[发明专利]一种基于多目标优化的电网专题图自动成图模型的方法

说明书

本发明公开了一种基于多目标优化的电网专题图自动成图模型的方法，包括以下步骤：设定布局空间为矩形区域，将按照一定的横向间距与纵向间距建立网格，将空间网格化；以节点之间的曼哈顿或欧几里得距离来描述节点间线的长度，确定节点间的拓扑连接关系；描述母线设备出线交叉；描述由于网格上不同行间元件布局位置不合理而导致的交叉；对给定的多目标优化问题进行最优求解，表示每个子目标函数的重要程度，将多目标优化问题转为单目标优化问题；生成电网专题图自动布局的多目标优化模型。本发明具有足够的伸缩性，能适应不同地区的不同需求，具有简单且高效的实现，方便进行产品化。

技术领域

本发明涉及一种基于多目标优化的电网专题图自动成图模型的方法。

背景技术

电网智能化绘图系统，以设备的拓扑连接关系为基础，将配电馈线自动转换成单线图。系统基于面向图形对象的单线图绘制工具，提出一种通过优秀的空间布局、绘制算法来尽可能避免图形重叠、交叉，得到满足实用化条件电网图形的方法，在无需任何人工干预的情况下，保证自动生成的单线图布局美观、清晰、合理。该系统具有操作方便、功能实用、结构先进、可扩充性好等优点。

现有的配电网络自动成图模型有基于主干-分支结构的布局模型，基于流的拓扑布局模型和基于能量最小原理的力导向模型。基于主干分支结构的布局思想简单，实现方便，成图结构清晰，但存在布局空间浪费，无法控制成图纸张长宽比例的问题。基于流的拓扑布局模型将布局问题转化为网络流优化问题，其运算速度快，能够在特定的需求上达到最优，但其受制于特定的成图风格，不同风格与需求需要构建不同的算法，实现成本高，缺乏通用性，难以实现产品化。基于能量最小原理的力导向模型通过模拟带电粒子群稳态时的分布情况来实现布局，其适用于大规模图形的布局，在大数据可视化中得到广泛应用，但其难以控制布局风格，无法满足电网专题图中正交化与对齐的需求。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于多目标优化的电网专题图自动成图模型的方法，该方法能够满足专题图制图规范，并具有足够的伸缩性，能适应不同地区的不同需求，具有简单且高效的实现，方便进行产品化。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于多目标优化的电网专题图自动成图模型的方法，包括以下步骤：

(1)设定布局空间为矩形区域，将按照一定的横向间距与纵向间距建立网格，将空间网格化；

(2)以节点之间的曼哈顿或欧几里得距离来描述节点间线的长度，确定节点间的拓扑连接关系；

(3)计算与母线设备有直接拓扑连接的元件的布局角度，引入逆序处理方法，衡量布局顺序与母线出线顺序间的差异，描述母线设备出线交叉；

(4)引入逆序处理方法，描述由于网格上不同行间元件布局位置不合理而导致的交叉；

(5)对给定的多目标优化问题进行最优求解，表示每个子目标函数的重要程度，将多目标优化问题转为单目标优化问题；

(6)根据节点间的拓扑连接关系、母线设备出线交叉、元件相对位置交叉和多目标优化模型，生成电网专题图自动布局的多目标优化模型。

所述步骤(1)中，设定布局空间为矩形区域，将按照一定的横向间距Wunit与纵向间距Hunit建立网格。

所述步骤(1)中，具体划分要求为：按照单元格大小相同的矩形网格来划分布局区域，每个元件只能在网格中的一行，不允许跨行摆放，元件占据一行中的多个单元格，但是每个单元格中至多有一个元件，不允许两个元件在同一个单元格中出现，元件摆放于一个或多个连续单元格中央，并在元件四周预留出走线空间。

优选的，水平、垂直方向预留空间与布局元件长宽相等。