[發(fā)明專利]基于虛擬節(jié)點的電網(wǎng)單線圖自動布局方法

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• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112883524A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李學(xué)平;王耀堃;閆昱清
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06Q50/06;G06F113/04
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11474
• 代理人: 韓燕

本發(fā)明提供了一種基于虛擬節(jié)點的電網(wǎng)單線圖自動布局方法，該方法包括：讀取電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，獲取所有節(jié)點、線路集合，應(yīng)用第一次差分進化算法對所有節(jié)點線路進行第一階段布局得到初始布局圖，并應(yīng)用第二次差分進化算法進行第二階段布局中主區(qū)域的優(yōu)化布局，基于虛擬節(jié)點坐標(biāo)確定虛擬區(qū)域的范圍，應(yīng)用第三次差分進化算法，進行第二階段布局中虛擬區(qū)域的布局，在每個虛擬節(jié)點對應(yīng)的虛擬區(qū)域范圍分別布局，得到每個節(jié)點的坐標(biāo)，完成電網(wǎng)單線圖的自動布局。本發(fā)明應(yīng)用差分進化算法，采用綜合布局和走線方式，在目標(biāo)函數(shù)中引入懲罰項，有效解決了環(huán)狀帶輻射電網(wǎng)單線圖自動布局問題，并通過引入虛擬節(jié)點，能更準(zhǔn)確且快速地完成單線圖自動布局。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電網(wǎng)單線圖自動布局技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于虛擬節(jié)點的電網(wǎng)單線圖自動布局方法。

背景技術(shù)

電網(wǎng)單線圖將電網(wǎng)拓?fù)湟詧D形的形式清晰展現(xiàn)，為電力工程師提供更直觀的圖形，在電網(wǎng)監(jiān)控、分析中發(fā)揮著重要作用。隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，環(huán)網(wǎng)帶輻射結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)對單線圖提出了更高的要求。電網(wǎng)單線圖分為輸電網(wǎng)單線圖和配電網(wǎng)單線圖。

在輸電網(wǎng)方面，“橫平豎直”是目前單線圖布局的主流方式，以往的研究中，有的采用折線的連線方式實現(xiàn)變電站之間的連接；有的針對調(diào)度大屏潮流，利用模擬退火法尋求全局最優(yōu)；有的將輸電網(wǎng)的自動布局轉(zhuǎn)化為QAP問題，運用蟻群算法實現(xiàn)實時布局；有的應(yīng)用模擬退火算法將組元圖形進行優(yōu)化。但大部分在網(wǎng)格中布局，適合輸電網(wǎng)應(yīng)用于調(diào)度大屏進行監(jiān)控、調(diào)度；而固定網(wǎng)格的布局，一般先布局再走線，這對于節(jié)點比較多的電網(wǎng)很難避免線路交叉現(xiàn)象。

在配電網(wǎng)方面，其單線圖研究中一般不設(shè)定固定坐標(biāo)，以往研究中，有的生成以變電站為中心的輻射狀配電網(wǎng)單線圖，并對布局進行美化最終形成分布均勻美觀的單線圖，但在多環(huán)帶輻射電網(wǎng)中并無中心變電站；有的生成以輻射網(wǎng)為主帶環(huán)狀結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)單線圖，但布局嚴(yán)重依賴初始布局；有的在輻射狀電網(wǎng)中通過先確定主干線來獲得良好的單線圖，但對無主干線的環(huán)狀帶輻射結(jié)構(gòu)配網(wǎng)顯然不適用；有的先對拓?fù)溥M行化簡，導(dǎo)致生成的單線圖與實際不符；有的優(yōu)化時加入地理坐標(biāo)，此時算法的可應(yīng)用性被地理坐標(biāo)是否能獲取限制。

綜上，對大電網(wǎng)分解成小部分單獨布局，不適合多環(huán)內(nèi)部連接緊密難分解電網(wǎng)；采用多層分布方法使節(jié)點分布趨近均勻，但視覺效果差且計算復(fù)雜，層內(nèi)交叉現(xiàn)象嚴(yán)重；而在沒有地理信息的情況下，對于環(huán)狀帶輻射電網(wǎng)，若進行整體優(yōu)化，輻射節(jié)點坐標(biāo)部分又很難同步變化，不可避免地與環(huán)狀網(wǎng)產(chǎn)生交叉線路，影響布局的美觀性。因此，尋求一種用于解決電網(wǎng)單線圖自動布局問題且能夠避免環(huán)網(wǎng)輻射網(wǎng)之間的交叉和重疊并生成電網(wǎng)單線圖的方法是十分迫切且必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，基于虛擬節(jié)點，提出一種電網(wǎng)單線圖自動布局方法。該方法包括讀取電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，獲取所有節(jié)點、線路集合，應(yīng)用第一次差分進化算法對所有節(jié)點線路進行第一階段布局得到初始布局圖，并應(yīng)用第二次差分進化算法進行第二階段布局中主區(qū)域的優(yōu)化布局，基于虛擬節(jié)點坐標(biāo)確定虛擬區(qū)域的范圍，應(yīng)用第三次差分進化算法，進行第二階段布局中虛擬區(qū)域的布局，在每個虛擬節(jié)點對應(yīng)的虛擬區(qū)域范圍分別布局，得到每個節(jié)點的坐標(biāo)，完成電網(wǎng)單線圖的自動布局。本發(fā)明應(yīng)用差分進化算法，采用綜合布局和走線方式，在目標(biāo)函數(shù)中引入懲罰項，有效解決了環(huán)狀帶輻射電網(wǎng)單線圖自動布局問題，并通過引入虛擬節(jié)點，可更準(zhǔn)確且較快速地完成單線圖自動布局。

本發(fā)明提供一種基于虛擬節(jié)點的電網(wǎng)單線圖自動布局方法，所述方法包括以下步驟：

S1、獲取初始布局圖：讀取電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，獲取所有節(jié)點、線路集合，應(yīng)用第一次差分進化算法對所有節(jié)點線路進行第一階段布局得到初始布局圖；

S2、進行主區(qū)域優(yōu)化布局：基于初始布局圖，應(yīng)用第二次差分進化算法進行第二階段布局中主區(qū)域的優(yōu)化布局，布局涉及到環(huán)網(wǎng)節(jié)點的線路、虛擬節(jié)點、虛擬線路；所述步驟S2中的第二次差分進化算法具體包括以下步驟：