电力调度大屏输电网单线图的自动布局方法技术

本发明专利技术涉及电力调度大屏输电网单线图的自动布局方法。目前的布局方法辨识困难。本发明专利技术方法包括两个步骤：供区和地区布局和供区和地区内变电站布局。其中供区和地区布局的方法首先建立输电网中的变电站和线路的数学模型，然后供区优化布置求解，再地区优化布置求解。供区和地区内变电站布局的方法首先获取该变电站初始布局，然后随机选取区块内的两个变电站，进行坐标相互交换，计算线路间的交叉数与线路曼哈顿距离的复合函数。本发明专利技术对于供区内变电站布置，不仅考虑了线路交叉尽可能少，相连变电站之间距离尽可能短，也考虑了后续布线的效果，可以避免布局－布线多次循环，能获得全局优化解，实现了许多局部优化方法不能达到的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力调度自动化领域，具体涉及一种。
技术介绍
电力调度大屏一般呈现为长条形，其上的输电网单线图或在单线图上增加断路器状态、潮流及潮流方向的潮流图，要求布局和走线清晰，从而使调度人员一 目了然，便于调度决策。目前该单线图或潮流图还是多采用人工绘制的方式，但随着变电站和线路的不断增加，借助于人力来绘制输电网接线图的任务越来越艰巨，并且生成的调度大屏接线图越来越呈现出拥挤凌乱的状态，给调度人员的辨识带来困难，所以开发大屏输电网接线图自动生成系统是一项急需的工作。 国内外对调度大屏输电网自动生成研究较少。新加坡学者提出了最短的连接线、最少的交叉、元件均匀分布的原则，提出的方法以输电网络为主要研究对象，以发电厂为电源点，并以其出发，建立有向树，离根部级数相同的元件(母线、断路器)放置在相同的纵坐标上，显然这种排法与常规的调度用输电网单线图布局不一致。国内曾有学者(可参见《电力系统自动化》2007,31 (24) :12-15和《电网技术》2008,32(21) :9-12)提出采用优化方法进行输电单线图的尝试，但其自动布局方法只考虑了连线的总长度作为目标函数，而且优化方法是采用了类似局部搜索优化的算法，这样容易使得目标函数陷入局部极值点而无法跳出，给自动布局布线带来难以处理的情况。 布局布线理论和应用在集成电路、材料切割等不规则多边形布局、容器构件布局等得到了较为广泛的研究和应用；电力调度大屏输电网潮流图是在单线图上增加实时信息显示，因此其自动生成，可分解为单线图布局、单线图布线、实时数据接入三个步骤。布局时若能充分考虑到布线的特性，则布局可以独立于布线进行；布局是自动成图最重要的环节，直接决定了最后图纸的效果，也决定了走线可能的最佳效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种。 本专利技术方法包括两个步骤，第一步为供区和地区布局，第二步为供区和地区内变电站布局。 第一步供区和地区布局的具体方法是 步骤(1)建立输电网中的变电站和线路的数学模型； 变电站数学模型Sub(i， j， k， m， n) ， Sub(i， j， k， m， n) = Sub(SubID， Source (i)，Distict(j)， VoltageS(k)， m， n);其中，SubID为变电站的标识码；Source为变电站的供区属性，i为供区编号；District为变电站的地区属性，j为地区编号；VoltageS为变电站最高电压等级属性，k为电压等级编号；m， n分别是在调度大屏的网格坐标，m G [1， M]，n G [1， N] ， M为调度大屏的宽度；N为调度大屏的长度； 线路数学模型Line (k) ， Line (k) = Line (LineID， VoltageL(k) ， SubIDl， SublD2);其中，LineID为线路标识码；VoltageL为线路电压等级属性，k为电压等级编号，SubIDl为该线路的起端变电站标识码，SublD2为该线路的末端变电站标识码； 步骤(2)供区优化布置求解； 步骤a.建立供区优化模型； 设定供区按照矩形方式占据空间，其优化布置模型为Source (i)， Source (i)=SOU(i，n_substation_i，Lx_i，Ly_i，Xi，Yi);其中i为供区编号，设总供电区块有imax ;n_substation」为该供区该电压等级的变电站数量，Lx」为该供区的水平占格数量、Ly」为该供区的垂直方向占格数量，Xi， Yi为该供区中心右下角坐标。则有 Lx_iXLy_i《n_substation_i Xi《M Yi《NXi+Lx_i《MYi+Ly_i《N 供区联络线Ls(l)， Ls(l) = Ls(LineID， VoltageL(k)， Source (i)， Source (j));其中LineID为线路标识码；该联络线连接的供区编号分别为i和j。 在给定矩形容器中放入具有连接的imax块矩形，要求浪费的网格数最少，同时具有联络线的区块之间距离最短，并尽可能减少联络线交叉数量。 步骤b.利用辅助布局工具或自动求解方法来进行布局求解； 所述的辅助布局工具求解采用基于Java script (简写js)脚本控制的SVG(Scalable Vector Gr即hics，可縮放矢量图形)图形求解；Java脚本中包含了各区的变电站数量和区间的连线关系供区图元为矩形，可以拖动，其长宽可以调整，调整时其矩形大小同时调整，即长宽之积小于该区的总变电站数；供区若存在联络线，则有一连线连接两供区间的中心坐标；该可视化工具，人工可调整供区相对位置、供区占空间大小，及判断是否存在交叉。该工具将分区参数即布局结果写入数据库，完成布局求解。 所述的自动求解方法 首先在模型Source (i)中引入供区重心的坐标(X0i， Y0i)。 Source (i) = SOU (i ， n_substation_i ， Lx_i ， Ly_i ， Xi ， Yi ;X0i ， Y0i) 引入供区关联的两种类型即强关联和紧挨关联， 所述的强关联为具有联络线关联的两个供区； 所述的紧挨关联设定两个参数(e x， e y)，作为两供区之间上下左右关系的判别依据|X0i-X0j|《ex，则i、j供区左右紧挨；lY0i-Y0j《ey，则i、j供区上下紧挨。 然后进行求解； 求解的具体步骤如下 b-1选择最北侧的一个供区SO (xO最小)，并确定调度大屏最右大块的供区组成和空间分配 b-1-1选择最北侧的一个供区SO (xO最小) b-1-2寻找与SO具有强关联的供区集合SQ ; b-1-3寻找SO上下紧挨关联的供区集合SA ; b-l-4若SQ和SA存在交集，则交集的供区与S0共同组成调度大屏最右侧的占块； 若SQ和SA不存在交集，且SA非空，则选择SA与SO共同组成调度大屏最右侧的占块；若SQ 和SA不存在交集，且SA为空，则选择SQ与SO共同组成调度大屏最右侧的占块；若SQ、 SA 全为空，则SO独立占用最由侧的占块。 b-1-5最右侧的占块空间分配为 假定选择行数为N，则最右块的水平方向总占列数1' x为选择占位的供区变电 站数量除以N后的最小整数之和，参与占位的供区的垂直占位数为其供区变电站数量除以 1' x后的最小整数。然后按照各参与最右块的占位的供区上下关系依次至上而下分配空 间。 b-1-6将以上确定的调度大屏最右侧占块的供区作为整体SR。 b_2确定与调度大屏已确定的右块的左边大块的供区组成和空间分配 b-2-1在余下未布置的供区中选择与SR具有强关联的供区集合SQ1 ; b-2-2在余下未布置的供区中选择与SR左紧挨关联的供区集合SA1 ; b-2-3若SQ1和SA1的并集非空，则SQ1和SA1的并集为已确定的调度大屏右块的左紧挨大块的供区组成，并按照步骤b-1-5确定空间分配。若SQ1和SA1的并集为空，则按照步骤b-l的流程寻找余下最北侧的一个供区，并按照步骤b-l的流程选择已确定的调度大屏右块的左紧挨大块的供区组成和空间分配。 重复步骤(2)，一直到所有供区均进行了布局。 步骤(3)地区优化布置求解；所述的地区优化布置求解的方法与供区优化布置求 本文档来自技高网...

【技术保护点】
电力调度大屏输电网单线图的自动布局方法，该方法包括两个步骤，第一步为供区和地区布局，第二步为供区和地区内变电站布局；其特征在于第一步供区和地区布局的具体方法是：　　　　步骤（１）．建立输电网中的变电站和线路的数学模型；　　　　变电站数学模型Ｓｕｂ（ｉ，ｊ，ｋ，ｍ，ｎ），Ｓｕｂ（ｉ，ｊ，ｋ，ｍ，ｎ）＝Ｓｕｂ（ＳｕｂＩＤ，Ｓｏｕｒｃｅ（ｉ），Ｄｉｓｔｉｃｔ（ｊ），ＶｏｌｔａｇｅＳ（ｋ），ｍ，ｎ）；其中，ＳｕｂＩＤ为变电站的标识码，Ｓｏｕｒｃｅ为变电站的供区属性，ｉ为供区编号，Ｄｉ首先在模型Ｓｏｕｒｃｅ（ｉ）中引入供区重心的坐标（Ｘ０ｉ，Ｙ０ｉ）；Ｓｏｕｒｃｅ（ｉ）＝ＳＯＵ（ｉ，ｎ＿ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ＿ｉ，Ｌｘ＿ｉ，Ｌｙ＿ｉ，Ｘｉ，Ｙｉ；Ｘ０ｉ，Ｙ０ｉ）　　　　引入供区关联的两种类型即强关联和紧挨关联，　　　　所述的强关联为具有联络线关联的两个供区；　　　　所述的紧挨关联：设定两个参数（εｘ，εｙ），作为两供区之间上下左右关系的判别依据：｜Ｘ０ｉ－Ｘ０ｊ｜≤εｘ，则ｉ、ｊ供区左右紧挨；｜Ｙ０ｉ－Ｙ０ｊ｜≤εｙ，则ｉ、ｊ供区上下紧挨；　　　　然后进行求解；　　　　求解的具体步骤如下：　　　　ｂ－１选择最北侧的一个供区ＳＯ（ｘ０最小），并确定调度大屏最右大块的供区组成和空间分配：　　　　ｂ－１－１选择最北侧的一个供区ＳＯ（ｘ０最小）　　　　ｂ－１－２寻找与ＳＯ具有强关联的供区集合ＳＱ；ｂ－１－３寻找ＳＯ上下紧挨关联的供区集合ＳＡ；　　　　ｂ－１－４若ＳＱ和ＳＡ存在交集，则交集的供区与ＳＯ共同组成调度大屏最右侧的占块；若ＳＱ和ＳＡ不存在交集，且ＳＡ非空，则选择ＳＡ与ＳＯ共同组成调度大屏最右侧的占块；若ＳＱ和ＳＡ不存在交集，且ＳＡ为空，则选择ＳＱ与ＳＯ共同组成调度大屏最右侧的占块；若ＳＱ、ＳＡ全为空，则ＳＯ独立占用最由侧的占块；　　　　ｂ－１－５最右侧的占块空间分配为：　　　　假定选择行数为Ｎ，则最右块的水平方向总占列数ｌ′ｘ为选择占位的供区变电站数量除以Ｎ后的最小整数之和，参与占位的供区的垂直占位数为其供区变电站数量除以ｌ′ｘ后的最小整数；然后按照各参与最右块的占位的供区上下关系依次至上而下分配空间；　　　　ｂ－１－６将以上确定的调度大屏最右侧占块的供区作为整体ＳＲ；　　　　ｂ－２确定与调度大屏已确定的右块的左边大块的供区组成和空间分配：　　　　ｂ－２－１在余下未布置的供区中选择与ＳＲ具有强关联的供区集合ＳＱ１；...

【技术特征摘要】
电力调度大屏输电网单线图的自动布局方法，该方法包括两个步骤，第一步为供区和地区布局，第二步为供区和地区内变电站布局；其特征在于第一步供区和地区布局的具体方法是步骤(1).建立输电网中的变电站和线路的数学模型；变电站数学模型Sub(i，j，k，m，n)，Sub(i，j，k，m，n)＝Sub(SubID，Source(i)，Distict(j)，VoltageS(k)，m，n)；其中，SubID为变电站的标识码，Source为变电站的供区属性，i为供区编号，District为变电站的地区属性，j为地区编号，VoltageS为变电站最高电压等级属性，k为电压等级编号，m、n分别是在调度大屏的网格坐标，m∈[1，M]，n∈[1，N]，M为调度大屏的宽度，N为调度大屏的长度；线路数学模型Line(k)，Line(k)＝Line(LineID，VoltageL(k)，SubID1，SubID2)；其中，LineID为线路标识码，VoltageL为线路电压等级属性，k为电压等级编号，SubID1为该线路的起端变电站标识码，SubID2为该线路的末端变电站标识码；步骤(2).供区优化布置求解；步骤a.建立供区优化模型；设定供区按照矩形方式占据空间，其优化布置模型为Source(i)，Source(i)＝SOU(i，n_substation_i，Lx_i，Ly_i，Xi，Yi)；其中i为供区编号，设总供电区块有imax；n_substation_i为该供区该电压等级的变电站数量，Lx_i为该供区的水平占格数量、Ly_i为该供区的垂直方向占格数量，Xi，Yi为该供区中心右下角坐标；则有Lx_i×Ly_i≤n_substation_iXi≤MYi≤NXi+Lx_i≤MYi+Ly_i≤N供区联络线Ls(l)，Ls(l)＝Ls(LineID，VoltageL(k)，Source(i)，Source(j))；其中LineID为线路标识码；该联络线连接的供区编号分别为i和j；在给定矩形容器中放入具有连接的imax块矩形，要求浪费的网格数最少，同时具有联络线的区块之间距离最短，并尽可能减少联络线交叉数量；步骤b.利用辅助布局工具或自动求解方法来进行布局求解；所述的辅助布局工具求解采用基于Java script脚本控制的可缩放矢量图形求解；Java脚本中包含了各区的变电站数量和区间的连线关系供区图元为矩形，调整时长宽之积小于该区的总变电站数；供区若存在联络线，则有一连线连接两供区间的中心坐标；该可视化工具，人工可调整供区相对位置、供区占空间大小，及判断是否存在交叉；该工具将分区参数即布局结果写入数据库，完成布局求解；所述的自动求解方法首先在模型Source(i)中引入供区重心的坐标(X0i，Y0i)；Source(i)＝SOU(i，n_substation_i，Lx_i，Ly_i，Xi，Yi；X0i，Y0i)引入供区关联的两种类型即强关联和紧挨关联，所述的强关联为具有联络线关联的两个供区；所述的紧挨关联设定两个参数(εx，εy)，作为两供...

【专利技术属性】
技术研发人员：章坚民，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]