一种配电网单线图自动生成方法

文献发布时间：2023-06-19 09:52:39

技术领域

本发明涉及配电网管理技术领域，具体是一种配电网单线图自动生成方法。

背景技术

在配电网运行和管理中，单线图是调度人员经常查看的重要图形资料，传统的单线图主要为手工生成，随着配电网数据的不断增加，且经常变化，在配电GIS和SCADA系统平台上手工生成单线图，工作量越来越大，也越来越存在数据、图形不一致的隐患，配电网地理接线图到单线图的自动转换，能够大大减少数据维护的工作量，提高配电网自动化工程的配置能力，但目前国内外对这一问题的研究不够充足，即使有少量的相关方案，也大多只具备理论的可行性，在实践中则会出现一系列的问题，基于这种情况，如何才能提供一种理论和实际中皆可行的方案，以实现配电网单线图的自动生成，越来越成为相关技术人员急需解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种配电网单线图自动生成方法。

一种配电网单线图自动生成方法，包括自动成图算法，其特征在于：

所述自动成图算法的步骤如下：

1)初始化图模型：创建一个简单无向图G，把节点对象和边对象加入到图中；

2)找出主干线(1级支线)mainLine：具体方法为，以源点为起点，以叶子结点为终点，找出一条最长的支线，此线即主干线，又称1级支线，把主干线上的所有节点标记为已访问，然后把主干线放入链表mainLines中，最后，把链表mainLines放入allLines>中；

3)构建其他各级支线：找到主干线中含有分叉的节点node，即邻居个数大于2的节点，把节点node放入branchNodeList中，从此节点开始，遍历branchNodeList中的每个节点，直至所有后续叶子节点遍历完成，找出一条最长的支线，放入2级支线集list中，以此类推，将所有2级支线放入2级支线集list 中后，把2级支线集list放入allLines>中，以此类推，找出所有3级支线、4级支线及后续支线，并放入 allLines>中；

4)建立父支线与子支线之间一对多的映射关系；

5)为支线上的节点设置坐标：奇数级支线水平放置，偶数级支线竖直放置，同一级别支线按上下或者左右方向交替放置，之后，按照支线布局方向，依次为支线上的节点设置坐标；

6)处理交叉或者重叠；

在布局过程中，如果一个节点的邻居节点数量>4，则采用九宫格布局算法，所述九宫格布局算法的步骤如下：

1)绘制一条支线L时，取L的根节点RootNode；

2)假设已经绘制的支线中，有N条支线的根节点是RootNode；

3)如果N>2，则采用九宫格布局；

4)依次尝试各个方向，直至找出还未被其他支线占据的方向；

5)按此方向为支线上的各个节点设置坐标；

6)处理九宫格布局引起的交叉或者重叠。

进一步的，处理交叉或者重叠的算法的步骤为：

1)初始化，设存放支线的栈为stack＝{Line}；

2)如果stack为空，则结束，如果stack不为空，则取L1＝stack 栈顶元素；

3)判断L1是否和已经布局过的支线产生交叉或者重叠；

4)如果没有交叉或者重叠，则移除stack栈顶元素，继续步骤 2；

5)如果有交叉或者重叠，则找到第一条和L1交叉或者重叠的支线L2，分两种情况处理：

a)L1是按九宫格布局的支线；

b)L1不是按九宫格布局的支线；

6)如果是“无法解决的交叉或重叠”，则直接移除stack栈顶元素，继续步骤2；

7)如果是通过拉伸平移的方法处理的交叉或者重叠，则把拉伸平移的所有支线加入栈stack；

8)继续步骤2。

进一步的，当L1是按九宫格布局的支线时，处理交叉或者重叠的算法的步骤为：

如果L1和L2根节点相同，则结束；

如果L2是从L1根节点发出的支线，则移动支线L2。

进一步的，当L1不是按九宫格布局的支线时，处理交叉或者重叠的算法的步骤为：

1)[重布]如果L1是L2的父线，即由于拉伸L1引起交叉或者重叠，则重布L2，结束；

2)[重布]如果L1的父线为九宫格布局，则九宫格重画L1，结束；

3)[翻转]如果L1的反方向没有已布局的兄弟支线，即和L1有相同根节点的支线，则

a)将L1翻转；

b)如果不交叉，则结束；

计算拉伸平移方案

c)拉伸平移方案1，L1不翻转

i.如果L1和L2是兄弟关系，则无法通过拉伸平移解决；

ii.如果L1和L2重叠，则L1移动1个单位；

iii.如果L1是L2的子线，则L1的直接父线PL1沿其父线方向移动，

1.平移的线＝PL1；

2.移动的距离＝交叉点和L1终点的距离；

iv.否则，将L1沿其父线方向移动，

1.平移的线＝L1；

2.如果L1和L2重合，则移动的距离＝1个单位；

3.如果L1父线和L2同向，则移动的距离＝交叉点和L2 终点的距离；

4.否则，则移动的距离＝交叉点和L2起点的距离；

d)拉伸平移方案2，L1翻转，记L1翻转后为L1’,和线路L2’交叉或重叠

i.如果L1反方向有已布局兄弟支线，则无法通过拉伸平移解决；

ii.否则，计算L1’的拉伸平移方案,计算方法同方案1；

4)如果方案1和方案2都无法通过拉伸平移解决

a)[重布]如果L1和L2重合且L2是L1的兄弟支线，则九宫格重画L1，结束；

b)[无法解决]如果是“无法解决的交叉或重叠”，则结束；

5)[拉伸平移]

a)选取较好的移动方案

i.如果两种方案一个移动L1一个移动PL1，则优先选择移动L1的方案；

ii.否则，优先选择移动距离较小的方案；

b)拉伸平移。

进一步的，所述“无法解决的交叉或重叠”，是指本算法可能进入死循环，设置最多处理交叉或者重叠的次数为10次，如果超出所设次数，仍然有交叉或者重叠，则判定为“无法解决的交叉或重叠”，直接退出。

进一步的，所述九宫格布局算法设定16个备选方向，按照顺时针方向依次为向上,偏右上1,右上,偏右上2,向右,偏右下1,右下,偏右下2,向下,偏左下1,左下,偏左下2，向左，偏左上1,左上,偏左上2。

本发明的一种配电网单线图自动生成方法的有益效果为：

1、在理论和实际中均具备足够的可行性，很好地实现了配电网单线图的自动生成，且生成的单线图无重叠、无交叉、自动绘制速度快，在实际应用中，极大地减少了系统维护的工作量，提高了系统维护的效率；

2、在布局过程中，当一个节点的邻居节点数量>4时，如果依然按照上下左右四个方向布局，就会出现布局不开的情况，九宫格布局很好地解决了这一问题；

3、将处理交叉或重叠的次数设置为最多10次，超出10次则判定为“无法解决的交叉或重叠”，直接退出，很好地避免了处理交叉或者重叠的算法可能进入死循环，导致算法无法正常进行的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，但并不是对本发明保护范围的限制。

图1为本发明的一种配电网单线图自动生成方法的九宫格布局的示意图。

图2为本发明的一种配电网单线图自动生成方法中，当L1不是按九宫格布局的支线时，处理交叉或者重叠的算法的步骤1)的示意图；

图3为本发明的一种配电网单线图自动生成方法中，当L1不是按九宫格布局的支线时，处理交叉或者重叠的算法的步骤3)中，拉伸平移方案1情况iii的示意图；

图4为本发明的一种配电网单线图自动生成方法中，当L1不是按九宫格布局的支线时，处理交叉或者重叠的算法的步骤3)中，拉伸平移方案1情况iv的示意图。

具体实施方式

为使说明更加清楚，结合说明书附图图1至图4，对本发明的一种配电网单线图自动生成方法做进一步描述。