PDF《基于拓扑分层的配电网电气接线图自动生成算法》

3 ) 布局拓扑模型 在骨架拓扑模型的基础上, 若继续将所有电站 抽象为单个节点( 在图2中用表示) , 将主干线抽 象为单个导线设备( 在图2中用短线表示) , 此时形 成的拓扑模型中所有节点都为电站抽象节点或关键 节点, 如图2所示.它们之间只通过一条短线直接 相连.该层模型是对配电网拓扑模型的最终抽象, 其中电站抽象节点的布局位置大致确定了整个电站 内设备的坐标位置, 关键节点则大致决定了所有站 外设备的坐标位置. 图2 布局拓扑模型 F i g .

2 T o p o l o g ym o d e l f o r l a y o u t 以上3层成图拓扑模型是在对配电网网络拓扑 逐步抽象的过程中形成的, 是一个逐步降低自动成 图问题求解维度的过程.本文的成图过程与以上抽 象过程相反, 将依次应用布局、 骨架和成图拓扑模 型, 逐步实现配电网电气接线图自动生成.它们之 间的对应关系如图3所示. 图3 3层拓扑模型在自动成图过程中的应用 及其之间的对应关系 F i g .

3 A p p l i c a t i o no f t h r e e l a y e r s t o p o l o g ym o d e l f o r a u t o m a t i cm a p p i n ga n dt h e i rc o r r e s p o n d i n gr e l a t i o n s h i p s ―

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1 ― ・研制与开发・ 廖凡钦, 等 基于拓扑分层的配电网电气接线图自动生成算法

2 自动成图初步布局 2.

1 基于引力―斥力模型的布局算法 基于引力―斥力模型的布局算法的原理是在将 布局对象抽象为节点―边模型后, 对其中 各个节点 间引入斥力使所有节点相互分离, 同时, 对每对由边 连接的2个节点间赋予引力又使彼此不至于完全分 开, 当所有节点的受力都达到平衡时布局结束[

1 7] . 布局算法的基本计算流程如下. 步骤1: 将布局对象描述为节点―边模型, 为节 点赋予初始坐标值, 为边赋予理想长度值, 为每个节 点的初始移动距离值赋值为零. 步骤2: 根据每个节点沿 X 轴和Y 轴方向上的 移动距离值更新所有节点的坐标位置, 并将每个节 点的移动距离值置零. 步骤3: 以所有节点现在所在的坐标位置为基 础, 分析所有边的两端节点所受的引力, 计算每个节 点在引力作用下沿 X 轴和Y 轴方向上的移动距离. 步骤4: 以所有节点现在所在的坐标位置为基 础, 计算每个节点在其他所有节点的斥力作用沿 X 轴和Y 轴方向上的移动距离. 步骤5: 叠加每个节点在引力和斥力分别作用 下沿 X 轴和Y 轴方向上的移动距离, 确定每个节点 在合力作用下的移动距离. 步骤6: 根据节点的最大移动距离判断本次计 算是否满足迭代终止条件, 若是, 布局过程结束;

若 不是, 根据设定的每个节点每次移动距离的上限值 修订某些节点沿 X 轴和Y 轴方向上的移动距离, 并 跳至步骤2, 开始下一次迭代计算. 2.

2 节点坐标移动距离的计算

1 ) 引力作用下移动距离的计算 布局时需首先为连接某个节点的边( 即主干线) 赋予一理想长度值L0: L0 = k1( n l Ll+n t Lt +ns Ls) (

1 ) 式中: n l, n t, ns 分别为该边在所对应的原配电网拓 扑中的导线设备数、 配电变压器设备数和开关设备 数;

Ll, Lt, Ls 分别为导线设备、 配电变压器设备和 开关设备在成图时设定的长度值;

k1 为比例系数, 取经验值k1=2. 5. 边所连接的2个端节点间的引力Fg 为: Fg = kg( r L0 -L) (

2 ) 式中: kg 为引力比例系数, 它的大小决定了边的长 度在布局时增长的快慢, 一般取经验值kg=1. 5;