CN118536240A - 一种配电网拓扑图的自动生成方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种配电网拓扑图的自动生成方法及系统，该方法包括：获取构成拓扑图所需的设备对象，以构建设备对象模型；获取目标配电网中各个设备的布局关系，并根据布局关系获取目标配电网中各个设备的连接关系，以根据所述连接关系确定电气连接点的个数及每个电气连接点的位置；遍历所有的电气连接点，以得到与电气连接点相关的所有设备对象ID，以根据设备对象ID构建设备对象之间的拓扑关系；根据设备对象之间的拓扑关系以及与每一设备对象模型对应的预设作图规则生成与目标配电网对应的拓扑图。本申请解决传统采用人工手动绘制拓扑图的方式带来的工作效率较低的问题。

Description

一种配电网拓扑图的自动生成方法及系统

技术领域

本发明涉及配电网技术领域，特别涉及一种配电网拓扑图的自动生成方法及系统。

背景技术

配电网作为城市的关键基础设施，是连接电网与用户的桥梁。而配电网的拓扑图能够直接反映出电网拓扑状态，是电力系统运行管理中必不可少的图形资料。

传统的电力系统拓扑图通常为人工手动绘制，一张较为简单的仅包含数个变电站的配电网系统图通常也需要一个熟练的工作人员花费一天甚至数天的时间进行绘制。这种方法存在费事费力，容易出错，不易修改等一些缺点。而且新的变电站不断投入运行，线路的增加，电网结构的复杂化，都使以上的问题不断突显。电力系统拓扑图的自动生成问题越来越受到研究者们的关注。自动拓扑成图不仅能节约绘制的成本，提高工作效率，也是实现智能电网智能化调度的关键技术之一。因此，研究配电网自动拓扑成图方法非常有意义。

发明内容

基于此，本发明的目的是提出一种配电网拓扑图的自动生成方法及系统，以解决传统采用人工手动绘制拓扑图的方式带来的工作效率较低的问题。

本发明一方面提出一种配电网拓扑图的自动生成方法，应用于配电网规划平台，所述方法包括：

获取构成拓扑图所需的设备对象，以构建与所述设备对象一一对应的母线模型、线路模型、开关模型、变压器模型；

获取目标配电网中各个设备的布局关系，并根据所述布局关系获取目标配电网中各个设备的连接关系，以根据所述连接关系确定电气连接点的个数及每个电气连接点的位置；

遍历所有的电气连接点，以得到与所述电气连接点相关的所有设备对象ID，以根据所述设备对象ID构建设备对象之间的拓扑关系；

根据所述设备对象之间的拓扑关系以及与每一设备对象模型对应的预设作图规则生成与所述目标配电网对应的拓扑图。

综上，根据上述的一种配电网拓扑图的自动生成方法，通过设计一种新型的自动生成拓扑图的方式，以取代传统采用人工绘制拓扑图的方式，极大地提高了配电网拓扑图的绘制效率，降低了绘制成本。具体为，首先获取绘制拓扑图所需的设备对象，以定义与每种设备对象分别对应的设备对象模型，而后再获取目标配电网中各个设备的布局关系，进而根据布局关系获取目标配电网中包含的所有设备之间的连接关系，进而根据连接关系确定电气连接点的数量以及各个电气连接点的位置，而后遍历所有的电气连接点，以得到设备对象ID，进而构建出设备对象之间的拓扑关系，而后再基于该拓扑关系以及预设作图规则生成拓扑图，无需人工进行手动绘制，解决了传统绘制拓扑图的方式带来的效率较低的问题。

进一步地，所述获取构成拓扑图所需的设备对象，以构建与所述设备对象一一对应的母线模型、线路模型、开关模型、变压器模型的步骤包括：

根据以下公式定义所述母线模型：

B＝{BID,BCode,BType,BVRank,BState,BMP}

其中，B表示母线模型，BID表示母线对象的唯一标识符，BCode表示母线名称或电力行业编码的描述，BType表示是母线所属的类型，BVRank表示母线的电压等级，BState表示母线的当前运行状态；BMP表示与母线的运行维护相关的管理信息；

根据以下公式定义所述线路元模型：

EL＝{ELID，ELCode，ELType，ELVRank，ELTopo，ELMP}

其中，EL表示线路元模型，ELID表示线路对象的唯一标识符，ELCode表示线路元名称的描述，ELType表示线路元所属的类型，ELVRank表示线路元的电压等级，ELTopo表示线路元的拓扑描述信息，ELMP表示与线路的运行维护相关的管理信息；

根据以下公式定义线路模型：

L＝{LCode，{ELi}，i＝1,2,3,…,n}

其中，L表示线路模型，LCode表示线路名称的描述；

根据以下公式定义所述开关模型：

BR＝{BRID，BRCode，BRType，BRState，BRTopo，BRMP}

其中，BR表示开关模型，BRID开关对象的唯一标识符，BRCode表示开关名称的描述，BRType表示开关所属的类型，BRState表示开关的当前运行状态，BRTopo表示开关的拓扑描述信息，BRMP表示与开关的运行维护相关的管理信息；

根据以下公式定义所述变压器模型：

T＝{TID，TCode，TType，Tconn，TMP}

其中，T表示变压器模型，TID表示变压器对象的唯一标识码，TCode表示变压器名称的描述，TType表示变压器所属的类型，Tconn表示变压器原副边各绕组的接线方式，TMP表示与变压器的运行维护相关的管理信息。

进一步地，所述获取目标配电网中各个设备的布局关系，并根据所述布局关系获取目标配电网中各个设备的连接关系，以根据所述连接关系确定电气连接点的个数及每个电气连接点的位置的步骤包括：

获取所述目标配电网中的母线信息、线路信息、开关信息、变压器信息，所述母线信息、所述线路信息、所述开关信息、所述变压器信息均包括设备数量、设备类型；

根据所述布局关系、所述设备数量以及所述设备类型获取各个设备之间的连接关系。

进一步地，所述遍历所有的电气连接点，以得到与所述电气连接点相关的所有设备对象ID，以根据所述设备对象ID构建设备对象之间的拓扑关系的步骤包括：

根据所述设备对象ID判断设备对象之间是否具备连接属性，若设备对象之间具备连接属性，则根据所述设备对象ID添入与同一电气连接点相连的设备对象。

进一步地，所述根据所述布局关系、所述设备数量以及所述设备类型获取各个设备之间的连接关系的步骤之后还包括：

定义一阀值a，利用GIS平台的点缓冲分析功能，通过遍历整个图层的数据集得到位于以当前设备对象电气连接点为中心的缓冲a内的所有电气连接点或其它设备对象；

若所得对象为电气连接点，则通过GIS平台提供的空间查询操作得到与所述电气连接点代表的电气接口的设备对象ID，以判断所述设备对象ID是否与所得对象相连；

若所得对象为母线或线路，则判断连接是否合法，若合法，则将电气连接点移至其上以使其具备连接属性；或者，将母线或线路从电气连接点处打断。

进一步地，所述根据所述设备对象之间的拓扑关系以及与每一设备对象模型对应的预设作图规则生成与所述目标配电网对应的拓扑图的步骤包括：

与所述母线模型对应的预设作图规则为：

以一个母线图元表示一条母线，当在所述母线图元上增加母联开关时，将该母线分割为两个母线图元，并将与母联开关的连接关系也将记入母联开关的连接属性中；

与所述线路模型对应的预设作图规则为：

若在己有的线路元上添加新的开关元件，则将线路元分割为两个新的线路元并分配新的ID号，同时在线路元、开关的连接属性中分别记录新的连接信息。

进一步地，所述根据所述设备对象之间的拓扑关系以及与每一设备对象模型对应的预设作图规则生成与所述目标配电网对应的拓扑图的步骤包括：

与所述开关模型对应的预设作图规则为：

若在已经存在的开关上添加一条线路或母线时，则将线路或母线打断，以形成两个新的对象并同时记录三者之间的连接关系；

设定与开关相连的设备对象包括两个，若超过两个相连对象或大于两个相连对象，则为不合法。

本发明另一方面提出一种配电网拓扑图的自动生成方法，所述系统包括：

模型构建模块，用于获取构成拓扑图所需的设备对象，以构建与所述设备对象一一对应的母线模型、线路模型、开关模型、变压器模型；

连接关系获取模块，用于获取目标配电网中各个设备的布局关系，并根据所述布局关系获取目标配电网中各个设备的连接关系，以根据所述连接关系确定电气连接点的个数及每个电气连接点的位置；

拓扑关系获取模块，用于遍历所有的电气连接点，以得到与所述电气连接点相关的所有设备对象ID，以根据所述设备对象ID构建设备对象之间的拓扑关系；

拓扑图生成模块，用于根据所述设备对象之间的拓扑关系以及与每一设备对象模型对应的预设作图规则生成与所述目标配电网对应的拓扑图。

本发明另一方面还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质存储一个或多个程序，该程序被执行时实现如上述的一种配电网拓扑图的自动生成方法。

本发明另一方面还提供一种计算机设备，所述电子设备包括存储器和处理器，其中：

所述存储器用于存放计算机程序；

所述处理器用于执行所述存储器上所存放的计算机程序时，实现如上述的一种配电网拓扑图的自动生成方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施例了解到。

附图说明

图1为本发明第一实施例提出的一种配电网拓扑图的自动生成方法的流程图；

图2为本发明第一实施例提出的电气连接点示意图；

图3为本发明第一实施例中的分层绘制算法流程图；

图4为本发明第一实施例中示例的台区拓扑图；

图5为本发明第二实施例提出的一种配电网拓扑图的自动生成系统的结构示意。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干个实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，所示为本发明第一实施例中的一种配电网拓扑图的自动生成方法的流程图，应用于配电网规划平台，该方法包括步骤S01至步骤S04,其中：

步骤S01：获取构成拓扑图所需的设备对象，以构建与所述设备对象一一对应的母线模型、线路模型、开关模型、变压器模型；

需要说明的是，低压配电台区中的设备之间存在着各种拓扑关系，比如线路和开关的连接关系、变压器和线路的连接关系等，这些拓扑关系和代表各个电气元件的符号组合在一起就形成了一个复杂的“网”，这个“网”不但包含了其中各元件之间的逻辑关系，还应该包含一系列如元件的制造厂家、当前运行状态、投运日期等属性数据。在本实施例中，对低压配电台区定义如下：

式中B,L,BR,T,ED均为设备对象，分别代表母线、线路、开关、变压器及其它电力设备如电抗器等。母线又可细分为发电厂母线、变电站母线、开闭所母线、负荷母线，开关刀闸分为母联开关、出线开关、分段开关和联络开关，线路分为架空导线及电缆，变压器分为双绕组变压器及三绕组变压器。

要建立通用的网络结构模型，必须要有完备的电气设备知识表示。在面向对象技术的类的抽象理论支持下，为进一步描述电网，可将组成电网的电气设备模型统一定义为{设备名，设备ID，编码/名称，类别，关联属性，管理属性}。

模型中的“设备ID”是按照GIS开发平台的统一编码规则赋予设备的一个系统中唯一标识符；“编码/名称”是按照实际电力系统中对设备的编码/命名规则赋予设备的一个行业标识符，如断路器编码可以是106，一条线路的名称既可以是东涌线又可以编码为1046等；“类别”用于标识设备所属的具体实例，例如一条母线到底是表示变电站母线还是代表负荷母线等；“关联属性”用于指出电网中各类元件之间的逻辑连接关系；“管理属性”主要用于电网的运行维护管理，可分为安装属性和运行属性两类，其中记录了生产运行中所需的一些设备特征数据。

对于母线模型，在低压配电台区拓扑图中，根据母线安装地点的不同可将其划分为四类，分别称为发电厂母线、变电站母线、开闭所母线、负荷母线，因此，可对母线模型定义为：

B＝{BID,BCode,BType,BVRank,BState,BMP}

其中，B表示母线模型，BID表示母线对象的唯一标识符，BCode表示母线名称或电力行业编码的描述，BType表示是母线所属的类型，BVRank表示母线的电压等级，BState表示母线的当前运行状态；BMP表示与母线的运行维护相关的管理信息；

由于低压配电台区本身结构的复杂性和运行人员工作方便的需要，实际中的一条线路在图纸空间中不一定用一条直线表示，可能在考虑图形的美观、看图的方便及线路的实际走向的前提下通过多个线段的连接来表达一条完整的线路，因此，首先定义线路元的概念：EL＝{ELID，ELCode，ELType，ELVRank，ELTopo，ELMP}

其中，EL表示线路模型，ELID表示线路对象的唯一标识符，ELCode表示线路名称的描述，ELType表示线路所属的类型，ELVRank表示线路的电压等级，ELTopo表示线路元的拓扑描述信息，ELMP表示与线路的运行维护相关的管理信息；

根据线路元模型，可以得到如下的线路模型：

L＝{LCode，{ELi}，i＝1,2,3,…,n}

其中，L表示线路模型，LCode表示线路名称的描述；

开关是电网中的重要设备，网络拓扑是由开关状态所确定，开关状态的变化所引起的网络潮流分布的改变决定了网络的运行约束条件。在基于地理信息系统的基础上形成电网拓扑图时可对开关定义如下：

BR＝{BRID，BRCode，BRType，BRState，BRTopo，BRMP}

其中，BR表示开关模型，BRID开关对象的唯一标识符，BRCode表示开关名称的描述，BRType表示开关所属的类型，BRState表示开关的当前运行状态，BRTopo表示开关的拓扑描述信息，BRMP表示与开关的运行维护相关的管理信息；

变压器承担着从电气上连接几个不同电压等级的电力网络的任务，对它的图形模型可采取如下的定义：

T＝{TID，TCode，TType，Tconn，TMP}

其中，T表示变压器模型，TID表示变压器对象的唯一标识码，TCode表示变压器名称的描述，TType表示变压器所属的类型，Tconn表示变压器原副边各绕组的接线方式，TMP表示与变压器的运行维护相关的管理信息；

电网中除了上述四类主要电气元件外还有诸如接地刀闸、电抗器等其它的电力设备，对于这些设备在图纸空间中可统一定义如下

ED＝{EDID，EDCode，EDType，MP}

由于这些设备也都是无一例外的直接与线路或开关相连，它们之间的连接关系也都已存储于与其相连的线路或开关中，因此在它们的模型中也不用再定义它们之间的连接关系。

步骤S02：获取目标配电网中各个设备的布局关系，并根据所述布局关系获取目标配电网中各个设备的连接关系，以根据所述连接关系确定电气连接点的个数及每个电气连接点的位置；

具体地，在本步骤中，获取所述目标配电网中的母线信息、线路信息、开关信息、变压器信息，所述母线信息、所述线路信息、所述开关信息、所述变压器信息均包括设备数量、设备类型；

根据所述布局关系、所述设备数量以及所述设备类型获取各个设备之间的连接关系，进而确定电气连接点的数量和位置。

需要说明的是，电气设备在物理特性上都有电气接口，与外界相连时都是从电气接口进行连接，因此对于电力专业制图有必要定义图中出现的每个元件对象的电气连接点，只有在电气连接点的连接才认为设备之间是互连的，在建立设备图元对象时，其电气连接点也相应地自动定义并确定。

电气连接点的个数及每个连接点的位置随设备的不同而不同。对于固定端口元件的电气连接点定义为该元件的电气接口，在GIS平台上通过在电气接口处增加一个隐藏不可见的点对象来实现，如图2所示。对于母线等没有固定电气接口的设备，将其整个实体都定义为电气连接点；

对于有固定电气连接点的图元对象，由于电力设备都是通过逻辑上定义的电气连接点互连，因此判断元件之间的连接关系只需判断当前图元对象电气连接点与其它电气设备的相对位置关系即可。定义一阀值a，利用GIS平台的点缓冲分析功能，通过遍历整个图层的数据集可得到位于以当前元件对象电气连接点为中心的缓冲a内的所有电气连接点或其它设备图元对象，根据所得对象的不同，相应的判断方法也有所不同。

①若为电气连接点，则根据此电气连接点通过GIS平台提供的空间查询操作就可得到它所代表电气接口的设备ID，从而能够判断两者是否相连。

②若为母线、线路等可从中间打断或建立连接关系的对象，则判断连接是否合法，若合法，则根据消除误差方法的不同及位置关系的不同或将电气连接点移至其上或将线路等对象从电气连接点处打断，形成事实上的连接或直接填充连接属性。

对于不存在固定电气连接点的母线对象，由于其只能通过线路、断路器等具有固定电气连接点的对象与其它对象相连接，因此只能通过对整个母线对象执行缓冲分析，找出落于缓冲区内的电气连接点进而进行进一步的处理。

对于能够从中间打断的线路对象，如线路T接时，由于此时与其相连的对象所属的电气连接点坐标与线路当前已有的电气连接点坐标不一致，所以只能通过对线路对象进行线缓冲分析，得出邻近对象的电气连接点进行进一步的处理。

步骤S03：遍历所有的电气连接点，以得到与所述电气连接点相关的所有设备对象ID，以根据所述设备对象ID构建设备对象之间的拓扑关系；

需要指出的是，由于电气设备都是通过电气连接点互联，因此在图纸空间中遍历电气连接点中存储的连接属性就可获得设备图元之间的逻辑关系，具体为根据所述设备对象ID判断设备对象之间是否具备连接属性，若设备对象之间具备连接属性，则根据所述设备对象ID添入与同一电气连接点相连的设备对象，进而完成拓扑关系的建立。

步骤S04：根据所述设备对象之间的拓扑关系以及与每一设备对象模型对应的预设作图规则生成与所述目标配电网对应的拓扑图。

在本步骤中，采用分层绘制算法，例如台区电气接线图中，按设备与配变的远近来分层。台区配变作为第0层，直接与配变连接的低压分接箱或表箱作为第1层，依此类推。在绘图板上，同层次设备的图标按竖直方向排列，在水平方向上，层次越小的设备图层，与配变图标越接近。分层绘制的算法流程如图3所示。

结构StructEquip的属性有ID、parentID、layer、direction、name、type；分别表示该对象的ID、父结点的ID、层次、绘制方向(向左或向右)、名称、类型(表箱或者低压分接箱)，这些属性的值通过从地理图对应的数据库记录中来初始化。第1层中一半的结点direction为L(表示向左绘制)，另一半的结点direction为R(表示向右绘制)；第2层及以后的结点，其direction继续其父结点的direction值。

采用广度优先搜索，能够保证在equipToDraw数组中，同层结点在一起存放、不同层结点深度小的前、同层结点深度小的其子结点在前。

初始参数包括相邻层图标左上角之间的水平距离、同层相邻图标左上角之间的竖直距离、配变图标左上角坐标、当前已经绘制了多少对象、上一结点绘制方向、上一结点的层次、当前层已经绘制了多少对象、当前要绘制的对象的X、Y坐标。

其次，关于图元的生成，具体为：绘制和编辑不同类型的电力图元是图形系统最基础、也是最重要的功能。电力系统的图元都是由点、线、矩形、圆、文字几种基本图形组成的，利用这些基本图形可以“组装”任何一种电力系统标准的设备。

首先，实现基本图形类。这些图形都具有自己的各种属性和数据，如大小、形状、位置等；也具有自己的各种行为，如绘制、移动、旋转、缩放、复制、删除等。各图形间虽不相同，但可以从它们中抽象出部分共同的基本属性和共同的行为。所以在表示这些图形前，先建立一个所有图形类的基类DrawObject来描述这些图形的共同属性和行为，然后根据每种图形的特点及系统的要求，利用类的继承和派生的特点，从图形基类里派生出具体图形类(DrawPoint、DrawLine、DrawRectangle、DrawEllepse、DrawText)，根据需要定义自己特有的属性和行为。这种方法将数据与操作封装在一起，大大简化了编程过程。需要强调的是，在系统中，基本图形都是由其对应的控制点绘制出来的，对图形的操作就是对这些控制点的操作，这些点又称为路径点，图形的轮廓称为路径。

然后，由这些基本图形生成所需要的电力设备。考虑引入中间类DrawMergeObject，将基本图形类对象封装成电力图元。这个类采用合并路径的方法将基本图形进行“合并”，同时重写基本方法实现整体的功能。合并后，原来图形不作为单个个体存在，所有图形的路径点合并后放在一个数组里，整体作为一个电气图元，其轮廓表现为一条路径。

另外，对于复杂的电力设备如环网柜等，其作为一种图标，内部又含有其他图标(如开关、刀闸)，同时要求这些图标在特定情况下的相对独立性，即可以单独选择一个内部开关或刀闸操作。此时引进另外一个中间类DrawBind Object将基本图形和图标(DrawMergeObject类)“绑定”。“绑定”的实质是将这些图形和图标封装在一个列表中，列表中的所有图元都被赋予一个标识这个绑定集合的属性，使得这些图形和图标既可以对外呈现出不同的状态，又含有作为一个“整体”的标志。通过判断当前的操作需要这个“整体”做出何种响应决定是否忽略这个标志。当需要整体移动时，启用这个标志，点击图标的任何部分都将选中所有内部元件；当要操作某个内部开关时，关闭这个标志，仅仅可以选择单个元件。

进一步地，当发生了设备的增加、删除以后，要能够自动反映到该台区的电气接线图中。而此时的电气接线图，可能已经在自动生成的基础上，经过了若干修改(例如手工增加了某些标注信息、图标的相对位置已经发生了某些变化)。因此用户希望能够在电气接线图不作很大的修改的前提下，将删除的设备从图中去掉，将新增的设备放置到图上合适的位置。

首先，可以对该台区电气接线图进行遍历，找出不在该台区地理图上的设备，以及接线方式发生了变化的设备，将其从电气图上删除(同时删除相应连接线和文字)，然后，将配变为父结点，进行如下操作即可完成增量绘制：

(1)从地理图表达的连接关系中，查找该父结点的直接子结点。

(2)与电气图对比，发现有电气图上不存在的设备，就在电气图上将该设备的图标增加到该父结点的子结点图标的最下方，并向下移动同层结点保证不发生重叠。

(3)将步骤(1)中找到的子结点作为父结点，再从步骤(1)开始递归执行，直到遍历所有的结点。

(4)完成上述3个步骤后，所有在地理图上新增加的设备已经绘制在电气接线图上了。

(5)再进行图标居中对齐调整、绘制文字、绘制连接线、自动缩放到全屏幕显示等步骤，都与前述自动绘制的方法类似，只不过文字和连接线只绘制新增对象的。

经过如上处理，基本上能够在较少改变原来的电气接线图的情况下，自动绘制出最新的电气接线图。

此外，关于图标调整算法，图标对齐调整要达到的效果是使每一父结点的所有子结点图标所占据区域的集合，与该父结点图标水平居中对齐。该算法原则如下：

(1)从深度较深的层开始调整，调整完了一层后再调整上一层；但最后一层结点暂时不调整(因为最后一层结点只需要在第3步中跟随父结点进行调整)；

(2)同一层的结点，先调整纵坐标小的，再调整纵坐标大的。

(3)在调整某层结点时，如果某个结点需要向上移动，则同层所有结点都向上移动相同距离，且纵坐标小于此结点的同层结点移动时要同步移动他们的直接及间接子结点(因为这些子结点相对它们的父结点位置已经调整好了)。

(4)在调整某层结点时，如果某个结点需要向下移动，则同层所有纵坐标大于此结点的结点都向下移动，但是不移动他们的子结点(因为这些子结点相对于他们父结点的位置还没有调整好)。

上述原则，其核心思想是以子结点所占区域的位置为依据来移动父结点；如果父子结点相对位置调整好了，则移动父结点时要同步移动其子结点。

根据上述拓扑图生成算法，对某一台区进行拓扑图绘制，其图形如图4所示。

进一步地，在本发明一些可选的实施例中，利用母线模型构成拓扑图时，具体规则为：(1)在不同类型的图中，母线代表不同的设备。厂站接线图中，一个母线图元可以代表现实世界中的一条母线，但在配网接线图中一条母线可抽象成为一个实际的变电站或开闭所等；(2)如果在己有的母线图元上增加母联开关，则系统自动在添加开关处将该母线分割为两个母线图元，同时与母联开关的逻辑连接关系也将被自动记入母联开关的连接属性中；

(3)在生成母线时，将生成的母线看作图纸空间中的一个线对象；

(4)由于同一条母线上可以连接不定数目的多条出线，因此母线模型中不方便设置记录连接关系的连接属性，在分析时要用到的母线与其它元件之间的连接关系可从与其相联的出线开关、母联开关或线路中获得。

进一步地，在本发明一些可选的实施例中，利用线路元构成拓扑图时，具体规则为：(1)一个线路元可以表示一条实际线路或线路上的一段；

(2)如果在己有的线路元上添加新的开关元件，则系统自动将这个线路元分割为两个新的线路元并分配新的ID号，同时会在线路元、开关的连接属性中分别记录新的连接信息；

(3)线路元不允许两端同时悬空，因为这在现实世界中是不存在的。这种情况出现时应给予适当地提示，它只可能出现一端悬空、与其它线路元相连、与某些母线相连或与开关相连这四种情况。

进一步地，在本发明一些可选的实施例中，形成拓扑图时，定义开关的规则为：

(1)在已经存在的开关上添加一条线路或母线，则自动将线路或母线打断，形成两个新的对象并同时记录三者之间的连接关系，将开关添加到线路或母线对象上时也作同样处理；

(2)开关不可能一端或两端都悬空，由于其为两端口元件，必须有两个电气对象与其相连接，与多于两个对象相连时也是不可能的，因此，在填充开关拓扑关系时当非法情况出现时能够进行检测并给以适当的提醒。

进一步地，在本发明一些可选的实施例中，当利用变压器形成拓扑图时，具体规则为：(1)变压器为两端口或三端口元件，因此最多能够与三个电气对象直接相连；

(2)变压器不可能直接与母线相连，必须通过断路器，这样才符合现实世界中的情况，因此在改变与变压器直接相连接的电气元件的连接属性时应进行合法性检测。

综上，根据上述的一种配电网拓扑图的自动生成方法，通过设计一种新型的自动生成拓扑图的方式，以取代传统采用人工绘制拓扑图的方式，极大地提高了配电网拓扑图的绘制效率，降低了绘制成本。具体为，首先获取绘制拓扑图所需的设备对象，以定义与每种设备对象分别对应的设备对象模型，而后再获取目标配电网中各个设备的布局关系，进而根据布局关系获取目标配电网中包含的所有设备之间的连接关系，进而根据连接关系确定电气连接点的数量以及各个电气连接点的位置，而后遍历所有的电气连接点，以得到设备对象ID，进而构建出设备对象之间的拓扑关系，有利于提高绘制准确率，而后再基于该拓扑关系以及预设作图规则生成拓扑图，无需人工进行手动绘制，解决了传统绘制拓扑图的方式带来的效率较低的问题。

请参阅图5，所示为本发明第二实施例中的一种配电网拓扑图的自动生成系统的结构示意图，该系统包括：

模型构建模块10，用于获取构成拓扑图所需的设备对象，以构建与所述设备对象一一对应的母线模型、线路模型、开关模型、变压器模型；

连接关系获取模块20，用于获取目标配电网中各个设备的布局关系，并根据所述布局关系获取目标配电网中各个设备的连接关系，以根据所述连接关系确定电气连接点的个数及每个电气连接点的位置；

拓扑关系获取模块30，用于遍历所有的电气连接点，以得到与所述电气连接点相关的所有设备对象ID，以根据所述设备对象ID构建设备对象之间的拓扑关系；

拓扑图生成模块40，用于根据所述设备对象之间的拓扑关系以及与每一设备对象模型对应的预设作图规则生成与所述目标配电网对应的拓扑图。

进一步地，在本发明一些可选的实施例中，所述系统还包括：

电气连接点遍历执行模块，用于定义一阀值a，利用GIS平台的点缓冲分析功能，通过遍历整个图层的数据集得到位于以当前设备对象电气连接点为中心的缓冲a内的所有电气连接点或其它设备对象；

连接关系检测模块，用于若所得对象为电气连接点，则通过GIS平台提供的空间查询操作得到与所述电气连接点代表的电气接口的设备对象ID，以判断所述设备对象ID是否与所得对象相连；

若所得对象为母线或线路，则判断连接是否合法，若合法，则将电气连接点移至其上以使其具备连接属性；或者，将母线或线路从电气连接点处打断。

本发明另一方面还提出可读存储介质，其上存储有一个或多个程序，该程序给处理器执行时实现上述的一种配电网拓扑图的自动生成方法。

本发明另一方面还提出一种计算机设备，包括存储器和处理器，其中存储器用于存放计算机程序，处理器用于执行存储器上所存放的计算机程序，以实现上述的一种配电网拓扑图的自动生成方法。

本领域技术人员可以理解，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或它们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种配电网拓扑图的自动生成方法，应用于配电网规划平台，其特征在于，所述方法包括：获取构成拓扑图所需的设备对象，以构建与所述设备对象一一对应的母线模型、线路模型、开关模型、变压器模型；

获取目标配电网中各个设备的布局关系，并根据所述布局关系获取目标配电网中各个设备的连接关系，以根据所述连接关系确定电气连接点的个数及每个电气连接点的位置；

遍历所有的电气连接点，以得到与所述电气连接点相关的所有设备对象ID，以根据所述设备对象ID构建设备对象之间的拓扑关系；

根据所述设备对象之间的拓扑关系以及与每一设备对象模型对应的预设作图规则生成与所述目标配电网对应的拓扑图。

2.根据权利要求1所述的一种配电网拓扑图的自动生成方法，其特征在于，所述获取构成拓扑图所需的设备对象，以构建与所述设备对象一一对应的母线模型、线路模型、开关模型、变压器模型的步骤包括：

根据以下公式定义所述母线模型：

B＝{BID,BCode,BType,BVRank,BState,BMP}

其中，B表示母线模型，BID表示母线对象的唯一标识符，BCode表示母线名称或电力行业编码的描述，BType表示是母线所属的类型，BVRank表示母线的电压等级，BState表示母线的当前运行状态；BMP表示与母线的运行维护相关的管理信息；

根据以下公式定义所述线路元模型：

EL＝{ELID，ELCode，ELType，ELVRank，ELTopo，ELMP}

其中，EL表示线路元模型，ELID表示线路对象的唯一标识符，ELCode表示线路元名称的描述，ELType表示线路元所属的类型，ELVRank表示线路元的电压等级，ELTopo表示线路元的拓扑描述信息，ELMP表示与线路的运行维护相关的管理信息；

根据以下公式定义线路模型：

L＝{LCode，{ELi}，i＝1,2,3,…,n}

其中，L表示线路模型，LCode表示线路名称的描述；

根据以下公式定义所述开关模型：

BR＝{BRID，BRCode，BRType，BRState，BRTopo，BRMP}

其中，BR表示开关模型，BRID开关对象的唯一标识符，BRCode表示开关名称的描述，BRType表示开关所属的类型，BRState表示开关的当前运行状态，BRTopo表示开关的拓扑描述信息，BRMP表示与开关的运行维护相关的管理信息；

根据以下公式定义所述变压器模型：

T＝{TID，TCode，TType，Tconn，TMP}

其中，T表示变压器模型，TID表示变压器对象的唯一标识码，TCode表示变压器名称的描述，TType表示变压器所属的类型，Tconn表示变压器原副边各绕组的接线方式，TMP表示与变压器的运行维护相关的管理信息。

3.根据权利要求2所述的一种配电网拓扑图的自动生成方法，其特征在于，所述获取目标配电网中各个设备的布局关系，并根据所述布局关系获取目标配电网中各个设备的连接关系，以根据所述连接关系确定电气连接点的个数及每个电气连接点的位置的步骤包括：

获取所述目标配电网中的母线信息、线路信息、开关信息、变压器信息，所述母线信息、所述线路信息、所述开关信息、所述变压器信息均包括设备数量、设备类型；

根据所述布局关系、所述设备数量以及所述设备类型获取各个设备之间的连接关系。

4.根据权利要求3所述的一种配电网拓扑图的自动生成方法，其特征在于，所述遍历所有的电气连接点，以得到与所述电气连接点相关的所有设备对象ID，以根据所述设备对象ID构建设备对象之间的拓扑关系的步骤包括：

根据所述设备对象ID判断设备对象之间是否具备连接属性，若设备对象之间具备连接属性，则根据所述设备对象ID添入与同一电气连接点相连的设备对象。

5.根据权利要求3所述的一种配电网拓扑图的自动生成方法，其特征在于，所述根据所述布局关系、所述设备数量以及所述设备类型获取各个设备之间的连接关系的步骤之后还包括：定义一阀值a，利用GIS平台的点缓冲分析功能，通过遍历整个图层的数据集得到位于以当前设备对象电气连接点为中心的缓冲a内的所有电气连接点或其它设备对象；

若所得对象为电气连接点，则通过GIS平台提供的空间查询操作得到与所述电气连接点代表的电气接口的设备对象ID，以判断所述设备对象ID是否与所得对象相连；

若所得对象为母线或线路，则判断连接是否合法，若合法，则将电气连接点移至其上以使其具备连接属性；或者，将母线或线路从电气连接点处打断。

6.根据权利要求4所述的一种配电网拓扑图的自动生成方法，其特征在于，所述根据所述设备对象之间的拓扑关系以及与每一设备对象模型对应的预设作图规则生成与所述目标配电网对应的拓扑图的步骤包括：

与所述母线模型对应的预设作图规则为：

以一个母线图元表示一条母线，当在所述母线图元上增加母联开关时，将该母线分割为两个母线图元，并将与母联开关的连接关系也将记入母联开关的连接属性中；

与所述线路模型对应的预设作图规则为：

若在己有的线路元上添加新的开关元件，则将线路元分割为两个新的线路元并分配新的ID号，同时在线路元、开关的连接属性中分别记录新的连接信息。

7.根据权利要求4所述的一种配电网拓扑图的自动生成方法，其特征在于，所述根据所述设备对象之间的拓扑关系以及与每一设备对象模型对应的预设作图规则生成与所述目标配电网对应的拓扑图的步骤包括：

与所述开关模型对应的预设作图规则为：

若在已经存在的开关上添加一条线路或母线时，则将线路或母线打断，以形成两个新的对象并同时记录三者之间的连接关系；

设定与开关相连的设备对象包括两个，若超过两个相连对象或大于两个相连对象，则为不合法。

8.一种配电网拓扑图的自动生成系统，其特征在于，所述系统包括：

模型构建模块，用于获取构成拓扑图所需的设备对象，以构建与所述设备对象一一对应的母线模型、线路模型、开关模型、变压器模型；

连接关系获取模块，用于获取目标配电网中各个设备的布局关系，并根据所述布局关系获取目标配电网中各个设备的连接关系，以根据所述连接关系确定电气连接点的个数及每个电气连接点的位置；

拓扑关系获取模块，用于遍历所有的电气连接点，以得到与所述电气连接点相关的所有设备对象ID，以根据所述设备对象ID构建设备对象之间的拓扑关系；

拓扑图生成模块，用于根据所述设备对象之间的拓扑关系以及与每一设备对象模型对应的预设作图规则生成与所述目标配电网对应的拓扑图。

9.一种计算机设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至7任一项所述的方法。

10.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的方法。