一种基于避雷针保护范围样条曲线的抓取方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于避雷针保护范围、样条曲线、曲线抓取技术领域，特别是涉及一种基于 避雷针保护范围样条曲线的抓取方法。
【背景技术】
[0002] 变电所设计中必须考虑直击雷保护，利用避雷针实现对变电站的保护是设计中常 用的方法。在避雷保护的设计中，避雷针的保护范围是必须要精确求出的。目前，避雷针 保护范围的计算方法是依据电力行业标准《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》OL/ T620-1997)进行计算；传统的避雷针保护范围计算的难点主要在于两针间水平范围的一 侧最小宽度需要依据查表取值，这就增大了误差，同时，多支避雷针在计算时需要按照三支 避雷针进行组合计算，这样导致在计算过程中人为因素大，且过程复杂。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于避雷针保护范围样条曲线的 抓取方法。
[0004] 为了达到上述目的，本发明提供的基于避雷针保护范围样条曲线的抓取方法包括 按顺序执行的下列步骤：
[0005] 步骤一、确定单只避雷针保护范围，利用折线法确定单只避雷针保护半径，包括在 地面上的保护半径和在被保护物高度水平面上的保护范围；
[0006] 步骤二、确定多只避雷针保护范围：多只避雷针保护包括：两针外侧的保护范围、 两针间水平面上保护范围、三支等高避雷针和四支及以上等高避雷针的保护范围；
[0007] 步骤三、绘制出基于避雷针保护范围的三次参数样条曲线：根据曲线拟合，绘制出 基于避雷针保护范围的三次参数样条曲线；
[0008] 步骤四、对图元进行预抓取：基于避雷针保护范围的三次参数样条曲线，先对图元 进行预抓取，过滤出鼠标所在点附近可能存在的图元，如果存在曲线元就把它当作当前预 处理图元；
[0009] 步骤五、对曲线进行精抓取，根据预抓取的结果，代入避雷针保护范围的三次参数 样条曲线方程，解此高次方程，求出曲线距离预抓取点位置的最近坐标，由此完成曲线的精 确抓取。
[0010] 在步骤一中，所述的单只避雷针保护范围的计算方法如下：
[0011] 避雷针在地面上的保护半径按下式计算：
[0012] r= 1. 5hP
[0013] 式中r--保护半径，m;
[0014]h 避雷针的_度，m;
[0015]P-高度影响系数，h< 30m，P= 1 ;30m〈h< 120，二 ;当h>120m，P= 120m；
[0016] 在被保护物高度hx水平面上的保护半径按下述方法确定：
[0017] 3)当hx彡 0.5h时，
[0018]rx= (h-hxP) =haP
[0019]式中rx-一避雷针在1^水平面上的保护半径，m;
[0020] hx--被保护物的高度，m;
[0021] ha 避雷针的有效尚度，m;
[0022] 4)当hx〈0. 5h时，
[0023]rx= (1. 5h-2hx)P〇
[0024] 在步骤二中，所述的两针外侧的保护范围的计算方法如下：
[0025] 两避雷针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点0的圆弧 确定，圆弧的半径为R'〇 ;〇点为假象避雷针的顶点，其高度按下式计算：
[0026]h0=h~D/7P
[0027] 式中h。一一两避雷针间保护范围上部边缘最低点高度，m;
[0028]D一一两避雷针间的距离，m。
[0029] 在步骤二中，所述的两针间水平面上保护范围的计算方法如下：
[0030] 两针间hx水平面上保护范围的一侧最小宽度b，应按下式确定；当b，^时，取bx =rx;
[0031] 两针间距离和针高之比D/h不宜大于5。
[0032] 在步骤二中，所述的三支等高避雷针保护范围的计算方法如下：
[0033] 三支等高避雷针所形成的三角形的外侧保护范围应分别按两支等高避雷针的计 算方法确定；如在三角形内被保护物最大高度匕水平面上，各相邻避雷针间保护范围的一 侧最小宽度bx^ 0时，则全部面积受到保护。
[0034] 在步骤二中，所述的四支及以上等高避雷针保护范围的计算方法如下：
[0035] 四支及以上等高避雷针所形成的四角形或多角形，可先将其分为两个或数个三角 形，然后分别按三支等高避雷针的方法计算；如各边的保护范围一侧最小宽度bx^ 0时，则 全部面积受到保护。
[0036] 在步骤五中，所述的对曲线进行精抓取的方法如下：对曲线进行精抓取，每个曲线 段可以通过参数形式描述为：
[0037]x=a^+b^+c^^
[0038]y=a2t3+b2t2+c2t+d2 (1)
[0039] 其中，参数t在0~1变化，当t在一定步长内变化，对应地计算出一系列的点坐 标，将这些点用线段依次连接起来；在对图形抓取时，鼠标的位置可用坐标（a，b)表示，根 据上式，鼠标点到曲线的距离可表示为：
[0040]d2= (x~a) 2+(y-b)2 (2)
[0041] 求得该式的最小值时对应的t值，将t值代入式（1)即可求出最近点的坐标；
[0042] 将式⑵展开成x2+a2-2xa+y2+b2-2yb，该函数存在最小值，将式⑴与式⑵联立 得到关于t的高次方程，求该方程的一阶导数得到各项系数：
[0043]P(0) = - (2cj(dj-x)+2c2 (d2-b))
[0044]P(l) = -2 (2 (dj-x)b1+c12+2 (d2-b)b2+c22)
[0045]P(2) = -3 (2 (t^c^+ai(dfa)) +2 (b2c2+a2 (d2_b)))
[0046] P(3) = -4 (2a1c1+b12) +2 (a2c2+b22))
[0047]P(4) = -5 (2a1b1+2a2b2)
[0048]P(5) = -6 (ai2+a22)
[0049]解关于t的高次方程，将得到的根代入式（2)，记录所得结果对应的t值，即可根据 式（1)求出曲线距离鼠标位置最近点的坐标，曲线的精确抓取完成，计算出鼠标位置离曲 线最近的点坐标。
[0050] 本发明提供的基于避雷针保护范围样条曲线的抓取方法的效果：
[0051] 本方法基于避雷针保护范围三次参数样条曲线，缩小抓取区域，提高抓取效率，在 精确抓取过程中运用解析法求解，过程简单直观，同时利用Windows⑶1+图形接口特性也 使得求解过程更为方便，从而在计算避雷针保护范围时更加精确。
【附图说明】
[0052] 图1为本发明中单支避雷针保护范围图；
[0053] 图2为本发明中高度为h的两根等高避雷针的保护范围图；
[0054]图3为本发明中两等高避雷针间保护范围一侧的最小宽度1^与D/haP的关系图；
[0055] 图4(a)为本发明中三支等高避雷针在hx水平面上的保护范围图；
[0056]图4(b)为本发明中四支等高避雷针在hx水平面上的保护范围图。
【具体实施方式】
[0057] 下面结合附图和具体实施例对本发明提供的基于避雷针保护范围样条曲线的抓 取方法进行详细说明。
[0058] 本发明提供的基于避雷针保护范围样条曲线的抓取方法包括按顺序执行的下列 步骤：
[0059] 步骤一、确定单只避雷针保护范围，利用折线法确定单只避雷针保护半径，包括在 地面上的保护半径和在被保护物高度水平面上的保护范围；
[0060] 步骤二、确定多只避雷针保护范围：多只避雷针保护包括：两针外侧的保护范围、 两针间水平面上保护范围、三支等高避雷针和四支及以上等高避雷针的保护范围；
[0061] 步骤三、绘制出基于避雷针保护范围的三次参数样条曲线：根据曲线拟合，绘制出 基于避雷针保护范围的三次参数样条曲线；
[0062] 步骤四、对图元进行预抓取：基于避雷针保护范围的三次参数样条曲线，先对图元 进行预抓取，过滤出鼠标所在点附近可能存在的图元，如果存在曲线元就把它当作当前预 处理图元；
[0063] 步骤五、对曲线进行精抓取，根据预抓取的结果，代入避雷针保护范围的三次参数 样条曲线方程，解此高次方程，求出曲线距离预抓取点位置的最近坐标，由此完成曲线的精 确抓取。
[0064] 在步骤一中，所述的单只避雷针保护范围的计算方法如下：
[0065]如图1所示，避雷针在地面上的保护半径按下式计算：
[0066]r= 1. 5hP
[0067] 式中r--保护半径，m;
[0068] h避雷针的_度，m;
[0069] P-高度影响系数，h< 30m，P= 1 ;30m〈h< 120，广二 5.5/a/^";当h>120m，P= 120m；
[0070] 在被保护物高度hx水平面上的保护半径按下述方法确定：
[0071] 5)当hx多 0? 5h时，
[0072]rx=(h-hxP)= haP
[0073] 式中rx-一避雷针在hjK平面上的保护半径，m;
[0074] hx--被保护物的高度，m;
[0075] ha避雷针的有效尚度，m;
[0076] 6)当hx〈0. 5h时，
[0077]rx= (1. 5h-2hx)P〇
[0078] 在步骤二中，所述的两针外侧的保护范围的计算方法如下：
[0079] 如图2所示，两避雷针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低 点〇的圆弧确定，圆弧的半径为R'〇 ;〇点为假象