省級(jí)電網(wǎng)均勻圖的快速自動(dòng)生成算法研究.pdf

1、省級(jí)輸電網(wǎng)地理接線圖能清楚地反映出全省220kV及以上的變電站和線路的拓?fù)溥B接情況，是電網(wǎng)設(shè)計(jì)、規(guī)劃、運(yùn)檢、調(diào)度等部門經(jīng)常使用的一種圖紙，也是生產(chǎn)管理、實(shí)時(shí)調(diào)度等系統(tǒng)經(jīng)常使用的可視化監(jiān)控界面的底圖。一般情況下，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)比偏遠(yuǎn)山區(qū)或經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)負(fù)荷更加集中，變電站分布密集，線路交錯(cuò)，若按照地理坐標(biāo)信息展示的省級(jí)電網(wǎng)接線圖，不能很好地用于電網(wǎng)的相關(guān)分析。因此，電網(wǎng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行、調(diào)度部門就提出了輸電網(wǎng)地理均勻圖的需求。
　　此外，電

2、網(wǎng)信息的可視化技術(shù)正在成為電力系統(tǒng)智能化領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。伴隨電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，采用手工繪制電網(wǎng)均勻接線圖紙的方法已經(jīng)難以滿足電網(wǎng)調(diào)度部門的需求。因此，借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)快速實(shí)現(xiàn)一幅交叉點(diǎn)少、布局均勻、結(jié)構(gòu)清晰的輸電網(wǎng)均勻接線圖自動(dòng)生成具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文針對(duì)快速自動(dòng)生成省級(jí)輸電網(wǎng)均勻接線圖問題，做了以下幾點(diǎn)工作和創(chuàng)新：
　　首先，本文分析了輸電網(wǎng)均勻圖自動(dòng)布局的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，簡(jiǎn)要介紹了基于CIM的電力系統(tǒng)

3、數(shù)據(jù)模型描述語言E，并對(duì)E語言文件的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)作了研究和分析。文中還闡述了可擴(kuò)展矢量圖形技術(shù)SVG的概念，研究了SVG的特性和優(yōu)點(diǎn)。另外，簡(jiǎn)單介紹了力導(dǎo)向(Force-directed)算法以及幾種基于力學(xué)模型的相關(guān)布局算法，力導(dǎo)向算法是圖布局算法中使用較為廣泛的，是一類計(jì)算簡(jiǎn)單無向圖的最靈活的算法布局。
　　其次，學(xué)習(xí)和研究了相關(guān)的布局理論，從而為布局問題的求解奠定了理論基礎(chǔ)。布局問題在實(shí)踐中應(yīng)用極為廣泛，但求解很難，先簡(jiǎn)單介紹

4、布局問題求解的一些特性，然后介紹了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外各種針對(duì)布局問題的算法。為深入、準(zhǔn)確地理解圖的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，客觀評(píng)價(jià)圖布局的優(yōu)劣，文中還提出了量化的均勻圖布局評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
　　再次，文中提出了省級(jí)電網(wǎng)均勻圖自動(dòng)生成的算法和步驟。為滿足省級(jí)輸電網(wǎng)均勻圖快速生成的要求，本文提出了改進(jìn)F&R(Fruchterman and Reingold)力導(dǎo)向算法。主要有以下四點(diǎn)改進(jìn)：（1）采用質(zhì)心算法(Bary-Centralization)獲取初步布局

5、；（2）在引力和斥力計(jì)算上，對(duì)F&R的算法提出了改進(jìn)，引入權(quán)重；（3）基于力學(xué)模型的算法基本都沒考慮節(jié)點(diǎn)和邊的距離，可能會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)和邊距離過近甚至重合，改進(jìn)后的算法引入點(diǎn)邊規(guī)避，保證了節(jié)點(diǎn)和邊之間合理距離；（4）在節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程，引入了重力系數(shù)(Gravity Coefficient)的修改方程，因此構(gòu)成了一個(gè)新的力導(dǎo)算法；并將算法與其他類似算法進(jìn)行了計(jì)算比較。最后將此方法用于浙江省輸電網(wǎng)地理均勻圖的自動(dòng)生成計(jì)算，結(jié)果表明，該算法運(yùn)行效率