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基于虚拟关联能量的电网潮流图厂站节点排布方法

xiaoxiao2020-07-22  1

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基于虚拟关联能量的电网潮流图厂站节点排布方法
【专利摘要】基于虚拟关联能量的电网潮流图厂站节点排布方法,涉及一种节点排布方法。目前,输电网的节点自动布局方法有遗传算法、模拟退火算法和各种启发式算法,不能兼顾处理时间、准确性和稳定性。本发明包括以下步骤:获取需要布局的所有厂站节点;检查每两个节点之间是否存在线路;随机产生所有节点的坐标;设定节点遍历计数;计算相邻节点之间的虚拟能量值;检查虚拟能量值是否小于设定值,如果是处理下一节点;否则修正坐标,并计算虚拟能量值;当节点计数大于设定值时结束,输出自动排布结果。本技术方案能以较小的计算复杂度完成厂站节点的位置优化,在极短的时间内对电网抽象图结构进行优化。
【专利说明】基于虚拟关联能量的电网潮流图厂站节点排布方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种节点排布方法。
【背景技术】
[0002]迄今为止,大量的输电网厂站结构都是由调度人员手工绘制。手工绘制输电网厂站布局有以下优势:
[0003]1、布局符合调度人员的使用习惯
[0004]2、厂站布局在兼顾地理位置的情况下完成结构的抽象
[0005]但是,由于输电网节点数不断增大,手工绘制已经成为一项无法完成的工作。于是,就非常有必要设计一种自动布局方法,能够以较快的速度,完成原来需要调度人员完成的工作。
[0006]在输电网的节点自动布局问题中,现在的自动布局方法有遗传算法、模拟退火算法和各种启发式算法。基于遗传算法、模拟退火算法的自动布局方法需要I小时至20小时的计算时间,而且并不保证求得逼近最优解的较优解,而各类启发式算法尽管计算速度较快,但是很容易使得目标函数陷入局部极值点而无法跳出,给优化过程带来难以处理的情况。

【发明内容】

[0007]本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进,提供基于虚拟关联能量的电网潮流图厂站节点排布方法,以达到排布速度快,过程可见的目的。为此,本发明采取以下技术方案。
[0008]基于虚拟关联能量的电网潮流图厂站节点排布方法,其特征在于包括以下步骤:
[0009]I)从电网数据库获取需要布局的所有厂站节点,共计η个节点,节点集合记为Ni ;
[0010]2)检查每两个节点Ni和Nj之间是否存在线路,如果存在则设定为Li j,如果不存在则该Lij不存在;
[0011]3)随机产生所有节点的X坐标和y坐标,记为Ni (x,y);其中x和y为设定范围内的整数;
[0012]4)设定节点遍历计数i = I ;
[0013]5)设定节点遍历计数j = i+1 ;
[0014]6)计算Ni和Nj之间的虚拟能量值Pij ;计算方式为:取节点Ni的x坐标Nix与y坐标Niy,取节点Nj的X坐标Njx与y坐标Njy ;如果Lij不存在,则Pij = O ;如果Lij存在,贝丨J Pij = 5/ ((Nix-Njx) * (Nix-Njx) + (Niy-Njy) * (Niy-Njy));
[0015]7)检查Pij是否小于设定值Pmin,如果是则跳转至第九步;
[0016]8)修正Ni和Nj的X坐标和y坐标,并跳转至第六步;修正坐标方法为:
[0017]Nix = Nix+Rand(Pij*Abs(Nix-Njx));[0018]Niy = Niy+Rand(Pij*Abs(Niy-Njy));
[0019]Njx = Njx+Rand(Pij*Abs(Nix-Njx));
[0020]Njy = Njy+Rand(Pij*Abs(Niy-Njy));
[0021]其中,Rand(x)函数为一个取随机数的函数,返回值范围为[_x.+x]之间的满足平均分布要求的随机浮点数;Abs(x)函数为取绝对值的函数,返回值为输入参数X的绝对值;
[0022]9)设置 j = j+1 ;
[0023]10)判断j〈n,如果是则跳转至第六步;
[0024]11)设置 i = i+1;
[0025]12)判断i〈n,如果是则跳转至第五步;
[0026]13)输出自动排布结果,即所有节点的X和y坐标。
[0027]本技术方案通过两两节点间的遍历计算与修正,能以较小的计算复杂度完成厂站节点的位置优化。
[0028]作为对上述技术方案的进一步完善和补充,本发明还包括以下附加技术特征。
[0029]所述的设定值Pmin为0.01。
[0030]X和y的取值范围为-1000至1000之间的整数。
[0031]还包括输出步骤,将每次计算的动态结果保存为标准显示数据格式,并根据调度人员选择排布的节点和线路显示矢量图。
[0032]有益效果:本技术方案通过两两节点间的遍历计算与修正,能以较小的计算复杂度完成厂站节点的位置优化,在极短的时间内对电网抽象图结构进行优化,使得交叉点数目逼近理论最小数,且满足“最短的连接线、最少的交叉、电网厂站均匀分布”的原则。
【专利附图】

【附图说明】
[0033]图1是本发明流程图。
【具体实施方式】
[0034]以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
[0035]配网馈线自动布局包括:
[0036]1、基于节点连接权重距离分段优化的自适应排布算法
[0037]该算法将所有参与布线的节点与线路作为整体单元对待,在高维欧几里得空间中依据节点相关性进行最小化空间位置优化,以较快的速度逼近理想无相交拓扑结构,并以多直线排列最优修正为保障,将其结构缩略至二维平面,完成全局优化。该算法使本系统具备了全网优化能力,并能智能设定节点与线路位置,达到理想的显示结果。
[0038]2、智能交叉线剔除功能与多层节点的子图自动聚类算法
[0039]该功能自动完成全节点平面完全对偶图的拓扑关系,依据节点间关联度统计结果进行多层子图分离,在对子图完成快速收敛的基础上并根据差分距离完成自动聚类。在完成聚类的同时判别全网线路的可剔除性,形成最小可剔除线路集。该技术使本系统所优化的全局走线结果具备逼近理论最优解的能力,并能给用户提供较为详细的线路剔除建议。
[0040]3、K级相邻节点智能显示算法[0041]为更好的辅助设计人员分析单个节点及其K级相邻节点的模型特征,给出从指定节点开始的K级相邻节点的树形显示功能,将I级相连节点放在第一层,将2级相连节点放在第二层……,并在树形显示中完成全局优化,实现线路交叉逼近理论最优。设定选中的I个厂站为原始节点,将与该厂站相连距离为I的所有厂站列为第一层关联厂站,与该厂站相连举例为2的所有厂站列为第二层关联厂站,一次类推至第K层厂站,采用Sugiyama分层算法,强制指定每一层的设定节点,将连接显示为类树形节点,并优化所有的连接,使得计算速度更快,相交点更少。该技术能有效的提高针对单一厂站的连接性分析效率,帮助分析人员快速的查找针对当前厂站的所有电网管理性问题。
[0042]4、渐增式抽象图智能插入
[0043]在全局优化的基础上,固定原有节点与线路排布的相对位置,增加新的节点与线路,并将这些新加入的元素以渐增式的方法加入到原有全局图中,尽量做到不影响原有布局相对位置,提高设计人员的搜索效率。
[0044]在原有全局优化的布局抽象图上,根据其原有电网模型,分析新增模型所添加的厂站集合和线路集合。在合理部分增加新增厂站,保证其位置在与其连接的所有连接节点的中间位置,并自动连接新增加的线路。若增加新厂站有困难,则自动缩放原有拓扑相对位置,搜索适合的放置位置。
[0045]其中,如图1所示,基于虚拟关联能量的电网潮流图厂站节点排布方法包括以下步骤:
[0046]I)从电网数据 库获取需要布局的所有厂站节点,共计η个节点,节点集合记为Ni ;
[0047]2)检查每两个节点Ni和Nj之间是否存在线路,如果存在则设定为Li j,如果不存在则该Lij不存在;
[0048]3)随机产生所有节点的X坐标和y坐标,记为Ni (X,y);其中x和y的取值范围为-1000至1000之间的整数;
[0049]4)设定节点遍历计数i = I ;
[0050]5)设定节点遍历计数j = i+1 ;
[0051]6)计算Ni和Nj之间的虚拟能量值Pij ;计算方式为:取节点Ni的x坐标Nix与y坐标Niy,取节点Nj的X坐标Njx与y坐标Njy ;如果Lij不存在,则Pij = O ;如果Lij存在,贝丨J Pij = 5/ ((Nix-Njx) * (Nix-Njx) + (Niy-Njy) * (Niy-Njy));
[0052]7)检查Pij是否小于设定值0.01,如果是则跳转至第九步;
[0053]8)修正Ni和Nj的X坐标和Y坐标,并跳转至第六步;修正坐标方法为:
[0054]Nix = Nix+Rand(Pij*Abs(Nix-Njx));
[0055]Niy = Niy+Rand(Pij*Abs(Niy-Njy));
[0056]Njx = Njx+Rand(Pij*Abs(Nix-Njx));
[0057]Njy = Njy+Rand(Pij*Abs(Niy-Njy));
[0058]其中,Rand(x)函数为一个取随机数的函数,返回值范围为[_x.+x]之间的满足平均分布要求的随机浮点数;Abs(x)函数为取绝对值的函数,返回值为输入参数X的绝对值;
[0059]9)设置 j = j+1[0060]10)判断j〈n,如果是则跳转至第六步;
[0061]11)设置 i = i+1
[0062]12)判断i〈n,如果是则跳转至第五步;
[0063]13)输出自动排布结果,即所有节点的X和y坐标;
[0064]14)将每次计算的动态结果保存为标准显示数据格式,并根据调度人员选择排布的节点和线路显示矢量图。
[0065]本技术方案根据电网模型自动生成系统图,具备自动设计节点位置与线路排布的全局优化功能,实现直角走线、类直角走线或曲线走线等走线方式,在无边界限定情况下逼近理论最好解,即实现走线交点最少。
[0066]以上图1所示的基于虚拟关联能量的电网潮流图厂站节点排布方法是本发明的具体实施例,已经体现出本发明实质性特点和进步,可根据实际的使用需要,在本发明的启示下,对其进行形状、结构等方面的等同修改,均在本方案的保护范围之列。
【权利要求】
1.基于虚拟关联能量的电网潮流图厂站节点排布方法,其特征在于包括以下步骤: 1)从电网数据库获取需要布局的所有厂站节点,共计η个节点,节点集合记为Ni; 2)检查每两个节点Ni和Nj之间是否存在线路,如果存在则设定为Lij,如果不存在则该Lij不存在; 3)随机产生所有节点的X坐标和y坐标,记为Ni(x,y);其中x和y为设定范围内的整数; 4)设定节点遍历计数i= I ; 5)设定节点遍历计数j= i+1 ; 6)计算Ni和Nj之间的虚拟能量值Pij;计算方式为:取节点Ni的x坐标Nix与y坐标Niy,取节点Nj的X坐标Njx与y坐标Njy ;如果Lij不存在,则Pij = O ;如果Lij存在,则 Pij = 5/((Nix-Njx) * (Nix-Njx) + (Niy-Njy) * (Niy-Njy)); 7)检查Pij是否小于设定值Pmin,如果是则跳转至第九步; 8)修正Ni和Nj的X坐标和Y坐标,并跳转至第六步;修正坐标方法为:
Nix = Nix+Rand(Pij*Abs(Nix-Njx));
Niy = Niy+Rand(Pij*Abs(Niy-Njy));
Njx = Njx+Rand(Pij*Abs(Nix-Njx));
Njy = Njy+Rand(Pij*Abs(Niy-Njy)); 其中,Rand(x)函数为一个取随机数的函数,返回值范围为[_x.+x]之间的满足平均分布要求的随机浮点数;Abs(x)函数为取绝对值的函数,返回值为输入参数X的绝对值; 9)设置j = j+1 ; 10)判断j〈n,如果是则跳转至第六步; 11)设置i = i+1 ; 12)判断i〈n,如果是则跳转至第五步; 13)输出自动排布结果,即所有节点的X和y坐标。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟关联能量的电网潮流图厂站节点排布方法,其特征在于:所述的设定值Pmin为0.01。
3.根据权利要求1所述的基于虚拟关联能量的电网潮流图厂站节点排布方法,其特征在于=X和y的取值范围为-1000至1000之间的整数。
4.根据权利要求1所述的基于虚拟关联能量的电网潮流图厂站节点排布方法,其特征在于:还包括输出步骤,将每次计算的动态结果保存为标准显示数据格式,并根据调度人员选择排布的节点和线路显示矢量图。
【文档编号】G06F17/30GK103927377SQ201410175040
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】徐光年, 叶宇清, 朱建富, 朱胜宏, 黄竹志, 黄建伟, 朱升涛, 舒能文, 顾卫华, 宓均良, 潘克勤, 王奇, 储建新, 吴芳琳, 干玉成, 钱锋强, 刘群, 徐张健 申请人:国网浙江海盐县供电公司, 国网浙江省电力公司嘉兴供电公司, 国家电网公司

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