专利名称：在调配系统中自动生成可视化的电网潮流图的实现方法
技术领域：
本发明涉及一种在调配系统中自动生成可视化的电网潮流图的实现方法。
背景技术：
在电网调配监控系统中，监视和调整电力系统潮流的分布，是现代电力调度自动化系统的一个重要职责，电力系统运行调度人员需要随时密切监视并调整电网潮流分布，电网潮流是电力调配自动化系统实施、系统分析研究必不可少的一部分。在当前的监控系统中，绘制电力系统网络拓扑结构图及电网潮流图，都是由维护员或者工程师根据所监控的电网实际拓扑结构，利用调度系统绘图工具，手动绘制出来的，用基于物理接线的图形来描述电力系统网络结构，在图形上标注数据，将数据和图形结合在一起，使潮流分布一目了然。随着智能电网及通信技术的发展，监控系统的规模越来越大，监控的厂站、线路的数量越来越多，电网拓扑复杂度也越来越高。靠人工绘制电网潮流图，往往需要耗费巨大的人力和时间，且容易出错，又不美观；同时，如果调度自动化系统进行厂站扩容，潮流分布将发生变化，需要重新进行潮流图布局，二次维护也会十分不便。因此，寻求一种潮流图智能成图方法，成为监控系统厂商和供电企业的共同需求，也会为调度自动化系统的工程实施和日常维护带来极大的帮助。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种在调配系统中自动生成可视化的电网潮流图的实现方法，本发明旨在提供一种在大中型调配自动化系统中，自动快速生成可视化的电网潮流图的方法。所要解决的技术问题是，在电力系统调配系统工程实施和维护过程中，根据包含各种复杂接线形式的电网模型和实时潮流，提供一种快速、准确的方法，自动的生成整个电网或者某个区域的电网的潮流图形，并以可视化的效果展示给使用者，为其监视和调整电网潮流提供辅助手段。具体来说，就是发明一种自动生成复杂电网模型潮流图的方法，在自动成图过程中，采用基于扩展力学模型的网络拓扑图布局算法，对潮流图中各个厂站节点进行自动布局，达到有连接的厂站节点尽量靠近、厂站节点分布均匀、厂站和线路之间不能过于贴近的效果；采用迷宫算法对各厂站间的线路智能布线，做到路径最优；最后自动关联库参数，并自动进行量测、动态潮流、可视化饼图等的标注，最终生成可视化的电网潮流图。为了达成上述目的，本发明的解决方案是
一种在调配系统中自动生成可视化的电网潮流图的实现方法，包括如下步骤1)根据设置的成图粒度过滤条件，利用调配系统绘图工具在图形中生成厂站图元和线路图元；2)运用基于扩展力学模型的网络拓扑图布局算法，对厂站图元进行智能布局；3)运用迷宫算法对智能布局后的图形进行智能布线；4)最后自动关联库参数，并自动进行量测、动态潮流、可视化饼图等的标注，最终生成可视化的电网潮流图。
所述的步骤为1)根据预先设置的成图粒度过滤条件，从当前电网模型中搜索出符合条件的厂站和线路信息，在调配系统绘图工具中将厂站图元按平均分布的方式画在图形上，利用厂站间的拓扑关系，将互相连接的厂站用线路图元连接；
2)运用基于扩展力学模型的网络拓扑图布局算法，对厂站图元进行智能布局；最终达到线路交叉最少、有连接的厂站尽量靠近、厂站分布均匀的效果；
3)对智能布局后的图形利用迷宫算法进行智能布线，生成电网监控系统所使用的横平竖直的正交图。布局过程中，采用迷宫算法进行路径求解，充分考虑厂站多出线及多进线的情况，从而达到绘制的路径交叉最少、路径最短、显示清晰的效果；
4)将线路图元和厂站图元关联数据库里的相应参数，线路图元旁标注该线路的量测图元，线路图元上生成可视化饼元，该可视化饼元关联数据库中该线路的负载率，线路上生成表示潮流方向与大小的动态潮流图元，最终生成可视化的电网潮流图。所述的步骤2)中的基于扩展力学模型的网络拓扑图布局算法中的网络拓扑图由节点和边两个要素组成；将厂站图元映射为网络拓扑图算法中的节点，线路图元映射为边，对厂站图元进行智能布局。本发明的有益效果为本发明的特点为I)可以根据配调系统中的电网潮流模型，结合实际的潮流数据，自动生成调度员进行配调系统潮流监视和调度所必不可少的潮流图形；电网实际潮流模型发生变化或更改后，导致的潮流图形变化，算法能准确识别。2)布局粒度条件的设置，保证了即可以自动生成全网的潮流图形，也可以根据实际需要，生成所关心的局部电网的潮流图形。3)智能布局可以自动的对潮流图形的各个厂站节点进行自动布局，保证厂站节点分布均匀，有连接的厂站节点尽量靠近，线路之间的交叉最少，厂站节点和线路之间不能过于贴近。4)智能布线保证了各厂站之间的线路路径最短、交叉最少，并符合调度员所使用的横平竖直的正交图习惯。5)设备参数的自动标注，使得图库的一致性得以保障。可视化饼图、动态潮流图元等可视化效果的渲染，更使图形清晰、美观。综上所述本发明能够快速的生成电网调配系统所需要的可视化潮流图形，为配调系统工程实施和电网分析研究提供有力的技术支持，智能自动的成图过程，不仅可以提高效率，而且大大减少了人为因素可能造成的疏漏，为电网安全、稳定运行提供技术保障。
具体实施例方式实施例1
下面结合具体实施案例进一步说明本发明。I)设置成图粒度过滤条件，将厂站类型设置为电压等级为10kV 220kV的变电站和开闭所，标注量测量类型选择标注A相电流、有功、无功。从当前电网模型中搜索出符合条件的厂站和线路信息，在调配系统绘图工具中生成厂站图元和线路图元，各厂站图元平均分布，有连接的厂站间生成线路图元进行连接。2)对厂站图元运用基于扩展力学模型的网络拓扑图布局算法进行智能布局，该算法是对基于斥力-张力模型算法的改进算法；
所述的基于扩展力学模型的网络拓扑图布局算法中的网络拓扑图由节点和边两个要素组成。一个清晰的拓扑图应满足以下条件a)节点均匀分布.b)节点和边之间不能过于贴近；c)边布局合理，尽量避免相交。
将所要进行布局的拓扑图形按照物理系统建模，将每一个厂站作为一个节点，每一条线路作为一个边；每一个节点可看作一个有质量的质点；每一个边可看作一条有伸缩力的皮筋，它有自然长度(即不受外力时的长度)，若被拉长，则表现出张力；两个节点之问互相有斥力作用。为了使为使节点与边保持合理距离，在边与节点之间赋予斥力，如果节点q的投影点在边e上，则认为q与e之间可能存在斥力。节点在斥力作用下会发生运动，边则固定不动。斥力和距离成反比，如果节点和边之间的距离过近，斥力会将节点推向反方向；如果节点和边之间距离大于某个距离山则斥力为0，以避免点边斥力对节点布局产生过大影响。对于这样的物理系统，给每个质点(节点)一个任意的位置，就可以让其按照物理规律自行运行。在每一步中，计算各项点受到的合力，并让该节点沿合力方向移动一定的距离，直至最终达到平衡。理想条件下，所有节点的初始速度为0，即系统的整体初动量为0，而系统又不受外力的作用，从而动量守恒，系统的总动量一直为O。这就保证了系统的最终阶段要么内部节点振荡，要么静止，而不可能整体向某一方向移动或旋转。对系统中的每个厂站节点，通过张力-斥力公式计算得到每个节点所受的张力和斥力，将张力和斥力相加得到合力，再通过矢量加法，正交分解为X轴、y轴方向的力。在系统没有平衡时(初始情况)，使每一个节点沿合力的方向移动距离，从而可以得到每个节点的X轴、y轴坐标信息，成图效果满足了潮流图边交叉尽量少，节点分布距离均匀，有直接连线的节点尽可能分布在一处的要求，图形分布合理美观。3)厂站位置确定后，就要进行线路的智能布线。自动生成的线路要求横平竖直，线路之间要尽量避免交叉。采用迷官算法进行线路的智能布线，让线路横平竖直，并保证交叉最少，多条线路之间间距均匀、合理，无错位、无覆盖。4)将线路图元和厂站图元关联数据库里的相应参数，线路图元旁标注该线路的量测图元，线路图元上生成可视化饼元，该可视化饼元关联数据库中该线路的负载率，线路上生成表示潮流方向与大小的动态潮流图元，最终生成可视化的电网潮流图。本实施例的特点为I)可以根据配调系统中的电网潮流模型，结合实际的潮流数据，自动生成调度员进行配调系统潮流监视和调度所必不可少的潮流图形；电网实际潮流模型发生变化或更改后，导致的潮流图形变化，算法能准确识别。2)布局粒度的设置，保证了既可以自动生成全网的潮流图形，也可以根据实际需要，生成所关心的局部电网的潮流图形。3)智能布局可以自动的对潮流图形的各个厂站节点进行自动布局，保证厂站节点分布均匀，有连接的厂站尽量靠近，线路之间的交叉最少，厂站节点和线路之间不能过于贴近。4)智能布线保证了各线路之间路径最短，并符合调度员所使用的横平竖直的正交图习惯。5)设备参数的自动标注，使得图库的一致性得以保障。可视化饼图、动态潮流使图形清晰、美观。综上所述本实施例能够快速的生成电网调配系统所需要的可视化潮流图形，为配调系统工程实施和电网分析研究提供有力的技术支持，智能自动的成图过程，不仅可以提高效率，而且大大减少了人为因素可能造成的疏漏，为电网安全、稳定运行提供技术保障。
权利要求
1.一种在调配系统中自动生成可视化的电网潮流图的实现方法，其特征在于包括如下步骤一种在调配系统中自动生成可视化的电网潮流图的实现方法，包括如下步骤1)根据设置的成图粒度过滤条件，利用调配系统绘图工具在图形中生成厂站图元和线路图元；2)运用基于扩展力学模型的网络拓扑图布局算法，对厂站图元进行智能布局；3)运用迷宫算法对智能布局后的图形进行智能布线；4)最后自动关联库参数，并自动进行量测、动态潮流、可视化饼图等的标注，最终生成可视化的电网潮流图。
2.如权利要求1所述的一种在调配系统中自动生成可视化的电网潮流图的实现方法，其特征在于所述的步骤为 所述的步骤为1)根据预先设置的成图粒度过滤条件，从当前电网模型中搜索出符合条件的厂站和线路信息，在调配系统绘图工具中将厂站图元按平均分布的方式画在图形上，利用厂站间的拓扑关系，将互相连接的厂站用线路图元连接； 2)运用基于扩展力学模型的网络拓扑图布局算法，对厂站图元进行智能布局；最终达到线路交叉最少、有连接的厂站尽量靠近、厂站分布均匀的效果； 3)对智能布局后的图形利用迷宫算法进行智能布线，生成电网监控系统所使用的横平竖直的正交图； 布局过程中，采用迷宫算法进行路径求解，充分考虑厂站多出线及多进线的情况，从而达到绘制的路径交叉最少、路径最短、显示清晰的效果； 4)将线路图元和厂站图元关联数据库里的相应参数，线路图元旁标注该线路的量测图元，线路图元上生成可视化饼元，该可视化饼元关联数据库中该线路的负载率，线路上生成表示潮流方向与大小的动态潮流图元，最终生成可视化的电网潮流图。
3.如权利要求1所述的一种在调配系统中自动生成可视化的电网潮流图的实现方法，其特征在于所述的步骤2)中的网络拓扑图的布局算法中的网络拓扑图由节点和边两个要素组成；将厂站图元映射为网络拓扑图算法中的节点，线路图元映射为边，进行智能布局。
全文摘要
本发明公开了一种在调配系统中自动生成可视化的电网潮流图的实现方法，包括如下步骤1)根据设置的成图粒度过滤条件，利用调配系统绘图工具在图形中生成厂站图元和线路图元；2)运用基于扩展力学模型的网络拓扑图布局算法，对厂站图元进行智能布局；3)运用迷宫算法对智能布局后的图形进行智能布线；4)最后自动关联库参数，并自动进行量测、动态潮流、可视化饼图等的标注，最终生成可视化的电网潮流图。本发明能够快速的生成电网调配系统所需要的可视化潮流图形，为配调系统工程实施和电网分析研究提供有力的技术支持，智能自动的成图过程，不仅可以提高效率，而且大大减少了人为因素可能造成的疏漏，为电网安全、稳定运行提供技术保障。
文档编号H02J13/00GK103066698SQ20121054596
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者祝项英, 金乃正, 章立宗, 张锋明, 丁立新, 罗刚, 吴凌燕, 刘永新, 朱赤, 邹全喜 申请人:绍兴电力局, 东方电子股份有限公司, 国家电网公司