基于逻辑布局的配电网自动成图方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于逻辑布局的配电网自动成图方法，包括（1）对配电网模型进行分析预处理，将其进行分割和剥离，形成局部模型；（2）对拟采用的自动成图算法结合配电网模型进行分析比对，找出局部模型或整体的配电网模型的针对性优化的依据；（3）在对拟采用的自动成图算法进行分析的基础上，结合力导向布局算法、混合布局算法、动态交互布局算法、改进的网格布线算法实现对局部模型或整体的配电网模型的自动布局而生成配网图；（4）对自动布局进行分析，使其达到预期的实用化效果。本发明针对配电网本身的问题，在对配电网进行分析的基础上结合多种成图算法来实现配电网自动成图，可以保证自动生成的配网图布局美观、清晰、合理。
【专利说明】基于逻辑布局的配电网自动成图方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种配电网自动成图的方法。
【背景技术】
[0002]从网络拓扑可视化的角度来看，自动绘图算法大致可分为两大类，即物理布局和 逻辑布局。物理布局中最具代表性的就是地理位置映射方法。它只是简单地将节点的地理 位置信息解析为与之对应的布局坐标。地理位置映射对于与地理位置信息相关的网络拓扑 可视化来说有着重要意义，但同时也使这种方法局限于需要大量的原始地理信息数据，而 其生成的电网图形却无法满足走向明确、拓扑清晰的业务需要。
[0003]逻辑布局有着地理信息映射所不具备的优势，它可以按需为节点分配布局空间， 而无须考虑它们在实际地理位置上的冗余和交错。更重要的是，这种方法可以让研究者们 在实现布局的过程中，充分利用与问题域无关的图算法，也可以让他们集中关注图自身的 内在特性。逻辑布局是绘图研究的核心内容，在这一分支中产生了非常丰富的算法。树型 布局算法，射线布局算法，层次布局算法，直交布局算法，力导向布局算法，混合布局算法， 动态交互布局等，此外，还有很多研究借鉴组合优化问题的求解方法来解决图布局问题，这 类方法有遗传算法、模拟退火算法等。
[0004]国外也有很多研究机构和大学做了很多工作，如CAIDA，Bell实验室，墨尔本大 学，罗马大学，但经研究发现普遍存在以下问题:
a)多数网络拓扑可视化中的图布局算法并没有充分考虑并利用电力系统网络拓扑的 内在特性，而只是针对一些通用的布局算法，在效率和布局效果上进行改进；
b)在现有的网络拓扑可视化研究中，还缺乏动态交互布局的成果。
[0005]因此，在对配电网进行自动布局成图时，单一的布局成图方法并不能满足配电网 的需求。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种针对配电网而提出的并保证成图布局美观、清晰、合理 的配电网自动成图方法。
[0007]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种基于逻辑布局的配电网自动成图方法，用于实现电力系统的配电网络图形的自动 成图，该方法包括
(1)对配电网模型进行分析预处理，将其进行分割和剥离，形成局部模型；
(2)对拟采用的自动成图算法结合所述的配电网模型进行分析比对，找出所述的局部 模型或整体的配电网模型的针对性优化的依据；
(3)在对拟采用的自动成图算法进行分析的基础上，结合力导向布局算法、混合布局算 法、动态交互布局算法、改进的网格布线算法实现对所述的局部模型或整体的配电网模型 的自动布局而生成配网图；(4)对所述的自动布局进行分析，使所述的自动布局达到预期的实用化效果。[0008]优选的，所述的拟采用的自动成图算法包括但不限于树型布局算法、射线布局算 法、层次布局算法、直交布局算法、力导向布局算法、混合布局算法、动态交互布局、遗传算 法、模拟退火算法。[0009]优选的,该方法还包括:结合现有的CIM模型找出与自动布局相结合的最佳的CIM 描述模型。[0010]由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:本发明的配电网 自动成图方法针对配电网本身的问题，在对配电网进行分析的基础上结合多种成图算法来 实现配电网自动成图，可以保证自动生成的配网图布局美观、清晰、合理，使得配网图能够 有效提高配网日常工作和配网数据维护的效率。【专利附图】
【附图说明】[0011]附图1为本发明的基于逻辑布局的配电网自动成图方法的自动布局的流程图。[0012]附图2为采用本发明的基于逻辑布局的配电网自动成图方法所成的配网图的示 意图。【具体实施方式】[0013]下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。[0014]实施例一:配电网本身线路、设备数量庞大，切改频繁，使得绘制工作量大，维护和 使用复杂，且实时性不高，存在维护不及时，正确性与可靠性严重偏低等问题。针对上述问 题，提供一种基于逻辑布局的配电网自动成图方法，用于实现电力系统的配电网络图形的 自动成图。[0015]该方法包括(I)对配电网模型进行分析预处理，将其进行分割和剥离，形成局部模型。[0016](2)对拟采用的自动成图算法结合配电网模型进行分析比对，找出局部模型或整 体的配电网模型的针对性优化的依据。[0017](3)结合现有的CIM模型找出与自动布局相结合的最佳的CIM描述模型。[0018]CHOM不同版本都对拓扑进行了不同的描述，最新的CM版本已经有了相关布局 后图形的描述，结合现有的CIM模型,找出和自动布局相结合的最佳CIM描述模型。[0019](4)在对拟采用的自动成图算法进行分析的基础上，结合力导向布局算法、混合布 局算法、动态交互布局算法、改进的网格布线算法实现对局部模型或整体的配电网模型的 自动布局而生成配网图。[0020]拟采用的自动成图算法包括但不限于树型布局算法、射线布局算法、层次布局算 法、直交布局算法、力导向布局算法、混合布局算法、动态交互布局、遗传算法、模拟退火算 法。[0021]力导向算法:通过对每个节点的计算，算出引力和排斥力综合的合力，再由此合力 来移动节点的位置。执行一次后根据节点新位置算出新的能量值，能量值越小，表示整个网 络越趋于稳定，网络图的配置显示就会越清晰，当能量值到达最小值的时候，网状图的配置 状态为最佳呈现效果。[0022]混合布局算法:混合布局算法是将布局过程拆解为不同的步骤或将布局区域分 块，然后在不同步骤，不同布局区域采用不用的布局算法，以求在整体上和局部上都尽可能 的满足布局需求的条件。
[0023]动态交互布局算法:在现实应用中图的大小、形态会随时间动态地发生变化，需要 布局方法能够动态适应图的变化，且最大限地保持布局稳定；另一方面，单次的自动布局 不能满足人们的要求，通过在布局过程中引入递归修正方法使得布局效果更接近人们的要 求。动态交互布局的关键就是有效利用前一次布局的结果，降低单次布局的规模以提高效 率，并保持图动态变化过程中的印象图。
[0024]生成配网图的流程如附图1所示。而生成的配网图的效果示例如附图2。
[0025](4)对自动布局进行分析，使自动布局达到预期的实用化效果。
[0026]单一的布局算法在应用到复杂的配电网络中时存在很多缺陷，不能够满足显示配 电网要求，如力导向算法总是有节点在两个不同位置上来回振动，造成算法结果不收敛，无 法生成有效图形，同时网状图的节点数太多时，很难随即选取良好的初始节点，生成带有很 多交叉、重叠的图形，无法求得满意的结果。本方法将多种布局算法进行有机的结合，有效 避免某一单一算法的缺陷，通过对配电网模型的预读取和预分析，对电网进行有效的分割 和主干、支路剥离，智能优先选取整体或局部的布局算法，并采用布局节点效果权值比重计 算，分析初始布局效果。对效果值未达到布局指标的图形进行二次或多次递归分割和布局， 最终实现达到实用化效果的配电网络自动成图。
[0027]现场工程应用:结合现场的拓扑结构，导出相应的CIM模型，对其进行布线和布 局，基于构建的软件系统可以增加适配器，以达到和其他系统的嵌入和集成，并可以以多种 方式为其他系统提供布局服务。
[0028]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人 士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明 精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于逻辑布局的配电网自动成图方法，用于实现电力系统的配电网络图形的自 动成图，其特征在于:该方法包括(1)对配电网模型进行分析预处理，将其进行分割和剥离，形成局部模型；(2)对拟采用的自动成图算法结合所述的配电网模型进行分析比对，找出所述的局部 模型或整体的配电网模型的针对性优化的依据；(3)在对拟采用的自动成图算法进行分析的基础上，结合力导向布局算法、混合布局算 法、动态交互布局算法、改进的网格布线算法实现对所述的局部模型或整体的配电网模型 的自动布局而生成配网图；(4)对所述的自动布局进行分析，使所述的自动布局达到预期的实用化效果。
2.根据权利要求1所述的基于逻辑布局的配电网自动成图方法，其特征在于:所述的 拟采用的自动成图算法包括但不限于树型布局算法、射线布局算法、层次布局算法、直交布 局算法、力导向布局算法、混合布局算法、动态交互布局、遗传算法、模拟退火算法。
3.根据权利要求1所述的基于逻辑布局的配电网自动成图方法，其特征在于:该方法 还包括:结合现有的CIM模型找出与自动布局相结合的最佳的CIM描述模型。
【文档编号】G06F17/50GK103500237SQ201310276617
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年7月3日 优先权日:2013年7月3日
【发明者】赵家庆, 沈浩东, 孙国城, 杜红卫, 韩韬, 周养浩, 邵嗣杨, 夏崇镨, 周宇植, 杨洪, 丁宏恩, 李汇群, 徐春雷 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司苏州供电公司, 国电南瑞科技股份有限公司