一种电力系统主接线图设备端子防碰撞的自动连线方法

技术领域

本发明属于变电站系统主接线图自动成图领域，尤其是涉及一种电力系统主接线图设备端子防碰撞的自动连线方法。

背景技术

随着智能变电站的深入发展，越来越多的高级应用都对电力系统主接线图的自动成图提出了要求，而其中如何在两个互相连接的端子之间自动绘制连接线并保证连接线不与其它图元重叠、碰撞一直是一个难点。目前类似的相关技术中要么有特殊的背景要求，难以在主接线图的自动绘制中应用，要么方法过于艰涩，难以理解和实现。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种电力系统主接线图设备端子防碰撞的自动连线方法。此方法通过划分网格的方式在互相连接的两个设备图元的端子之间构建矩形链，进而构建出连接折线。此方法简单直接，易于理解和实现，也具有很好的的执行效率。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种电力系统主接线图设备端子防碰撞的自动连线方法，包括以下步骤：

步骤S1、若第一设备图元的端子T1和第二设备图元的端子T2不能直接通过水平线或竖直线连接，跳到步骤S2；

步骤S2、根据第一设备图元和第二设备图元的外围矩形构建把第一设备图元和第二设备图元都包含在内的外框矩形R；

步骤S3、根据外框矩形R内的各个设备图元的外围矩形坐标把外框矩形R分割成多个分割矩形，剔除被设备图元占据的分割矩形后，得到空白矩形的集合；

步骤S4、在第一设备图元的端子T1和第二设备图元的端子T2之间构建出一条由毗连的空白矩形组成的矩形链；

步骤S5、依据矩形链绘制第一设备图元的端子T1和第二设备图元的端子T2之间的连接线。

如上所述的步骤S2包括以下步骤：

步骤S2.1、确定第一设备图元的左边的横坐标、右边的横坐标、顶边的纵坐标、底边的纵坐标，分别记为xl1、xr1、yt1、yb1；确定第二设备图元的外围矩形的左边的横坐标、右边的横坐标、顶边的纵坐标、底边的纵坐标，分别记为xl2、xr2、yt2、yb2；

步骤S2.2、取xl1、xl2的最小值为外框矩形R左边的横坐标，取xr1、xr2的最大值为外框矩形R右边的横坐标；

步骤S2.3、取yt1、yt2的最小值为外框矩形R顶边的纵坐标，取yb1、yb2的最大值为外框矩形R底边的纵坐标。

如上所述的步骤S3包括以下步骤：

步骤S3.1、找出外框矩形R内所有设备图元的外围矩形，记为设备矩形集合Ψ；

步骤S3.2、提取设备矩形集合Ψ中所有设备图元的外围矩形的顶边和底边的纵坐标，构成纵坐标列表Y，提取设备矩形集合Ψ中所有设备图元的外围矩形的左边和右边的横坐标，构成横坐标列表X；

步骤S3.3、由横坐标列表X中横坐标构成的竖直线和纵坐标列表Y中纵坐标构成的水平线将外框矩形R划分成为多个分割矩形，得到分割矩形集合Ω；

步骤S3.4、删除分割矩形集合Ω中与设备矩形集合Ψ中设备图元有交集的所有分割矩形，分割矩形集合Ω中剩下的分割矩形构成了外框矩形R中的空白矩形，空白矩形构成空白矩形集合。

如上所述的步骤S4包括以下步骤：

步骤S4.1、创建第一矩形链集合Σ、第二矩形链集合Σ'、以及矩形确定集合Γ；

步骤S4.2、从第一设备图元的T1端子出发，在空白矩形集合中找到与第一设备图元的T1端子相邻的空白矩形，把找到的空白矩形作为一个矩形链添加到第一矩形链集合Σ，并把找到的空白矩形加入矩形确定集合Γ中；

步骤S4.3、对于每个矩形链，判断矩形链最后一个末端空白矩形是否与第二设备图元的端子T2相邻，若相邻，则矩形链是完整的矩形链，进入步骤S5，若不相邻，则进入步骤S4.4；

步骤S4.4、遍历空白矩形集合，找到与矩形链的末端空白矩形毗连的且矩形确定集合Γ中没有的所有空白矩形，记为临时矩形集合Φ，若临时矩形集合Φ为空，则对应的矩形链是残缺的，将残缺的矩形链从第一矩形链集合Σ中删除；若临时矩形集合Φ不空，将临时矩形集合Φ中的空白矩形都添加到矩形确定集合Γ中，并且矩形链与临时矩形集合Φ中的每个空白矩形都构成了新的矩形链，将新的矩形链添加到第二矩形链集合Σ'中；

步骤S4.5、将第一矩形链集合Σ中的矩形链设置为第二矩形链集合Σ'中的矩形链，再清空第二矩形链集合Σ'；

步骤S4.6、若第一矩形链集合Σ不空则重复步骤S4.3至S4.5直到找到第一条完整的矩形链或者直到第一矩形链集合Σ为空。

如上所述的步骤S5包括以下步骤：

步骤S5.1、连接矩形链的各个空白矩形的中心点；

步骤S5.2、第一个空白矩形是矩形链中与第一设备图元的端子T1相邻的空白矩形，记第一个空白矩形的中心点坐标为(x1,y1)，第一设备图元的端子T1的坐标为(xt1,yt1)，若第一设备图元的端子相邻边是顶边或底边，则第一个拐点P1的坐标为(xt1,y1)；若第一设备图元的端子相邻边是左边或右边，则第一个拐点P1的坐标为(x1,yt1)；

步骤S5.3、最后一个空白矩形是矩形链中与第二设备图元的端子T2相邻的空白矩形，记最后一个空白矩形的中心点坐标为(x2,y2)，第二设备图元的端子T2的坐标为(xt2,yt2)，若第二设备图元的端子相邻边是顶边或底边，则最后一个拐点P2的坐标为(xt2,y2)；若第二设备图元的端子相邻边是左边或右边，则最后一个拐点P2的坐标为(x2,yt2)；

步骤S5.4、连接第一设备图元的端子T1到第一个拐点P1，连接第一个拐点P1与第一个空白矩形的中心点，连接第二设备图元的端子T2到最后一个拐点P2，连接最后一个拐点与最后一个空白矩形的中心点。

本发明相对于现有技术具有以下优点：

1、本方法容易理解和实现；

2、本方法有较好的执行效率，不会过多消耗系统资源，可以设备图元的端子之间的高效连接。

附图说明

图1为实施例中断路器、PT、隔离刀闸、接地刀闸4个图元的分布图；

图2为断路器图元和接地刀闸图元的外围矩形以及整体的外框矩形R的示意图；

图3为分割矩形的示意图；

图4为断路器图元的端子T1和接地刀闸图元的端子T2之间连接线的示意图。

图5为实施例中前三次循环中步骤S4完成时各个集合的状态。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

在本实施例中，第一设备图元为断路器图元，第二设备图元为接地刀闸图元，图1-图4描述了从断路器图元的端子T1到接地刀闸的端子T2的自动连线方法，具体步骤如下：

步骤S1、断路器图元的端子T1和接地刀闸图元的端子T2不能直接通过水平线或竖直线连接，跳到步骤S2；

步骤S2，如图2所示，根据断路器图元和接地刀闸图元的外围矩形构建一个把断路器图元和接地刀闸图元都包含在内的外框矩形R，具体包括以下步骤：

步骤S2.1、确定断路器图元和接地刀闸图元的外围矩形的左边的横坐标、右边的横坐标、顶边的纵坐标、底边的纵坐标，分别记为(xl1,xr1,yt1,yb1)和(xl2,xr2,yt2,yb2)；

步骤S2.2、取xl1、xl2的最小值为外框矩形R左边的横坐标，取xr1、xr2的最大值为外框矩形R右边的横坐标；

步骤S2.3、取yt1、yt2的最小值为外框矩形R顶边的纵坐标，取yb1、yb2的最大值为外框矩形R底边的纵坐标。

步骤S3、根据外框矩形R内的各个设备图元的外围矩形坐标把外框矩形R分割成一个个分割矩形，剔除被设备图元占据的分割矩形后，得到空白矩形的集合，其中外框矩形R内的各个设备图元必然包括断路器图元和接地刀闸图元，也可能包括其他的设备图元，具体为：

步骤S3.1、找出外框矩形R内所有设备图元的外围矩形，记为设备矩形集合Ψ，在本实施例中，外框矩形R内有4个这样的设备图元的外围矩形，分别是断路器、PT、隔离刀闸、接地刀闸4个图元的外围矩形；

步骤S3.2、提取设备矩形集合Ψ中所有设备图元的外围矩形的顶边和底边的纵坐标，构成纵坐标列表Y，提取设备矩形集合Ψ中所有设备图元的外围矩形的左边和右边的横坐标，构成横坐标列表X；

步骤S3.3、由横坐标列表X中横坐标构成的竖直线和纵坐标列表Y中纵坐标构成的水平线将外框矩形R划分成为一个个分割矩形，得到分割矩形集合Ω，如图3中的网格线所构成的30个分割矩形；

步骤S3.4、删除分割矩形集合Ω中与设备矩形集合Ψ中设备图元有交集的所有分割矩形，分割矩形集合Ω中剩下的分割矩形构成了外框矩形R中的空白矩形，空白矩形构成空白矩形集合，如图3中的A2、A3、A4、B1等23个空白矩形。

步骤S4、在断路器图元的T1端子与接地刀闸图元的T2端子之间构建出一条由毗连的空白矩形组成的矩形链，具体为；

步骤S4.1、首先创建几个集合：

步骤S4.1.1、第一矩形链集合Σ，其元素为从断路器图元的T1相邻矩形开始的不完整的矩形链；

步骤S4.1.2、循环步骤中临时的第二矩形链集合Σ'，其元素为从断路器图元的T1相邻矩形开始的不完整的矩形链；

步骤S4.1.3、已添加到矩形链的矩形确定集合Γ，其元素为构建矩形链过程中已经判断过的矩形。

步骤S4.2、如图3所示，从断路器图元的T1端子出发，在空白矩形集合中找到与断路器图元的T1端子相邻的空白矩形A2(相邻是指与端子相邻边共边，端子相邻边是设备图元的端子相邻的设备图元的外围矩形的边。)，把空白矩形A2作为一个不完整的矩形链添加到第一矩形链集合Σ，并把空白矩形A2加入矩形确定集合Γ中；

步骤S4.3、对于第一矩形链集合Σ中的每个矩形链K，判断其最后一个末端空白矩形A'是否与接地刀闸图元的端子T2相邻，若相邻，则矩形链K是完整的矩形链，至此完成矩形链的构建，进入步骤S5，若不相邻，则进入步骤S4.4；

从步骤S4.2进入本步骤时，第一矩形链集合Σ中只有一个矩形链K1，矩形链K1中只有一个空白矩形A2，矩形确定集合Γ中只有一个空白矩形A2，此时K＝K1，A'＝A2，而A2与接地刀闸图元的端子T2不相邻，因此可跳过本步骤进入下一步；

步骤S4.4、遍历空白矩形集合，找到与矩形链K的末端空白矩形A'毗连的且矩形确定集合Γ中没有的所有空白矩形，记为临时矩形集合Φ。若临时矩形集合Φ为空，则对应的矩形链K是残缺的，将残缺的矩形链K从第一矩形链集合Σ中删除；若临时矩形集合Φ不空，将临时矩形集合Φ中的空白矩形都添加到矩形确定集合Γ中，并且矩形链K与临时矩形集合Φ中的每个空白矩形都构成了新的矩形链，将新的矩形链添加到第二矩形链集合Σ'中；

从步骤S4.2跳过S4.3进入本步骤时，如图4所示，与空白矩形A2毗连的空白矩形有A3和B2，所以临时矩形集合Φ＝{A3,B2}，把空白矩形A3和空白矩形B2都添加到矩形确定集合Γ中，第一矩形链集合Σ中矩形链K1与空白矩形A3和空白矩形B2分别构成新的矩形链，组成新的矩形链集合Σ'；

步骤S4.5、将第一矩形链集合Σ重置为第二矩形链集合Σ'，即将第一矩形链集合Σ中的矩形链设置为第二矩形链集合Σ'中的矩形链，再清空第二矩形链集合Σ'；

步骤S4.6、若第一矩形链集合Σ不空则重复步骤S4.3至S4.5直到找到第一条完整的矩形链或者直到第一矩形链集合Σ为空；

第二次进入步骤4.4时，第二矩形链集合Σ中有两个矩形链K1和K2。矩形链K1的最后一个矩形是空白矩形B2，不与接地刀闸图元的端子T2相邻，与空白矩形B2毗连的空白矩形有A2、B1、C2、B3，其中空白矩形A2已经存在与矩形确定集合Γ中，所以临时矩形集合Φ＝{B1,C2,B3}，矩形链K1通过追加B1,C2,B3又构成三个新的矩形链K11、K12、K13，三者组成了新的第二矩形链集合Σ'；与此类似操作，矩形链K2追加相邻空白矩形后也构成两个新的矩形链K21、K22；如此不断重复步骤S4.3至S4.5直到找到第一条完整的矩形链：A2-B2-B3-B4-C4-C5-C6。

步骤S5、根据矩形链找到合适的拐点，从而构建两个图元端子之间的连接线，具体为：

步骤S5.1、计算矩形链的各个空白矩形的中心点(中间拐点)，并将它们依次连接起来，如图4所示；

步骤S5.2、第一个空白矩形是矩形链中与断路器图元的端子T1相邻的空白矩形，记第一个空白矩形的中心点坐标为(x1,y1)，断路器图元的端子T1的坐标为(xt1,yt1)，则第一个拐点P1的坐标应为(xt1,y1)或者(x1,yt1)，根据断路器图元的端子T1在断路器图元的相对位置来确定第一个拐点P1的坐标选取哪一个，具体为：

步骤S5.2.1、计算断路器图元的端子T1到断路器图元的外围矩形上下左右四边的距离，并找出距离最小的边作为端子相邻边；

步骤S5.2.2、若端子相邻边是顶边或底边，则第一个拐点P1的坐标应取(xt1,y1)；

步骤S5.2.3、若端子相邻边是左边或右边，则第一个拐点P1的坐标应取(x1,yt1)。

步骤S5.3、最后一个空白矩形是矩形链中与接地刀闸图元的端子T2相邻的空白矩形，最后一个拐点为P2，把步骤S5.2中的断路器图元的端子T1替换为接地刀闸图元的端子T2，第一个拐点P1替换为最后一个拐点P2，则根据步骤S5.2计算出最后一个拐点P2的坐标；

步骤S5.4、连接断路器图元的端子T1到第一个拐点P1，连接第一个拐点P1与第一个空白矩形的中心点，连接接地刀闸图元的端子T2到最后一个拐点P2，连接最后一个拐点与最后一个空白矩形的中心点，至此完成构建断路器图元的端子T1到接地刀闸图元的端子T2的连接线。

需要指出的是，本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例作各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或超越所附权利要求书所定义的范围。