计算电力系统单线图连接线路径的方法、装置及终端设备与流程

本发明实施例涉及电力系统领域，尤其涉及一种计算电力系统单线图中连接线路径的方法、装置及终端设备。

背景技术：

电力系统单线图是对三相交流电力系统中的各种元件，用规定的图形或符号，按它们的实际连接方式，以等效单线表示的系统电气接线图。

目前，单线图绘图人员只能依靠手动来绘制设备之间的连接线，这种方式会带来了几个弊端：一、绘制单线图时，绘图人员将设备绘制到单线图后，使用绘图软件中的折线来绘制线，绘制时很难保证线横平竖直，使单线图看起来并不美观；二、由于单线图的设备密度高，当用折线连接设备时，容易出现将折线连接到其他设备的情况，导致绘图错误；三、由于单线图中连接线的数量很大，导致工作量很大，大概占到绘图总工作量的60％；四、根据电力系统的业务规则，不同电力设备连线路径的方式也不同，例如变电站的出线端必须在环网柜的出现点设备的正下方、配电室的进线必须在配电室进线设备的正下方。

综上所述，现有技术中对于单线图绘图人员在绘制单线图过程中，绘制设备间正交线的工作量大且不准确的问题，尚缺乏有效技术方案。

技术实现要素：

本发明实施例中提供了一种计算电力系统单线图连接线路径的方法、装置及终端设备，可以快速高效批量生成正交线，极大的提高了工作效率。

第一方面，提供了一种计算电力系统单线图中连接线路径的方法，包括：

根据起始设备、终止设备的端口位置以及业务规则计算连接线起点和终点位置坐标；

获取电力系统单线图中所有设备的外框，并存入到设备矩形集合中；

计算从起点到终点的路径集合；

从路径集合中筛选出拐点最少且路径最点的路径，作为最优路径。

第二方面，提供了一种计算电力系统单线图中连接线路径的装置，该装置包括：处理器和存储器，所述存储器，用于存储程序代码；所述处理器，用于读取所述存储器中存储的程序代码，并执行上述的计算电力系统单线图中连接线路径的方法。

第三方面，提供了一种终端设备，包括：上述的计算电力系统单线图中连接线路径的装置。

与现有技术相比，本发明可以根据设备类型的不同，自动生成设备之间的正交线，为绘图工作可节省大约60％的工作量，在节省项目成本，保证项目工期等上起到了关键性的作用，解决单线图绘图人员在绘制单线图过程中，绘制设备间正交线的工作量大且不准确的问题，不仅可以应用于人工绘图过程，在配电自动化领的域自动生成单线图中，此算法可以快速高效批量生成正交线，极大的提高了工作效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

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，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。

图1是本发明实施例一计算电力系统单线图中连接线路径的方法流程图；

图2是递归方法流程图；

图3是本发明实施例二计算电力系统单线图中连接线路径的方法流程图；

图4是电力系统单线图；

图5是本发明实施例计算电力系统单线图中连接线路径的装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在没有计算电力系统单线图的连接线路径的方法时，单线图绘图人员只能依靠手动来绘制设备之间的连接线，这样会带来了几个弊端：一、绘制单线图时，绘图人员将设备绘制到单线图后，使用绘图软件中的折线来绘制线，绘制时很难保证线横平竖直，使单线图看起来并不美观；二、由于单线图的设备密度高，当用折线连接设备时，容易出现将折线连接到其他设备的情况，导致绘图错误；三、由于单线图中连接线的数量很大，导致工作量很大；四、根据电力系统的业务规则，不同电力设备连线路径的方式也不同。

针对该种情况，本发明实施例一计算电力系统单线图中连接线路径的方法。图1所示，该方法包括如下步骤：

s101，计算连接线起点和终点位置坐标。

若端口是普通设备端口，则连接线起始点和终止点位置分别为起始设备端口的位置和另一端连接的终止设备的端口位置。

若端口是变电站出线端或配电室的进线端等特殊设备的端口，则按照一定的业务规则将起始点延长到设备外一点，将延长后的点作为起始点，将终止设备的端口位置作为终止点位置。

s102，获取单线图中所有设备的矩形外框，并将矩形外框存入到设备矩形集合中。

将电力系统单线图中的所有设备的外框抽象为矩形，获取电力系统单线图中的所有设备的矩形外框，并保存到设备矩形集合中。

如果设备矩形内包含起点和终点，那么连接线就无法从起点到达终点，所以设备矩形集合要排除包含起点和终点的矩形外框。

s103，计算从起点到终点的路径集合。

具体方法为：

s1031，根据起点、初始探测方向和设备矩形集合，计算初始探测方向上的下一个点位置集合一。

优选地，初始向右探测，从设备矩形集合中筛选出纵向范围内包含起始点纵坐标的设备外框，保存到集合d1中；

再从集合d1中筛选出设备外框的左边位于起始点右边的外框，形成新的集合d2；

从集合d2中筛选出位于起始点和距离起始点最近的外框之间的所有外框，保持到集合v1中；

遍历集合v1中所有外框，计算在右探测方向上所有可能的下一点的位置坐标，构成位置集合n1；

再向左探测，计算在左探测方向上所有可能的下一点的位置坐标，存储到位置集合n1中。

遍历集合v1中所有外框的方法为：

选取集合v1中一个外框，标记该外框右边横坐标为z1，同时将除该外框之外的矩形外框作为集合v2；

再遍历v2中的矩形外框，从v2中筛选出矩形左边大于z1的矩形外框集合v3，再从v3中筛选出距离z1最近的矩形左边z2，则认为z1和z2的中间位置的横坐标作为探测方向上的下一点的横坐标，纵坐标为探测方向上的下一点的纵坐标。

s1032，以位置集合一中所有点为起始点，计算与初始探测方向垂直方向上的下一个点位置集合二。

将电力系统单线图中所有位置信息的横、纵坐标以及矩形的宽高对调；

将位置集合n1中所有点作为起点，采用步骤s1031的方法，计算探测方向上的下一个点位置集合n2′；

将下一个点位置集合n2′中所有点的横、纵坐标对调，得到下一个点位置集合n2。

s1033，采用递归方法，将集合二中所有点为递归起点，重复步骤s1032：-s1032，直至递归起点直达终点，根据递归起点计算路径。

如图2所示为递归方法流程图，该递归方法具体为：

遍历一位置集合，以该位置集合中所有点为递归起点；

计算从递归起点能否直达终点；

若不能，则根据起点、探测方向和设备矩形集合，计算探测方向上的下一个点位置集合，再次遍历该位置集合，直至从递归起点能直达终点；

将从起始点开始到递归起点的所有路径再加上终点作为最终路径。

s104，将从起始点、递归起点和根据递归起点计算出的所有路径，生成最终路径集合。

s105，从最终路径集合中筛选出拐点最少且路径最短的路径，作为最优路径。

本发明实施例提出的计算电力系统单线图中连接线路径的方法，可以根据设备类型的不同，自动生成设备之间的正交线，为绘图工作可节省大约60％的工作量，在节省项目成本，保证项目工期等上起到了关键性的作用，解决单线图绘图人员在绘制单线图过程中，绘制设备间正交线的工作量大且不准确的问题，不仅可以应用于人工绘图过程，在配电自动化领的域自动生成单线图中，此算法可以快速高效批量生成正交线，极大的提高了工作效率。

图3是本发明实施例二计算电力系统单线图中连接线路径的方法。图2所述方法包括如下步骤：

s201，根据起始设备、终止设备的端口位置以及业务规则，计算连接线起点和终点位置坐标。

根据单线图绘制规则，连接线都是通过线的两端将两个设备的端口连接到一起的，连接线起始点和终止点位置分别为连接设备端口的位置和另一端连接的设备的端口位置。如图4所示，起点a和终点e，即起点a和终点e的位置坐标为连接线ae的起点和终点位置坐标。

根据业务规则，如果端口是变电站出线端或配电室的进线端等特殊设备的端口则需要按照业务要求将起点或终点按照一定的业务规则延长到设备外。如图4所示，从起点a延长到点s，延长后则以s为起点，即点s和终点e的位置坐标为连接线ae的起点和终点位置坐标。

s202，将电力系统单线图中的所有设备的外框抽象为矩形(以下称为设备矩形)，并保存到集合中：获取电力系统单线图中的所有设备的矩形外框，并保存到设备矩形集合中。

如果设备矩形内包含起点和终点，那么连接线就无法从起点到达终点，所以设备矩形集合要排除包含起点和终点的矩形外框。

如图4所示，设备矩形集合中去掉了包含起始点的设备r10的矩形外框。

s203，计算从连接线起始点向右探测的下一个点的位置集合n1。

该计算步骤具体为：

s2031，计算连接线上的起始点向右延伸，延伸到最右点位置坐标。

首先，从设备矩形集合中筛选出纵向范围内包含起始点s纵坐标的矩形外框，保存到集合a中。

再从集合a中筛选出矩形外框的左边在起始点s的右边的矩形外框，形成新的集合b。

最后，根据新集合b中的设备矩形外框的最左边，得到距离起始点a最近的设备矩形外框，该设备矩形外框的最左边即为该起始点a最右延伸的位置。如图4中，矩形外框r6的左边横坐标值，即为f。

s2032，计算出穿过多少个缝隙，并求出缝隙的位置。

s2032-1，获取起始点延伸到最右点所涉及到的所有矩形外框。

从起始点的横坐标为开始点以f为结束点,获取该范围内的所有矩形外框，保存为集合v1中。如图4中，矩形外框r1、r2、r3、r4、r5，r8为集合v1中元素。

s2032-2，遍历集合v1，根据集合v1中的矩形外框计算出所有可能的下一个点坐标集合n1，如图4中，集合n1包含点a1、a2、a3、a4、a5。

以集合v1中矩形r3为例，计算步骤如下：

标记矩形r3右边横坐标为z1，同时将除该矩形之外的矩形作为集合v2，集合v2包含r1、r2、r4、r5，r8；再遍历v2中的矩形，从v2中筛选出矩形左边大于z1的矩形集合v3，集合v3包含r1、r4、r5、r8，再从v3中筛选出距离z1最近的矩形左边z2，则认为z1和z2的中间位置的横坐标作为缝隙位置的横坐标，纵坐标为s的纵坐标，如图4所示，点a3为根据r3求出的缝隙位置。

s204，计算从连接线起始点向左探测的下一个点的位置，并存储到集合n1中。

根据步骤s203的方法，再向左探测，计算出向左的下一个点位置a7、a6，并将a6、a7保存到集合n1中。

s205，以集合n1中各点为起始点，分别向上、下方向探测，计算下一个点的位置集合n2。

根据步骤s203和204的方法，以集合n1中各点为起始点，分别向上、下方向探测，得到集合n2，如图4所示，集合n2包含点b1到b22。

该集合n2的具体计算步骤为：

由于步骤s203和步骤s204为水平方向，则根据正交原则，接着应该计算竖直方向：先将图中所有位置信息的横、纵坐标以及矩形的宽高对调(包括步骤s203和步骤s204中计算出的所有点集合n1)，再遍历步骤s203和步骤s203中求出的所有点，继续采用步骤s203和步骤s204中的方法进行计算下一个点的位置集合n2′，由于此前横纵坐标颠倒了，所以再将此集合n2′的点的横纵坐标对调，得到下一个点的位置集合n2。

s206,递归计算下一个点的位置集合n2。

具体地，利用递归方法，将步骤s205得到的下一个点的集合n2再带入到步骤s203和步骤s204中继续计算下一个点的位置集合，直到递归中的当前路径可以到达终点e，或路径拐点数超过用户限制，或该点无法继续向下走，则该条路径计算结束。

计算所有可以到达终点的路径，并存储到路径集合中。即将从起点开始到递归起点的所有路径再加上终点作为最终路径。

s207,筛选最优路径。

具体地，根据以上步骤，从s到e可以获取多条路径，构成路径集合。从路径集合中按优先级先筛选出拐点最少且路径最短的路径作为最优路径集合。

如图4，筛选后路径为：s、a4、b9、e和s、a5、b10、e，再筛选出拐点最少的路径集合，再从拐点最少的集合中筛选出路径最短的路径，将该路径存储到最优路径集合。如果最优路径集合大于1，则将最优路径集合中的第一个作为最优路径即可。如图4所示,最终路径为s、a4、b9、e。

本发明实施例提供的具有计算电力系统单线图的连接线路径功能的终端设备。该终端设备包括主处理器，主处理器作为执行计算电力系统单线图的连接线路径的执行部件来执行上述实施例一至实施例二中所述的方法，具体实施过程参见实施例一至实施例二不再赘述。

图5是本发明实施例计算电力系统单线图的连接线路径的装置的结构示意图。图5所示的装置可以作为主处理器应用在终端设备中。如图5所示，该装置300，其结构可包括：至少一个处理器(processor)301、内存(memory)302、外围设备接口(peripheralinterface)303、输入/输出子系统(i/osubsystem)304、电力线路305和通信线路306。

在图5中，箭头表示能进行计算机系统的构成要素间的通信和数据传送，且其可利用高速串行总线(high-speedserialbus)、并行总线(parallelbus)、存储区域网络(san，storageareanetwork)和/或其他适当的通信技术而实现。

内存302可包括操作系统312和计算电力系统单线图的连接线路径例程322。例如，内存302可包括高速随机存取存储器(high-speedrandomaccessmemory)、磁盘、静态随机存取存储器(spam)、动态随机存取存储器(dram)、只读存储器(rom)、闪存或非挥发性内存。内存302可存储用于操作系统312和计算电力系统单线图的连接线路径例程322的程序编码，也就是说可包括装置300的动作所需的软件模块、指令集架构或其之外的多种数据。此时，处理器301或外围设备接口306等其他控制器与内存702的存取可通过处理器301进行控制。

外围设备接口303可将装置300的输入和/或输出外围设备与处理器301和内存302相结合。并且，输入/输出子系统304可将多种输入/输出外围设备与外围设备接口306相结合。例如，输入/输出子系统304可包括显示器、键盘、鼠标、打印机或根据需要用于将照相机、各种传感器等外围设备与外围设备接口303相结合的控制器。输入/输出外围也可不经过输入/输出子系统304而与外围设备接口303相结合，即红外触控发射电路及红外触控接收电路也可不经过输入/输出子系统304而与外围设备接口303相结合。

电力线路305可向终端设备的电路元件的全部或部分供给电力。例如，电力线路305可包括如电力管理系统、电池或交流(ac)之一个以上的电源、充电系统、电源故障检测电路(powerfailuredetectioncircuit)、电力变换器或逆变器、电力状态标记符或用于电力生成、管理、分配的任意其他电路元件。

通信线路306可利用至少一个接口与其他计算机系统进行通信，如与遥控控制系统进行通信。

处理器301通过施行存储在内存302中的软件模块或指令集架构可执行装置300的多种功能且处理数据。也就是说，处理器301通过执行基本的算术、逻辑以及计算机系统的输入/输出演算，可构成为处理计算机程序的命令。

处理器301构成为用于执行上述方法部分所述的计算电力系统单线图的连接线路径的方法。

图5的实施例仅是装置300的一个示例，处理装置300可具有如下结构或配置：省略图5所示的部分电路元件，或进一步具备图5中未图示之追加的电路元件，或结合两个以上的电路元件。例如，用于移动环境的通信终端的计算机系统除了图5所示的电路元件之外，还可进一步包括传感器等，且在通信线路306中也可包括用于多种通信方式(wifi、6g、lte、bluetooth、nfc、zigbee等)的rf通信的电路。可包含在装置300中的电路元件可由包括一个以上的信号处理或应用程序所特殊化的集成电路的硬件、软件或硬件和软件两者的组合而实现。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。

本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。以上仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。