基于GIS图的地理图、电气接线图的规划图形自动转换方法与流程

本发明涉及一种基于gis图的地理图、电气接线图的规划图形自动转换方法，属于电网规划技术领域。

背景技术：

地理接线图和电气接线图都是电力系统运行中不可缺少的图形资料。地理接线图是实现地理信息系统(gis)所必须的空间数据，电气接线图是scada系统展现配电网实时运行信息的界面，是电网调度人员在实际工作中经常查看的图形资料。

目前地理接线图和电气接线图是分别在gis系统和scada系统平台上手工编辑生成，存在着数据、图形配置不一致的隐患。地理接线图到电气接线图的自动转换将大大减少全系统的数据维护工作量，避免数据重复配置，保证数据的一致性。

现在的gis软件中大多有拓扑专题，但生成的拓扑关系是固定不变的。当局部图形数据发生变化时，引起的变化也是局部的，却依然需要专业的gis人员去重构整个拓扑专题，这使得建立和维护基于拓扑关系的空间数据结构的开销变得相当大，同时也给用户带来极大的不便。因此，地理接线图到电气接线图的自动转换，不仅需要布局科学、布线美观，而且要避免交叉。

技术实现要素：

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是：提供一种减少全系统的数据维护工作量，避免数据重复配置，保证数据的一致性的规划图形自动转换方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的基于gis图的地理图、电气接线图的规划图形自动转换方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)通过gis系统构建配电网线路模型，使配电线路形成一个以源点为根的有向树；

(2)将线路末梢点和联络开关作为端点，根据空间位置和所含节点数目对分支进行分级，将一条配电线路分解为若干各级分支构成的集合；

所述的一条配电线路分解为一条0级分支，若干条1级分支，若干条2级分支，依次类推至若干条n级分支，n大于等于1；

其中，称源点、馈线开关节点、t接点、线路末梢点和联络开关为主节点，称配电变压器为负荷节点，主节点和负荷节点都称为节点，负荷节点与馈线段之间建立从属关系，一条配电线路可看做一个以源点为根的有向树。

将线路末梢点和联络开关都当做端点。在从源点到各个端点的所有路径中，所含节点数目 最多的一条路径称为0级分支。0级分支上包含的t接点称为1级分支的根。从一个1级分支的根到其引出的树状子网络的端点的所有路径中含节点数目最多的路径称为一条1级分支。

一般地，k级分支上包含的t接点称做k+1级分支的根。从一个k+1级分支的根到其引出的树状子网络的端点的所有路径中所含节点数目最多的路径称为一条k+1级分支。称一个k级分支上与其根节点相邻的节点为该k级分支的首节点。

因此，一条配电线路一般可分解为：1条o级分支，若干条1级分支.若干条2级分支，以此类推。

(3)根据配电网线路模型对配电线路分解的各级分支生成横平竖直的电气接线图；

所述的电气接线图的生成原则与步骤(2)中配电线路分解等级分支相对应，即偶数级分支水平放置，奇数级分支垂直放置；

所述的电气接线图的生成过程中采取每次添加一条分支的方法，通过局部拉伸平移法消除交叉，通过上下平移或左右平移的方法消除重叠。

生成电气接线图的过程中应遵循下列原则：

1)在电气接线图上，对于0级分支，根据源点的相对位置将其向左或向右水平放置，即：若该馈线上节点的最大横坐标为xmax、最小横坐标为xmin,，则其平均横坐标为xav＝(xmax+xmin)/2；若源点的横坐标xb>xav，则将0级分支向左放置；若xb≤xav，则将0级分支向右放置。一般地，偶数级分支水平放置，奇数级分支垂直放置。

2)对于地理接线图上一个2n级分支(其中n为非负整数)，沿着潮流的方向，若其上某个2n+1级分支的首节点在该2n级分支右(左)侧，则在电气接线图上，沿着潮流的方向，该2n+1级分支也面在2n级分支的右(左)侧。具体是：如果2n级分支的潮流向右，则该2n+1级分支面在2n级分支的(上)侧；如果2n级分支的潮流向左，则该2n+1级分支面在2n级分支的上(下)侧。

3)对于地理接线图上一个2n-1级分支(其中n为非负整数)，沿着潮流的方向，若其上某个2n级分支的首节点在该2n-1级分支右(左)侧，则在电气接线图上，沿着潮流的方向，该2n级分支也面在2n-1级分支的右(左)侧。具体是：如果2n-1级分支的潮流向下，则该2n级分支面在2n-1级分支的左(右)侧；如果2n-1级分支的潮流向上，则该2n级分支面在2n-1级支路的右(左)侧。

4)配电变压器与所在分支馈线段的相对方位与gis中反映的情况相同，其处理方法与原则2和原则3中所述方法类似，只需将“首节点”改为“该配电变压器对应的负荷节点”即可。

局部拉伸平移法来消除交叉，具体方法是：1)若在向右侧新添一条偶数级分支(水平放置)时发生了交叉，设交叉部位的最小横坐标为xl。，则籽已生成的电气接线图中横坐标不小 于xl。的部分向右平移，直至交叉消除为止；若在向左侧新添一条偶数级分支时发生了交叉，设交叉部位的最大横坐标为xr，则将已生成的电气接线图中横坐标不大于xr的部分向左平移，直至交叉消除为止。2)若在向上侧新添一条奇数级分支(竖直放置)时发生了交叉，设交叉部位的最小纵坐标为yd，则将已生成的电气接线图中纵坐标不小于yd。的部分向上平移，直至交叉消除为止；若在向下侧新添一条奇数级分支时发生了交叉，设交叉部位的最大纵坐标为yu，则将已生成的电气接线图中纵坐标不大于yu，的部分向下平移，直至交叉消除为止。3)在平移过程中，除了拉伸子段外的其他各个分支上节点间的几何长度不变，被拉伸子段上的节点间的几何长度同比例增大。

重叠消除处理，具体方法是：1)若新添一条偶数级分支(水平放置)时发生了重叠，且发生重叠的原有偶数级分支的纵坐标y1不小于新添分支的纵坐标y2，则将已生成的电气接线图中纵坐标不小于y1的部分向上平移，直至重叠消除为止；若发生重叠的原有偶数级分支的纵坐标y1不大于新添分支的纵坐标y2，则将已生成的电气接线图中纵坐标不大于y1的部分向下平移，直至重叠消除为止。2)若新添一条奇数级分支(竖直放置)时发生了重叠，且发生重叠的原有奇数级分支的横坐标x1不小于新添分支的横坐标x2，则将已生成的电气接线图中横坐标不小于x1的部分向右平移，直至重叠消除为止；若发生重叠的原有奇数级分支的横坐标不大于新添分支的横坐标x2，则将已生成的电气接线图中横坐标不大于x1，的部分向左平移，直至重叠消除为止。3)在平移过程中，除了拉伸子段外的其他各个分支上节点间的几何长度不变，被拉伸子段上的节点间的几何长度同比例增大。为了使一条线路的电气接线图在屏幕上得以全部显示，还需对得到的全图进行尺寸调整。

进一步地优选，gis系统包括数据源、业务应用支撑层和数据应用层；所述的数据源用于提供构建配电网线路模型中的基础数据；所述的业务应用支撑层用于对数据进行分析，形成电网地理接线图，并通过电网地理接线图生成电气接线图，完成地理接线图到电气接线图的自动转化；所述的数据应用层用于电网调度人员在实际工作形资料的查阅。

进一步地优选，数据源的基础数据的获取采用的方法：根据配电网进行区域划分，各区域内进行规划数据获取，并将获取的规划数据上报县、市进行汇总，汇总后的规划数据上报省公司进行规划数据融合；融合后的数据传送至业务应用支撑层，通过业务应用支撑层对融合后的数据形成融合后的地理接线图，并通过电网地理接线图生成融合后的电气接线图；融合后的电气接线图通过数据应用层进行实施发布，或通过web系统进行展示。

进一步地优选，gis系统内设置有绘图数据智能校核管理模块，绘制中若越界，则会有友好提示，自动将越界部分打断，绘制中会有只能捕捉中心点、端点功能，方便用户准确的将电网设备连接，提高了数据的准确性。

本发明所具有的有益效果是：

本发明所述的基于gis图的地理图、电气接线图的规划图形自动转换方法能够实现地理接线图到电气接线图的自动转换，能够大大减少gis系统的数据维护工作量，有效避免了数据的重复配置，能够保证数据的一致性和准确性，提高工作效率及工作质量，能够实现融合的规划图形，具有较强的实用性。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明gis系统的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例做进一步描述：

如图1所示，本发明所述的基于gis图的地理图、电气接线图的规划图形自动转换方法，包括以下步骤：

(1)通过gis系统构建配电网线路模型，使配电线路形成一个以源点为根的有向树；

(2)将线路末梢点和联络开关作为端点，根据空间位置和所含节点数目对分支进行分级，将一条配电线路分解为若干各级分支构成的集合；

所述的一条配电线路分解为一条0级分支，若干条1级分支，若干条2级分支，依次类推至若干条n级分支，n大于等于1；

(3)根据配电网线路模型对配电线路分解的各级分支生成横平竖直的电气接线图；

所述的电气接线图的生成原则与步骤(2)中配电线路分解等级分支相对应，即偶数级分支水平放置，奇数级分支垂直放置；

所述的电气接线图的生成过程中采取每次添加一条分支的方法，通过局部拉伸平移法消除交叉，通过上下平移或左右平移的方法消除重叠。

如图2所示，所述的gis系统包括数据源、业务应用支撑层和数据应用层；所述的数据源用于提供构建配电网线路模型中的基础数据；所述的业务应用支撑层用于对数据进行分析，形成电网地理接线图，并通过电网地理接线图生成电气接线图，完成地理接线图到电气接线图的自动转化；所述的数据应用层用于电网调度人员在实际工作形资料的查阅。gis空间数据则使用轻便灵活的mircosoftaccess进行存储，从而使绘各种电网资源变得灵活、易用。且能够达到实时发布arcgis服务，实时在web系统(b/s)中查看效果，真正实现了所见即所得的效果。数据架构采用业务逻辑表与空间表分离的形式，保证了系统间彼此互不干扰，独立运行。

所述的数据源的基础数据的获取采用的方法：根据配电网进行区域划分，各区域内进行规划数据获取，并将获取的规划数据上报县、市进行汇总，汇总后的规划数据上报省公司进行规 划数据融合；融合后的数据传送至业务应用支撑层，通过业务应用支撑层对融合后的数据形成融合后的地理接线图，并通过电网地理接线图生成融合后的电气接线图；融合后的电气接线图通过数据应用层进行实施发布，或通过web系统进行展示。

基础数据的采集获得，采用窗体应用程序，读取国网gis平台数据库，将主网、配网电网数据采集过来，其中采用了加偏、纠偏机制、线路最优路径组合(若垂直距离<0.001cm,则看作为直线，采用递归几只将中间的点全部删掉掉)，最终将线冗余的点去掉，提高加载速度与效率。且通过定时服务任务进行比对，导出的数据跟国网gis平台有差别，服务会自动更新国网gis平台的数据，保证现状数据一致。

所述的gis系统内设置有绘图数据智能校核管理模块，绘制中若越界，则会有友好提示，自动将越界部分打断，绘制中会有只能捕捉中心点、端点功能，方便用户准确的将电网设备连接，提高了数据的准确性。

本发明能够实现地理接线图到电气接线图的自动转换，能够大大减少gis系统的数据维护工作量，有效避免了数据的重复配置，能够保证数据的一致性和准确性，提高工作效率及工作质量，能够实现融合的规划图形，具有较强的实用性。