一种厂站模型自动生成方法技术

本发明专利技术公开了一种厂站模型自动生成方法，以电力一次接线图为基础，借助计算机及配套软件程序实现，通过自动识别PDF/JPG格式的电气一次主接线图纸中工程类型、一二次设备图元、图元标识、图元及标识匹配关系、图元拓扑连接关系，并生成约定的XML文件，然后自动解析XML数据、生成站内图，并正确生成拓扑连接关系等，生成整定计算用电网模型。本发明专利技术采用图纸自动识别智能解析自动建模的方法，代替整定计算软件传统人工手动建模，大幅提高继电保护整定计算软件电网建模效率、准确性。准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种厂站模型自动生成方法


[0001]本专利技术涉及电网继电保护与整定计算
，涉及到一种厂站模型自动生成方法，特别是可以摆脱只依靠专家经验、自动智能化生成厂站模型图的方法。

技术介绍

[0002]继电保护整定计算首先需在继电保护整定计算软件中建立电网一、二次模型，目前整定计算软件站内图绘制主要方法为依据拟投运工程的电气一次接线图手动绘制设备、站内线、站间线等，或者采用典型经验模板的方法绘制，之后再手动设置维护设备名称等。
[0003]目前建模的方法一方面依赖工程人员的经验，需要准确识图，另一方面对于复杂接线方式或者站内设备图元较多时，手动绘图耗时较长，效率低下。
[0004]人工智能技术之图象识别，是指利用计算机对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对象的技术，是应用深度学习算法的一种实践应用。现阶段图像识别技术一般分为人脸识别与商品识别，人脸识别主要运用在安全检查、身份核验与移动支付中；商品识别主要运用在商品流通过程中，特别是无人货架、智能零售柜等无人零售领域，取得了良好效果，但是针对电力图纸的识别尚存在以下问题。
[0005]1、电力工程图纸的数据较为繁琐且规模较庞大，里面所涵盖的电路图错综复杂，参差不齐，文字密接，仅采用传统人工智能算法无法解决逻辑较为复杂的图纸，识别精度差。
[0006]2、传统的电力图纸识别仅识别电气一次主接线图纸中母线、断路器、刀闸、变压器、发电机、出线等一次设备，主要用于一次电网，缺少部分信息，且无有效的可用于继电保护整定计算建模。<br/>
技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了提高继电保护整定计算软件建模工作效率，以及提高电力图纸识别准确性，提出了一种基于人工智能技术及专家经验相结合的继电保护整定计算软件自动建模方法，通过自动识别PDF/JPG格式的电气一次主接线图纸中工程类型、一二次设备图元、图元标识、图元及标识匹配关系、图元拓扑连接关系，并生成约定的XML文件，然后自动解析XML数据、生成站内图，并正确生成拓扑连接关系等，生成整定计算用电网模型。
[0008]本专利技术采用的技术方案是，一种厂站模型自动生成方法，以电力一次接线图为基础，借助计算机及配套软件程序实现，所述的厂站模型自动生成方法包括以下步骤：
[0009]S1、对电力一次接线图图纸中的信息进行提取，包括提取图纸右下方表格中的信息和电力一次、二次设备的图元信息，得到图元的连接拓扑关系；
[0010]S2、用上述步骤多次提取大量的历史电力一次接线图图纸信息，通过训练构建采用电力一次接线图纸提取整定计算软件电网建模用的信息模型；
[0011]S3、利用步骤S2构建的信息模型，从电力图纸中提取整定计算建模所用到的关键信息，保存为XML格式文件，其中关键信息为工程类型、一二次设备、文字、设备文字匹配关
系、以及拓扑关系；
[0012]S4、根据上述关键信息，借助整定计算软件解析XML格式文件，最终生成整定计算软件可直接用的厂站模型。
[0013]所述的步骤S1中，图元的连接拓扑关系具体通过如下步骤得到：
[0014]S11、在电力图纸右下方的表格中，根据项目名称后缀判断出项目种类，包括：新建工程、扩建工程、改建工程；
[0015]S12、根据凸优化理论与数据概率分布原理，对原始输入的图纸进行标准化处理和多角度数据扩增，将数据通过去均值实现中心化的处理以及增加训练集样本，采用物体检测的FCOS算法去除预先定义的锚框，对扩增后的图像进行图元检测，根据监测结果给出图纸中包含一二次设备图元位置与类别信息；
[0016]S13、利用OCR技术识别图纸中不同文本方向，包含文字、符号、数字的图元编码和电压等级等内容及其在图纸中的位置；
[0017]S14、根据已经识别出的图元信息和文字信息，依据欧式距离匹配最近的文字和图元，然后再通过命名规则与母线图元相匹配，得到文字标签和图元匹配集；
[0018]S15、将掩码以及图元拓扑连接的RGB图像转换成二值图，通过对二值图像中白色像素目标的标记，让每个单独的连通区域形成一个被标识的块，进一步获取这些块的几何参数，包括轮廓、外接矩形、质心、不变矩，然后采用Two
‑
Pass算法或Seed
‑
Filling种子填充算法，对连通区域进行识别，最终得到图元的连接拓扑关系。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益技术效果：
[0020]采用图纸自动识别智能解析自动建模的方法，代替整定计算软件传统人工手动建模，大幅提高继电保护整定计算软件电网建模效率、准确性。
[0021]采用人工智能算法与专家经验相结合的方法，将电网传统规则、专业知识与人工智能技术相结合，有效解决电力工程图纸的数据较为繁琐且规模较庞大，电路图错综复杂，参差不齐，文字密接导致的识别精度差的问题。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0023]本专利技术在具体实施时，首先基于OCR技术识别出电力一次连接线图纸右下方的表格中的文字，根据项目名称后缀判断出项目种类，例如新建工程、扩建工程、改建工程，不同的项目种类在后续软件处理时会有所不同。
[0024]接下来进行图元和图元文字的识别。图元的识别，对于原始输入图像进行标准化处理与多角度数据扩增，采用物体检测的FCOS算法对扩增后的图像进行图元检测，根据检测的结果给出图像中包括的图元位置与类别信息。而对于图元文字的识别，利用OCR技术识别出不同文本方向，同时包含文字、符号、数字的图元编码和电压等级等内容及其在图纸中的位置。
[0025]然后实现图元和文字的匹配工作，根据已识别出的图元信息和图元文字信息，依据欧式距离匹配最近的文字和图元实现匹配过程。
[0026]最后通过在图元文字匹配的结果同步生成对应的掩码，将掩码与原图上的拖布链
接一并转化为二值图像，基于连通域算法判断所有掩码之间的连接关系，处理特殊交点，最终得到拓扑关系。
[0027]不断重复上述过程，用大量的历史图纸信息不断地进行训练，构建信息模型。
[0028]从电力图纸中提取整定计算建模所用到的关键信息，保存为XML格式文件；
[0029]借助整定计算软件解析XML格式文件，最终生成整定计算软件可直接用的厂站模型。如果工程类型为“新建工程”，如果该厂站内已有设备，该设备涉及的数据库和缓存数据全部删除，包括与其他厂站连接的线路，然后按照XML文件中的内容，生成完整站内图。如果工程类型为“扩建工程”，在解析XML文件后，需判断当前站内图中是否有相同名称相同设备类型的设备，包含线路，如果有，则该设备不重新绘制，但需将XML文件中解析到的设备与原站内图中设备拓扑连接关系正确连接；只原图中有的设备保留。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种厂站模型自动生成方法，以电力一次接线图为基础，借助计算机及配套软件程序实现，其特征在于：所述的厂站模型自动生成方法包括以下步骤：S1、对电力一次接线图图纸中的信息进行提取，包括提取图纸右下方表格中的信息和电力一次、二次设备的图元信息，得到图元的连接拓扑关系；S2、用上述步骤多次提取大量的历史电力一次接线图图纸信息，通过训练构建采用电力一次接线图纸提取整定计算软件电网建模用的信息模型；S3、利用步骤S2构建的信息模型，从电力图纸中提取整定计算建模所用到的关键信息，保存为XML格式文件，其中关键信息为工程类型、一二次设备、文字、设备文字匹配关系、以及拓扑关系；S4、根据上述关键信息，借助整定计算软件解析XML格式文件，最终生成整定计算软件可直接用的厂站模型。2.根据权利要求1所述的一种厂站模型自动生成方法，其特征在于：所述的步骤S1中，图元的连接拓扑关系具体通过如下步骤得到：S11、在电力图纸右下方的表格中，根据项目名称后缀判断出项目种类，包括：新建工程、扩建工程、改建工程；S12...

【专利技术属性】
技术研发人员：李书琦，李雪冬，崔晓慧，赵少飞，崔屹峰，于嘉骐，王新花，吴亚辉，庞蕊，仇向东，周兴华，
申请(专利权)人：北京中恒博瑞数字电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：