[发明专利]基于组合图元的输电网单线图自动设计方法

说明书

技术领域

本发明属于输电网单线图设计技术领域，尤其涉及一种基于组合图元的输电网单线图自动设计方法。

背景技术

国内学者引入模拟退火优化算法，以线路总长与交点数目为目标函数，对输电网单线图自动布局与绘制进行了尝试，取得了不错的效果，但目标函数中的最优权重因子随模型不同而变化，需人工调整，不便选取。另有学者通过罚函数法求得初始布局，结合单线图的特点，提出了一种允许交叉的寻路算法，自动生成单线图的实用性与效率都有较大提高。新加坡学者提出了“最短的连接距离、最少的交叉点、图元均匀布局”的设计原则，以发电厂为出发点，进行拓扑并建立有向树，离根部级数相同的元件布置在同一水平坐标上，实现了单线图的自动生成。上述单线图自动生成算法将屏幕平均分成若干网格，将变电站抽象成一个给定端口的矩形电气元件，矩形间的连线则抽象为变电站之间的线路。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种基于组合图元的输电网单线图自动设计方法，用以解决了多T接线输电网单线图自动布局问题。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种基于组合图元的输电网单线图自动设计方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：将T接线解析为四网格组合图元模型，将普通线路解析为双网格图元模型；

所述T接线解析为四网格组合图元模型是将T节点和与其相连的三个变电站分别解析为一个网格；

所述将普通线路解析为双网格图元模型是将两个相连的变电站分别解析为一个网格；

步骤2：随机选取T接线作为初始T接线，用初始T接线随机匹配任意组合图元模型并将其布置在画布中心，形成初始整体M；

步骤3：从未选取的T接线中筛选出与初始整体M含有相同变电站数量最多的T接线作为强关联T接线，若没有强关联T接线则随机选取一个T接线；

步骤4：根据目标函数F对组合图元模型进行组合图元优化和布局优化，得到最终组合图元模型并将其布置到初始整体M中；

所述目标函数F＝μL_∑+vP_∑+wD，其中，L_∑为线路总距离，P_∑为图形绘制区域交点总数，D为图形布局均匀程度，μ为线路总距离权重因子，v为图形绘制区域交点总数权重因子，w为图形布局均匀程度权重因子；

所述根据目标函数F对组合图元模型进行组合图元优化具体是，对组合图元模型进行平移或者旋转操作，然后比较目标函数F的值，从而选取最优组合图元模型；

所述根据目标函数F对组合图元模型进行布局优化具体是，将组合图元模型中变电站坐标两两交换，并分别重新计算目标函数F的值，通过比较目标函数F的值，确定最终组合图元模型；

步骤5：对整体M进行重叠操作，删除重复的图元；

步骤6：重复步骤3-步骤5，直至所有未选取的T接线相应的组合图元模型添加到整体M中。

所述线路总距离以各线路间两两变电站之间的曼哈顿距离之和表示。

所述图形布局均匀程度以各变电站与画布中心曼哈顿距离的方差来表示。

本发明有效地解决了多T接线输电网单线图自动布局问题。

附图说明

图1是基于组合图元的输电网单线图自动设计方法流程图；

图2是组合图元模型图；图中，(a)是T型组合图元模型图，(b)是Z型组合图元模型图，(c)是L型组合图元模型图，(d)是O型组合图元模型图，(e)是I型组合图元模型图；

图3是普通线路模型图；图中，(a)和(b)是直接连线线路模型图，(c)和(d)是折线连线模型图；

图4是自动优化布局流程图；

图5是重叠操作示意图；图中，(a)是重叠操作前的组合图元示意图，(b)是重叠操作后的组合图元示意图；

图6是整体形成示意图；图中，(a)是添加图元前的整体图，(b)是添加图元后的整体图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

图1是基于组合图元的输电网单线图自动设计方法流程图。图1中，本发明提供的基于组合图元的输电网单线图自动设计方法包括：

步骤1：将T接线解析为四网格组合图元模型，将普通线路解析为双网格图元模型。