个端点是否都属于关联点集合H；

若是，则输出可以建立环网支线的提示，并进入步骤S6；

若否，则以不属于关联点集合H的所有顶点和端点建立集合H'，并进入步骤S53；

S53、根据距离集合S，以集合H'中任一位置点为遍历起点，遍历其他位置点，以获得与起始搜索点之间不存在路径的所有孤岛点，并建立集合H

S54、根据预选距离集合Y，获取集合H

S55、以排序法筛选出拓展间距集合F中的最小间距D

D'＝D

上式中，D'为可拓展距离，D

S56、以比较法提取拓展间距集合F中小于可拓展距离D'的数据，提取该数据所涉及的位置点，并建立可拓展点集G；

S57、建立面域M，将可拓展点集G中的点相互连接并获得面积最大的提示区域信息加入到面域M中；

S58、依次选择集合H'中的位置点作为遍历起点，重复步骤S53到步骤S57；

S59、输出无法建立环网支线的提示，以及拓展面域M中所含有的所有提示区域信息，并返回步骤S2。

作为优选，在步骤S6中，具体包括如下步骤：

S61、设定水流的总量Q、重要程度因子α、启发函数重要程度因子β、最大循环次数T、每次循环所生成的水流数量y和残留水分含量，并生成包含所有端点和顶点的关键点集合F；

S62、根据距离集合S获取位置点集合M，水从其中一个端点流出搜索遍历位置点集合M内所有顶点、端点和部分节点，选择流动概率最大的位置点为下一位置，水可以选择从自身已访问的位置点向相邻位置点分流；

S63、每个循环后对每股水流遍布的路径按照路径总长度进行排序，并选择若干个较短路径更新残留水分含量；

S64、判断是否达到最大循环次数；

若是，则输出最短路径；

若否，则返回步骤S62。

作为优选，在步骤S62中，水流向从到达位置点i后向位置点j流动的流动概率P的计算公式为：

其中，

上述公式中，P

作为优选，在步骤S63中，具体包括如下步骤：

S631、通过升序或者降序将各个水流遍布的路径长度进行排序；

S632、从所有路径中按照数量比m选择最短的若干个路径更新残留水分含量；

S633、对选择的若干个路径的残留水分含量进行更新，更新后的残留水分含量的计算公式为：

上式中，G

该技术方案还提供了一种用于实现环网线路规划方法的系统，该系统包括：

数据获取模块，所述数据获取模块用于从配网系统获取用于接入环网支线的两个端点和若干个顶点的坐标；

数据输入模块，所述数据输入模块用于输入若干个节点位置的坐标；

距离计算模块，所述距离计算模块用于计算任意两个节点、端点和节点、端点和顶点、顶点和顶点以及顶点和节点之间的间距；

距离筛选模块，所述距离筛选模块用于从距离计算模块中获取间距数据并筛选生成距离集合；

环网判断模块，所述环网判断模块用于根据距离集合判断各个顶点和端点之间是否能够建立环网支线；

节点提示模块，所述节点提示模块在环网判断模块判定环网支线无法建立时，提示若干个可新增节点的位置信息；

参数设置模块，所述参数设置模块用于设置计算的初始各项参数；

路径计算模块，所述路径计算模块用于计算出连通各个端点和顶点的最短环网路径；

路径输出模块，所述路径输出模块用于将路径计算模块计算出的最短环网路径输出给规划人员。

与现有技术相比，本发明提供了一种基于基于配网智慧运维的临近环网线路规划方法，具备以下有益效果：

1、本发明通过结合蚂蚁算法并研发了新的拓展算法，更加适合对自然村的环网线路的规划，能够更好的计算出含有孤岛现象自然村的区域的环网线路的规划，减少在规划过程中的线路重合，从而减少后期重新修正线路所消耗的时间，整体相对更加方便和快捷。

2、本发明通过进一步的对规划人员在实际勘测过程中设置的节点、端点和顶点的计算，在计算通过各个端点和顶点的规划线路之前，首先检查各个端点和顶点在满足电线铺设要求的情况下能否铺设到各个顶点和端点，从而节省后续的计算量。

3、本发明在计算出各个顶点和端点在满足电线铺设要求的情况下无法连通时，进一步的进行计算，对无法进行连通的若干个顶点或者端点之间推荐适合设置新节点的区域，从而通过规划人员的再次实际勘测和协调等工作以确定最终的新节点位置，从而进一步的辅助规划人员进行节点的设置。

4.本发明通过设置新的水流规则，使其能够在到达端点后选择性的进行分流并流动至已访问路径上位置点的任一相邻位置点，以减少线路的重合，更加符合线路铺设过程中的实际情况。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明临近环网线路规划方法的流程图；

图2为本发明判断是否能够建立环网支线的方法流程图；

图3为本发明计算环网线路最终路径的方法的流程图；

图4为本发明临近环网线路规划系统的结构框图；

图5为本发明临近环网线路的示意图；

图中：10、数据获取模块；20、数据输入模块；30、距离计算模块；40、距离筛选模块；50、环网判断模块；60、节点提示模块；70、参数设置模块；80、路径计算模块；90、路径输出模块。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本领域普通技术人员可以理解实现以下实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，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。

图1-图4为本发明的一个实施例，规划人员根据自然村的实际分布情况和可铺设线路的位置的情况选择相对应的节点、顶点和端点，通过本方法和系统进行计算以避免对存在孤岛现象的自然村进行线路铺设时，重复计算进出该自然村落的路径长度，使计算的路径更加准确。

一种基于配网智慧运维的临近环网线路规划方法，包括如下步骤：

S1、从配网系统获取用于接入环网支线的两个端点，以及环网支线必须经过的若干个顶点；端点为环网线路与主线路的接入点，顶点通常为自然村、学校等用电负载所在地点，该两类地点位置相对固定。

S2、设置环网支线可以经过的若干个节点，并将端点、节点和顶点以位置标记分别标记命名；节点通常为电杆的设置地点，端点、节点和顶点可以通过纯数字或纯字母或者数字与字母结合等方式进行标记，比如将两个端点分别以大写英文字母分别标记为A和B，节点以阿拉伯数字1，2，3等进行依次标记，顶点能够以小写英文字母a，b，c等进行依次标记，当然也可以统一采用一种方式进行命名，具体看实际需求，节点的选择应该以实际情况为准，比如在农村地区的部分农田或鱼塘等不能设置电杆的位置不能设置节点，一般节点通常沿着道路边缘设置。

S3、计算任意两个节点、端点和节点、端点和顶点、顶点和顶点以及顶点和节点之间的间距D

预选数据集合Y的表达式为：

Y＝{D

上式中，Y代表预选距离集合，D

S4、设定额定间距D

为了实现将距离集合Y中不大于额定间距D

S41、设定额定间距D

S42、依次判断预选距离集合Y中的任一间距D

若是，则挑选出预选距离集合Y中小于或等于额定间距D

若否，则将大于额定间距D

S5、根据距离集合S判断各顶点与两个端点之间是否能够建立环网支线；

若是，则输出可以建立环网支线的提示，并进入步骤S6；

若否，则输出无法建立环网支线的提示，并返回步骤S2；

以一个端点为起点对满足距离集合S中的距离数据的位置点进行依次遍历，比如若额定间距D

为了准确判断各个顶点和两个端点之间是否能够建立环网支线，需要以一个端点或者顶点为起点，在距离集合S的基础上依次搜索出所有满足间距小于或等于额定间距D

S51、根据距离集合S并以其中一个端点为起始搜索点遍历所有位置点，以获得与该起始搜索点存在路径的所有关联点，并建立关联点集合H；可以通过广度优先遍历算法以其中一个端点为起始搜索点进行遍历；

S52、判断各顶点和另一个端点是否都属于关联点集合H；

若是，则输出可以建立环网支线的提示，并进入步骤S6；

若否，则以不属于关联点集合H的所有顶点和端点建立集合H'，并进入步骤S53；

S53、根据距离集合S，以集合H'中任一点为遍历起点，遍历其他位置点，以获得与起始搜索点之间不存在路径的所有孤岛点，并建立集合H

S54、根据预选距离集合Y，获取集合H

S55、以排序法筛选出拓展间距集合F中的最小间距D

D'＝D

上式中，D'为可拓展距离，D

S56、以比较法提取拓展间距集合F中小于可拓展距离D'的数据，提取该数据所涉及的位置点，并建立可拓展点集G；通过该步骤将集合H

S57、建立面域M，将可拓展点集G中的点相互连接并获得面积最大的提示区域信息加入到面域M中；可以通过比较法最终筛选出拓展点集G中的点相互连接所获得的最大面积的区域。

S58、依次选择集合H'中的位置点作为遍历起点，重复步骤S53到步骤S57；

通过这种方式能够对所有不属于关联点集合H的所有顶点和端点进行逐一的进行遍历，从而获得不同的可拓展点集G，以及不同可拓展点集G所围成的最大面积的数据并储存在面域M中，以作为新节点设置的提示区域。

S59、输出无法建立环网支线的提示，以及拓展面域M中所含有的所有提示区域信息，并返回步骤S2；可以在地图上显示面域M内所有的提示区域信息，以方便规划人员从提示区域信息中重新设置新的节点。

通过该方法能够进一步的更好的对规划人员进行辅助，帮助规划人员进行节点的设置和更新，从而更快的获得能够经过各个端点和顶点的最短的环网路径。

S6、计算经过两个端点和各顶点的最短路径，并输出距离最短的环网线路的最终路径；

为了获得满足通过各顶点和两个端点的最短线路铺设路径，参考水流在流动过程中的部分规律，赋予水自主选择流动方向和分流的能力，从而根据水流在遍布各个端点和顶点后的水量蒸发和水量残留规律，计算出通过各端点和顶点的最短路径，在步骤S6中，具体包括如下步骤：

S61、设定水流的总量Q、重要程度因子α、启发函数重要程度因子β、最大循环次数T和每次循环所生成的水流数量y，并生成包含所有端点和顶点的关键点集合F；

S62、根据距离集合S获取位置点集合M，水从其中一个端点流出搜索遍历位置点集合M内所有顶点、端点和部分节点，选择流动概率最大的位置点为下一位置，水可以选择从自身已访问的位置点向相邻位置点分流；

则水流向从到达位置点i后向位置点j流动的流动概率P的计算公式为：

其中，

上述公式中，P

利用水管中水流流动的原理，赋予水流选择性分流和选择路径的能力，从而借此计算出通过各个顶点和端点的最短的路径。

S63、每个循环后对每股水流遍布的路径按照路径总长度进行排序，并选择若干个较短路径更新残留水分含量；

为了减少对参数进行更新时的计算量，通过对比筛选，只对部分较短路径的残留水分含量进行更新，从而能够大幅度增加运算速度，初始的筛选数据量较大，随着循环次数的递增，筛选的比例逐渐稳定，以选择出最短的路径，在步骤S63中，具体包括如下步骤:

S631、通过升序或者降序将各个水流遍布的路径长度进行排序；

S632，从所有路径中按照数量比m选择最短的若干个路径更新残留水分含量；数量比m的计算公式为：

上式中，m为进行残留水分含量更新的路径比例，a为底数，M为路径总数，R为迭代的当前次数，θ为常数。

S633、对选择的若干个路径的残留水分含量进行更新，更新后的残留水分含量的计算公式为：

上式中，G

S64、判断是否达到最大循环次数；在每次迭代之后可以通过赋值法使t的次数增加一次，当达到初始设定的最大迭代次数T时，即输出水流遍布各个顶点和端点所形成的最短路径。

若是，则输出最短路径；可以通过比较法或排序法等方法筛选出水流在一次流动过程中遍布各个端点和顶点所形成的路径长度，可以将最短路径以坐标的形式进行输出或者直接显示在GPS地图上，具体看实际需求。

若否，则返回步骤S62。

通过上述方式，根据实际情况手动完成对节点、顶点和端点位置的选址，之后通过系统自动进行计算，若节点、顶点和端点之间无法进行线路铺设在会进行提示，需要维护人员再次进行数据节点、顶点和端点的输入或者修改，直到节点、顶点和端点之间满足线路铺设的必要条件，从而计算出通过顶点和端点的最短路径，比较适合农村地区或者山区，顶点之间的距离相对较远，且村落之间道路相对曲折的情况，需要对实际的情况进行调查才能更好的节省环网线路铺设的成本。

与上述实施例提供的环网线路规划方法相对应，本实施例还提供实现环网线路规划方法的系统，由于本实施例提供的环网线路规划系统与上述实施例提供的环网线路规划方法相对应，因此前述环网线路规划方法的实施方式也适用于本实施例提供的环网线路规划系统，在本实施例中不再详细描述。

该系统包括：数据获取模块10，用于从配网系统获取用于接入环网支线的两个端点和若干个顶点的坐标；数据输入模块20，用于输入若干个节点位置的坐标；距离计算模块30，用于计算任意两个节点、端点和节点、端点和顶点、顶点和顶点以及顶点和节点之间的间距；距离筛选模块40，用于从距离计算模块30中获取间距数据并筛选生成距离集合；环网判断模块50，用于根据距离集合判断各个顶点和端点之间是否能够建立环网支线；节点提示模块60，节点提示模块60在环网判断模块50判定环网支线无法建立时，提示若干个可新增节点的位置信息；参数设置模块70，用于设置计算的初始各项参数；路径计算模块80，用于计算出连通各个端点和顶点的最短环网路径；路径输出模块90，用于将路径计算模块80计算出的最短环网路径输出给规划人员。

需要说明的是，上述实施例提供的系统，在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的系统与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

以上实施方式对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。