T接厂站潮流图的成图方法、系统及计算机设备与流程

本发明涉及电力系统潮流图技术领域，尤其涉及一种t接厂站潮流图的成图方法、系统及计算机设备。

背景技术：

潮流图是辅助电力调度人员对电网运行状态进行实时监视与调控的重要基础。潮流图主要由厂站、线路、文字标注、量测等图元组成，一般由自动化人员根据电网的实际拓扑结构，利用调度自动化系统的绘图工具手动绘制出来。

随着电力系统的发展，调度自动化系统监控的变电厂站数量越来越多，电网拓扑越来越复杂，人工绘图方式由于存在耗时长、易出错、不美观等弊端已不满足调度自动化的运维需求，渐渐发展了基于电网cim模型的自动成图技术。自动成图技术要求调度自动化系统中所建立的电网模型完全遵从iec61970规范。然而，在110kv及以下的输配电系统中，往往包含若干复杂的多分支t型节点。多分支t型点在电网cim模型中的自动成图过程存在两个问题：一是t型节点与变电厂站无法在统一的模型上进行应用；二是t接变电厂站一般包含大量的t型节点，不做处理直接绘制会显得过于密集，导致成图效果差。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种t接厂站潮流图的成图方法、系统及计算机设备，用于解决现有电网cim模型中的自动成图未对t接线厂站进行处理，成图过程中效率低且成图效果差的技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种t接厂站潮流图的成图方法，包括以下步骤：

s1.从电力系统中获取电网模型文件和厂站地理信息；

s2.结合sax和dom对所述电网模型文件进行解析，得到数据信息，所述数据信息包括电力设备、端口、电压等级、刀闸、厂站以及厂站的t型节点和普通节点；

s3.对厂站的所述t型节点进行拆分并建立虚拟节点容器，并获取所述数据信息中的厂站拓扑关系；

s4.根据所述虚拟节点容器和所述厂站拓扑关系建立t接厂站模型，采用斥力张力算法对所述t接厂站模型进行布局布线，绘制得到t接厂站潮流图。

优选地，在所述s2中，结合sax和dom对所述电网模型文件进行解析具体包括：采用sax解析器读取所述电网模型文件的数据，将读取的数据转化为dom对象并形成树形结构。

优选地，建立虚拟节点容器的步骤包括：

s31.建立厂站与电力设备之间的第一容器关系；

s32.基于电压等级并根据所述第一容器关系建立厂站、电压等级与电力设备之间的第二容器关系，并根据电力设备、端口与厂站的t型节点和普通节点之间的关系建立节点与电压等级之间的第三容器关系；

s33.对所述第三容器关系进行处理，若节点为厂站的普通节点，节点与电压等级之间采用真实容器；若节点为厂站的t型节点，节点与电压等级之间采用虚拟容器。

优选地，建立节点与电压等级之间的第三容器关系包括：

在所述数据信息中循环遍历找出所有t型节点以及与t型节点对应的所有端口，将与t型节点对应的端口记为支路端口；

根据每个所述支路端口建立新的电压等级与厂站之间的层次结构，并对t型节点所属的电压等级进行标记；

其中，在所述数据信息中循环遍历找t型节点结束后，在所述数据信息中节点的容器指向电压等级。

优选地，所述t接厂站潮流图是由顶点和连接线组成的拓扑图，采用斥力张力算法对所述t接厂站模型进行布局布线包括:

s41.根据所述厂站地理信息的坐标，在画布中分配厂站坐标的初始位置；

s42.计算两两顶点之间的张力、斥力和合力，根据合力调整每个顶点的位置，得到新位置的厂站坐标；

s43.根据设定的约束条件对所述t接厂站模型中的顶点和连接线进行调节，得到t接厂站潮流图。

优选地，计算张力t的公式为：

式中，t为张力，d为两两顶点之间的距离，l(n)为第n条连接线的长度，i和j均为顶点，k为弹性系数；

计算斥力r的公式为：

式中，m为顶点的质量，g为斥力系数，f为常量；

计算合力f的公式为：f＝t+r。

优选地，顶点沿着合力方向移动距离调整顶点位置，得到新位置厂站坐标。

优选地，从所述电力系统的ems系统中获取符合iec61970标准的电网模型文件，从所述电力系统的gis系统中获取厂站地理信息，所述电网模型文件包括cim模型和xml模型，所述厂站地理信息包括厂站坐标。

本发明还提供一种t接厂站潮流图的成图系统，包括获取数据单元、解析单元、拆分单元和成图单元；

所述获取数据单元，用于从电力系统中获取电网模型文件和厂站地理信息；

所述解析单元，用于根据结合sax和dom对所述电网模型文件进行解析，得到数据信息，所述数据信息包括电力设备、端口、电压等级、刀闸、厂站以及厂站的t型节点和普通节点；

所述拆分单元，用于对厂站的所述t型节点进行拆分并建立虚拟节点容器，并获取所述数据信息中的厂站拓扑关系；

所述成图单元，用于根据所述虚拟节点容器和所述厂站拓扑关系建立t接厂站模型，采用斥力张力算法对所述t接厂站模型进行布局布线，绘制得到t接厂站潮流图。

本发明还提供一种计算机设备，包括处理器以及存储器；

所述存储器，用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器，用于根据所述程序代码中的指令执行上述所述的t接厂站潮流图的成图方法。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

1.该t接厂站潮流图的成图方法通过从电力系统中获取电网模型文件和厂站地理信息，对电网模型文件进行解析得到数据信息，对数据信息中的t型节点进行拆分还提取数据信息中的厂站拓扑关系，每个t型节点建立虚拟节点容器，使得t型节点与普通节点采用统一描述，根据厂站拓扑关系和虚拟节点容器建立t接厂站模型，采用带约束条件的斥力张力算法对t接厂站模型进行调节，得到t接厂站潮流图；解决了现有电网cim模型中的自动成图未对t接线厂站进行处理，成图过程中效率低且成图效果差的技术问题。

2.该t接厂站潮流图的成图系统通过获取数据单元从电力系统中获取电网模型文件和厂站地理信息，通过解析单元对电网模型文件进行解析得到数据信息；采用拆分单元对数据信息中的t型节点进行拆分还提取数据信息中的厂站拓扑关系，每个t型节点建立虚拟节点容器，使得t型节点与普通节点采用统一描述，在成图单元中根据厂站拓扑关系和虚拟节点容器建立t接厂站模型，采用带约束条件的斥力张力算法对t接厂站模型进行调节，得到t接厂站潮流图，成图效率高且成果效果好，解决了现有电网cim模型中的自动成图未对t接线厂站进行处理，成图过程中效率低且成图效果差的技术问题。

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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例所述的t接厂站潮流图的成图方法的步骤流程图。

图2为本发明实施例所述的t接厂站潮流图的成图方法建立虚拟节点容器的步骤流程图。

图3为本发明实施例所述的t接厂站潮流图的成图方法的t型厂站处理框架图。

图4为本发明实施例所述的t接厂站潮流图的成图方法采用斥力张力算法布局布线的步骤流程图。

图5为本发明实施例所述的t接厂站潮流图的成图系统的框架图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供了一种t接厂站潮流图的成图方法、系统及计算机设备，依据从电力系统中获取电网模型文件和厂站地理信息，对电网模型文件进行解析得到数据信息，对数据信息中的t型节点进行拆分还提取数据信息中的厂站拓扑关系，每个t型节点建立虚拟节点容器，使得t型节点与普通节点采用统一描述，根据厂站拓扑关系和虚拟节点容器建立t接厂站模型，采用带约束条件的斥力张力算法对t接厂站模型进行调节，得到t接厂站潮流图，用于解决了现有电网cim模型中的自动成图未对t接线厂站进行处理，成图过程中效率低且成图效果差的技术问题。

实施例一：

图1为本发明实施例所述的t接厂站潮流图的成图方法的步骤流程图。

如图1所示，本发明实施例提供了一种t接厂站潮流图的成图方法，包括以下步骤：

s1.从电力系统中获取电网模型文件和厂站地理信息；

s2.结合sax和dom对电网模型文件进行解析，得到数据信息，数据信息包括电力设备、端口、电压等级、刀闸、厂站以及厂站的t型节点和普通节点；

s3.对厂站的t型节点进行拆分并建立虚拟节点容器，并获取数据信息中的厂站拓扑关系；

s4.根据虚拟节点容器和厂站拓扑关系建立t接厂站模型，采用斥力张力算法对t接厂站模型进行布局布线，绘制得到t接厂站潮流图。

在本发明实施例的s1中，主要是从电力系统的ems系统中获取符合iec61970标准的电网模型文件，从电力系统的gis系统中获取厂站地理信息。其中，按照控制区、厂站所属区域或指定区域从电力系统的ems系统中获取符合iec61970标准的电网模型文件以及从gis系统中获取厂站地理信息。

需要说明的是，电网模型文件包括cim模型以及xml模型的文件，厂站地理信息包括厂站坐标，厂站坐标指的是经纬度。

在本发明实施例的s2中，主要是对电网模型文件进行解析，获得cim模型以及xml模型中的地区、电力设备、端口、电压等级、刀闸、开关、厂站以及厂站的t型节点和普通节点等数据信息。

需要说明的是，对cim模型以及xml模型解析实际上是把xml模型文件中的内容读取并转化为树形结构，便于步骤s3中对树形结构进行遍历、修改、删除、复杂查询等操作。具体地，把xml模型文件中的内容读取存储在一个内存(如ram或rom存储器)中并转化为树形结构。

在本发明实施例的s3中，先进行cim模型以及xml模型解析，cim模型以及xml模型解析负责xml文档的读取数据信息，数据信息包括哪些地区、厂站、电力设备等信息。之后对厂站中包含多个t型节点进行拆分，对每个拆分后的t型节点都建立一个虚拟节点容器，使得t型节点的描述与普通节点的描述均采用容器，能够在处理t型节点后建立了输电网全局层次化模型描述，有利于实现输电网模型局部搜索与追踪，大大提高了输电网模型的检索效率。

在本发明实施例的s4中，基于虚拟节点容器和厂站拓扑关系，再采用斥力张力算法得到约束条件下将所要进行布局的拓扑图形按照物理系统建模，得到t接厂站潮流图。

本发明提供的一种t接厂站潮流图的成图方法通过从电力系统中获取电网模型文件和厂站地理信息，对电网模型文件进行解析得到数据信息，对数据信息中的t型节点进行拆分还提取数据信息中的厂站拓扑关系，每个t型节点建立虚拟节点容器，使得t型节点与普通节点采用统一描述，根据厂站拓扑关系和虚拟节点容器建立t接厂站模型，采用带约束条件的斥力张力算法对t接厂站模型进行调节，得到t接厂站潮流图；解决了现有电网cim模型中的自动成图未对t接线厂站进行处理，成图过程中效率低且成图效果差的技术问题。

在本发明的一个实施例中，在s2中，结合sax和dom对电网模型文件进行解析具体包括：采用sax解析器读取电网模型文件的数据，将读取的数据转化为dom对象并形成树形结构。

需要说明的是，cim模型以及xml模型文件解析采用sax和dom结合使用的方式，读取xml模型文件的数据时采用sax方法，再将读取的数据转为dom对象。采用这种sax和dom结合的方式不会占用大量的内存资源，也充分利用了dom对象的易操作性，极大提高了模型文件的解析效率。例如，省级电力系统的电网cim模型一般包含若干个地区，潮流图成图时可以选择其中一个地区进行成图，也可以选择整个电网cim模型生成省级的潮流图。其中，sax即简单应用程序接口，是一种对xml文件进行顺序访问的模式，这是一种快速读取数据的方式，当使用sax解析器对xml文件解析时，会根据读取的内容触发一系列事件，并激活相应的事件处理函数，由事件处理函数完成对xml文件数据的处理，从而完成对xml文件的访问。

图2为本发明实施例所述的t接厂站潮流图的成图方法建立虚拟节点容器的步骤流程图。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，建立虚拟节点容器的步骤包括：

s31.建立厂站与电力设备之间的第一容器关系；

s32.基于电压等级并根据第一容器关系建立厂站、电压等级与电力设备之间的第二容器关系，并根据电力设备、端口与厂站的t型节点和普通节点之间的关系建立节点与电压等级之间的第三容器关系；

s33.对第三容器关系进行处理，若节点为厂站的普通节点，节点与电压等级之间采用真实容器；若节点为厂站的t型节点，节点与电压等级之间采用虚拟容器。

需要说明的是，根据电力系统的关系库中电力设备与容器的关系，循环遍历数据信息中电力设备对象建立厂站容器与电力设备对象之间的容器关系，即是厂站与电力设备之间的第一容器关系；根据厂站与电力设备的第一容器关系中的电压类型触发电压等级，形成厂站、电压等级、电力设备的第二容器关系，并根据电力设备、端口、节点之间的关系形成节点指向容器之间的关系，即是节点与电压等级之间的第三容器关系。对于节点与电压等级的节点对象包括普通节点和t型节点。其中，普通节点使用真实容器；t型节点使用虚拟容器。

图3为本发明实施例所述的t接厂站潮流图的成图方法的t型厂站处理框架图。

如图3所示，在本发明实施例中，建立节点与电压等级之间的第三容器关系包括：

在数据信息中循环遍历找出所有t型节点以及与t型节点对应的所有端口，将与t型节点对应的端口记为支路端口；

根据每个支路端口建立新的电压等级与厂站之间的层次结构，并对t型节点所属的电压等级进行标记；

其中，在数据信息中循环遍历找t型节点结束后，在数据信息中节点的容器指向电压等级。

需要说明的是，在对电网模型文件解析后中的数据信息包含的t型节点存在不同地区、不同厂站的，由此需要在数据信息中循环遍历找出所有的t型节点。需要在数据信息中循环遍历找出所有的t型节点过程中，处理节点赋值不平衡者，使之相等，循环结束后，节点对象的容器就是其指向的电压等级。为建立的统一层次结构的t接厂站模型提供基础，该t接厂站模型层次为厂站->电压等级->电力设备->端口->节点。

图4为本发明实施例所述的t接厂站潮流图的成图方法采用斥力张力算法布局布线的步骤流程图。

如图4所示，在本发明的一个实施例中，t接厂站潮流图是由顶点和连接线组成的拓扑图，采用斥力张力算法对所述t接厂站模型进行布局布线包括：

s41.根据所述厂站地理信息的坐标，在画布中分配厂站坐标的初始位置(x0，y0)；

s42.计算两两顶点之间的张力、斥力和合力，根据合力调整每个顶点的位置，得到新位置的厂站坐标(xt，yt)；

s43.根据设定的约束条件对所述t接厂站模型中的顶点和连接线进行调节，得到t接厂站潮流图；

其中，顶点沿着合力方向移动距离调整顶点位置，得到新位置的厂站坐标(xt，yt)。

需要说明的是，对于层次型结构拓扑图将每一个顶点可看作一个有质量的质点，每一连接线可看作一条有伸缩力的皮筋，若被拉长，则表现出张力；两个顶点之间互相有斥力作用。移动距离与合力大小成正比；用f除以系数h得到移动距离。设定的约束条件包含有每个厂站的实际位置的最大偏移半径、厂站与厂站之间的相对位置、两个顶点之间的相对位置和厂站的最大偏移半径等。

在本发明实施例中，计算张力t的公式为：

式中，t为张力，d为两两顶点之间的距离，l(n)为第n条连接线的长度，i和j均为顶点，k为弹性系数；

计算斥力r的公式为：

式中，m为顶点的质量，g为斥力系数，f为常量；

计算合力f的公式为：f＝t+r。

需要说明的是，一般来说厂站等压等级越高，顶点的质量应越大；也可以考虑质量与顶点度数的关系，顶点的度数越高，其质量越大。在电力系统到达平衡状态时，再根据实际地理位置的约束对厂站地理信息的坐标进行修正。可以指定每个厂站的实际位置的最大偏移半径作为约束条件，也可以将厂站与厂站之间的相对位置作为约束条件。当电力系统的平衡状态的顶点超过该厂站的最大偏移半径，应将该顶点调整到最大偏移半径范围内；当两个顶点之间的相对位置超过设置的最大位置，也应将两个顶点进行重新调整。通过每个厂站的实际位置的最大偏移半径、厂站与厂站之间的相对位置以及两个顶点之间的相对位置等约束条件对t接厂站潮流图进行微调后输出t接厂站潮流图。

实施例二：

图5为本发明实施例所述的t接厂站潮流图的成图系统的框架图。

如图5所示，本发明实施例还提供一种t接厂站潮流图的成图系统，包括获取数据单元10、解析单元20、拆分单元30和成图单元40：

获取数据单元10，用于从电力系统中获取电网模型文件和厂站地理信息；

解析单元20，用于根据结合sax和dom对电网模型文件进行解析，得到数据信息，数据信息包括电力设备、端口、电压等级、刀闸、厂站以及厂站的t型节点和普通节点；

拆分单元30，用于对厂站的t型节点进行拆分并建立虚拟节点容器，并获取数据信息中的厂站拓扑关系；

成图单元40，用于根据虚拟节点容器和厂站拓扑关系建立t接厂站模型，采用斥力张力算法对t接厂站模型进行布局布线，绘制得到t接厂站潮流图。

需要说明的是，实施例二系统中的单元对应于实施例一方法中的步骤，实施例一方法步骤已一一详细阐述，由此不再对实施例二中的单元内容详细一一阐述。

本发明提供的一种t接厂站潮流图的成图系统通过获取数据单元从电力系统中获取电网模型文件和厂站地理信息，通过解析单元对电网模型文件进行解析得到数据信息；采用拆分单元对数据信息中的t型节点进行拆分还提取数据信息中的厂站拓扑关系，每个t型节点建立虚拟节点容器，使得t型节点与普通节点采用统一描述，在成图单元中根据厂站拓扑关系和虚拟节点容器建立t接厂站模型，采用带约束条件的斥力张力算法对t接厂站模型进行调节，得到t接厂站潮流图，解决了现有电网cim模型中的自动成图未对t接线厂站进行处理，成图过程中效率低且成图效果差的技术问题。

实施例三：

本发明实施例提供了一种计算机设备，包括处理器以及存储器；

存储器，用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；

处理器，用于根据程序代码中的指令执行上述的t接厂站潮流图的成图方法。

需要说明的是，处理器用于根据所程序代码中的指令执行上述的一种t接厂站潮流图的成图方法实施例中的步骤。或者，处理器执行计算机程序时实现上述各系统/装置实施例中各模块/单元的功能。

示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器中，并由处理器执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在终端设备中的执行过程。

终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器可以是终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。存储器也可以是终端设备的外部存储设备，例如终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard，smc)，安全数字(securedigital，sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，存储器还可以既包括终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储计算机程序以及终端设备所需的其他程序和数据。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。