电网系统图自动化布局克服交叉的方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电网系统图自动化布局克服交叉的方法及其系统，方法包括：对布局空间进行网格化划分；获取网格化划分后的布局空间内的各个元件的第一坐标；根据所述第一坐标，计算所述各个元件之间的曼哈顿距离；分别获取各个含母线元件的出线交叉数；获取所述各个元件之间的连线交叉总数；构造优化模型；根据所述优化模型，对电网系统图中的元件进行布局调整。本发明专利技术可大大节省人力资源，提高工作效率；且可减少交叉数，提高了电网系统图的成图美观性，改进了布局效果；同时，优化模型的空间布局利用率高，且可根据用户的需要设置各个参数的权重，通用性强，增大了优化模型应用的灵活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能绘图领域，尤其涉及一种电网系统图自动化布局克服交叉的方法及其系统。
技术介绍
随着国家智能电网建设的不断深入，在电网的建设、运行、检修中，需要有大量的图纸来支撑，由于电网数据量大，电气接线复杂，动态变化频繁，如果手工绘制，工作量大，而且越来越难以适应现代化电网生产建设和发展的需要，自动成图功能显得越发重要。智能化绘图要求将人工绘图经验与计算机智能技术融合一体，如何依据主观的经验标准建立计算机可识别的数字布局模型，为实现智能化绘图的关键一环。国际上绘图领域(GraphDrawing)的布局模型可以大致分为几种类型：主干分支布局模型、正交布局模型、树形布局模型、力导向布局模型等。几类模型中，正交布局模型与树形布局模型有图结构性要求，适用于特定的场景。力导向布局模型虽具有较强的灵活性，但其发散性倾向倾斜走线，在形成水平垂直对齐的正交图时有困难。在电网的智能化绘图中，国内的专家和学者从布线总长度和交叉数等方面来评估布局效果，形成多目标优化的方法。在多目标优化中，常常遇到的问题是可供搜索的布局数量太大，需要采用优化的算法才能在短暂的时间内找到令人满意的布局。此外，含母线元件的多个出线常常存在交叉，需要矫正。在公开号为104361184A的专利公开文件中，提出了一种电力电网自动布局布线系统及方法，包括控制模块、数据解析模块、布局模块、布线模块；所述数据解析模块、布局模块、布线模块分别与所述控制模块连接；所述数据解析模块用于从数据库中读取、解析发电站和/或变电站的信息；所述布局模块根据发电站和/或变电站信息设定节点，并根据节点位置按照既定规则进行布局；所述布线模块用于根据发电站和/或变电站信息以及布局情况进行布线。但该方案主要解决的是电网之间交互困难的问题，不能解决节点的地理位置会导致图纸后续布线存在难以避免的交叉的情况。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种电网系统图自动化布局克服交叉的方法及其系统，优化电网系统图的布局，减少交叉数，提高布局效果。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种电网系统图自动化布局克服交叉的方法，包括对布局空间进行网格化划分；获取网格化划分后的布局空间内的各个元件的第一坐标(x,y)；根据所述第一坐标(x,y)，计算所述各个元件之间的曼哈顿距离L；分别获取各个含母线元件的出线交叉数C1；获取所述各个元件之间的连线交叉总数S2；根据所述曼哈顿距离L、出线交叉数C1、连线交叉总数S2和预设的第一权重ω1、第二权重ω2、第三权重ω3，构造优化模型其中m为含母线元件的个数；根据所述优化模型，对电网系统图中的元件进行布局调整。本专利技术还涉及一种电网系统图自动化布局克服交叉的系统，包括划分模块，用于对布局空间进行网格化划分；第一获取模块，用于获取网格化划分后的布局空间内的各个元件的第一坐标(x,y)；第一计算模块，用于根据所述第一坐标(x,y)，计算所述各个元件之间的曼哈顿距离L；第二获取模块，用于分别获取各个含母线元件的出线交叉数C1；第三获取模块，用于获取所述各个元件之间的连线交叉总数S2；构造模块，用于根据所述曼哈顿距离L、出线交叉数C1、连线交叉总数S2和预设的第一权重ω1、第二权重ω2、第三权重ω3，构造优化模型其中m为含母线元件的个数；优化模块，用于根据所述优化模型，对电网系统图中的元件进行布局调整。本专利技术的有益效果在于：综合考虑元件之间的线路总长度、含母线元件的出线交叉数和各个元件之间的连线交叉总数，构造优化模型，通过尽量减小优化模型的值，自动搜索出理想的布局，可大大节省人力资源，提高工作效率，且可减少交叉数，提高了电网系统图的成图美观性，改进了布局效果；同时，优化模型的空间布局利用率高，且可根据用户的需要设置各个参数的权重，通用性强，增大了优化模型应用的灵活性。附图说明图1为本专利技术一种电网系统图自动化布局克服交叉的方法的流程图；图2为本专利技术实施例一的方法流程图；图3为本专利技术实施例一的优化模型布局效果示意图；图4为正交布局模型布局效果示意图；图5为树形布局模型布局效果示意图；图6为力导向布局模型布局效果示意图；图7为本专利技术实施例二的方法流程图；图8为本专利技术实施例二的含母线元件示意图；图9为本专利技术实施例二的极坐标示意图；图10为本专利技术实施例三的两组元件的交叉示意图；图11为本专利技术实施例三的方法流程图；图12为本专利技术实施例三中两组元件连线交叉的判断示意图；图13为本专利技术一种电网系统图自动化布局克服交叉的系统的结构示意图；图14为本专利技术实施例四的系统结构示意图。标号说明：1、划分模块；2、第一获取模块；3、第一计算模块；4、第二获取模块；5、第三获取模块；6、构造模块；7、优化模块；401、建立单元；402、第一计算单元；403、第一得到单元；404、第二得到单元；501、第一获取单元；502、第三得到单元；503、第二计算单元；504、第一判断单元；505、第三计算单元；506、第二判断单元；507、第一判定单元；508、第二判定单元；509、第三判断单元；510、第三判定单元；511、第四判定单元；512、第四计算单元。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。本专利技术最关键的构思在于：基于多目标的优化模型，通过搜索最优值，对电网系统图的布局进行优化。请参阅图1，一种电网系统图自动化布局克服交叉的方法，包括对布局空间进行网格化划分；获取网格化划分后的布局空间内的各个元件的第一坐标(x,y)；根据所述第一坐标(x,y)，计算所述各个元件之间的曼哈顿距离L；分别获取各个含母线元件的出线交叉数C1；获取所述各个元件之间的连线交叉总数S2；根据所述曼哈顿距离L、出线交叉数C1、连线交叉总数S2和预设的第一权重ω1、第二权重ω2、第三权重ω3，构造优化模型其中m为含母线元件的个数；根据所述优化模型，对电网系统图中的元件进行布局调整。从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：通过尽量减小优化模型的值，缩短线路长度，减少电网系统图中的交叉数，搜索出理想的布局，可提高电网系统图的成图美观性，提高布局效果。进一步地，所述“根据所述第一坐标(x,y)，计算所述各个元件之间的曼哈顿距离L”具体为：根据公式计算所述各个元件之间的曼哈顿距离L，其中δ(i,j)为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电网系统图自动化布局克服交叉的方法，其特征在于，包括对布局空间进行网格化划分；获取网格化划分后的布局空间内的各个元件的第一坐标(x,y)；根据所述第一坐标(x,y)，计算所述各个元件之间的曼哈顿距离L；分别获取各个含母线元件的出线交叉数C1；获取所述各个元件之间的连线交叉总数S2；根据所述曼哈顿距离L、出线交叉数C1、连线交叉总数S2和预设的第一权重ω1、第二权重ω2、第三权重ω3，构造优化模型其中m为含母线元件的个数；根据所述优化模型，对电网系统图中的元件进行布局调整。

【技术特征摘要】
1.一种电网系统图自动化布局克服交叉的方法，其特征在于，包括
对布局空间进行网格化划分；
获取网格化划分后的布局空间内的各个元件的第一坐标(x,y)；
根据所述第一坐标(x,y)，计算所述各个元件之间的曼哈顿距离L；
分别获取各个含母线元件的出线交叉数C1；
获取所述各个元件之间的连线交叉总数S2；
根据所述曼哈顿距离L、出线交叉数C1、连线交叉总数S2和预设的第一权重ω1、第二权
重ω2、第三权重ω3，构造优化模型其中m为含母线元
件的个数；
根据所述优化模型，对电网系统图中的元件进行布局调整。
2.根据权利要求1所述的电网系统图自动化布局克服交叉的方法，其特征在于，所述
“根据所述第一坐标(x,y)，计算所述各个元件之间的曼哈顿距离L”具体为：根据公式
计算所述各个元件之间的曼哈顿距离L，其中δ(i,j)为
delta函数，当元件i与元件j之间有连线时，δ(i,j)＝1，反之δ(i,j)＝0。
3.根据权利要求1所述的电网系统图自动化布局克服交叉的方法，其特征在于，所述
“分别获取各个含母线元件的出线交叉数C1”具体为：
以所述含母线元件i为原点，垂直向上为0方向，逆时针为正方向，建立极坐标系；
根据公式计算与所述含母线元件i有直接
拓扑连接的第k个元件在极坐标系中的角度，其中(xi,yi)和(xi,k,yi,k)为所述含母线元件i
与所述第k个元件的第一坐标；
比较与所述含母线元件i有直接拓扑连接的各个元件的角度，得到逆序数；
根据所述逆序数，得到所述含母线元件的出线交叉数C1。
4.根据权利要求1所述的电网系统图自动化布局克服交叉的方法，其特征在于，所述
“获取所述各个元件之间的连线交叉总数S2”具体为：
获取两组元件，其中一组为有连线关系的第一元件P1和第二元件P2，另一组为有连线
关系的第三元件Q1和第四元件Q2；
根据所述第一元件P1、第二元件P2、第三元件Q1和第四元件Q2的第一坐标，得到第一向
量Q1P2、第二向量Q1P1、第三向量P1Q1、第四向量P1Q2、第五向量Q2P1、第六向量Q2P2、第七
向量P2Q2、第八向量P2Q1；
根据公式ε1＝Q1P2×Q1P1、ε2＝P1Q1×P1Q2、ε3＝Q2P1×Q2P2、ε4＝P2Q2×P2Q1计算第
一叉乘结果ε1、第二叉乘结果ε2、第三叉乘结果ε3和第四叉乘结果ε4；
判断所述第一叉乘结果ε1、第二叉乘结果ε2、第三叉乘结果ε3和第四叉乘结果ε4是否
均为0；
若所述第一叉乘结果ε1、第二叉乘结果ε2、第三叉乘结果ε3和第四叉乘结果ε4均为0，
则根据公式κ1＝Q1P2·Q1P1、κ2＝P1Q1·P1Q2、κ3＝Q2P1·Q2P2、κ4＝P2Q2·P2Q1计算第一
点乘结果κ1、第二点乘结果κ2、第三点乘结果κ3和第四点乘结果κ4；
若所述第一点乘结果κ1、第二点乘结果κ2、第三点乘结果κ3和第四点乘结果κ4均大于
0，则判定所述两组元件不相交，并令所述两组元件的连线交叉数C2＝0；
若所述第一点乘结果κ1、第二点乘结果κ2、第三点乘结果κ3和第四点乘结果κ4不均大
于0，则判定所述两组元件相交，并令所述两组元件的连线交叉数C2＝1；
若所述第一叉乘结果ε1、第二叉乘结果ε2、第三叉乘结果ε3和第四叉乘结果ε4均大于
等于0或均小于等于0，则判定所述两组元件相交，并令所述两组元件的连线交叉数C2＝1；
若所述第一叉乘结果ε1、第二叉乘结果ε2、第三叉乘结果ε3和第四叉乘结果ε4不均大
于等于0或不均小于等于0，则判定所述两组元件不相交，并令所述两组元件的连线交叉数
C2＝0；
根据公式计算连线交叉总数S2，其中t为任意两组有连接关系的元件的取法
数量且所述两组元件中不存在共同的元件。
5.一种电网系统图自动化布局克服交叉的系统，其特征在于，包括
划分模块，用于对布局空间进行网格化划分；
第一获取模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：王继业，庄玉林，高灵超，刘光曹，
申请(专利权)人：国家电网公司，厦门亿力吉奥信息科技有限公司，国网信息通信产业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35