一种SCDN单线图的径向无交叉均匀分布方法   0    0

本发明公开了一种SCDN单线图的“径向”无交叉均匀分布方法，具体包括获取处理数据、建立支线‑干线模型、确定支线相对干线的位置与夹角大小、计算联络‑支线的水平布局、消除联络‑水平支线的交叉、计算非联络‑支线的水平布局、消除非联络‑支线的交叉、完成完整的无交叉SCDN单线图布局。本发明首先生成所有变电站为中心的配电网骨架图，然后补全骨架图的剩余节点，接着完成馈线扇形花布局，采用事先空间占用的平面布局方法，从根本上避免了图形的交叉和重叠，达到无交叉的布局，无需进行后续检查以及交叉的消除，为存在多环路多开闭所所出线的中心城区变电站提供一种SCDN单线图自动生成无交叉优化方法。

1.一种SCDN单线图的径向无交叉均匀分布方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：
步骤一、数据获取及处理
对选择的数据文档进行解析，获取每条馈线的数据表格；获取数据表格中所有10kV馈线，以及馈线可能转供的所有其他变电站的10kV馈线的相关电气设备和负荷的标签，并获取所有设备端点-节点的拓扑信息，抽取线段、电源、开关设备信息；获取常规馈线辐射状静态拓扑描述以及按常规拓扑定义的联络资源，建立节点信息以及线路连接关系表；
步骤二、建立干线-支线模型
从变电站10kV馈线出线出发，分支节点最多的线路作为主干线，即0级支线；
步骤三、确定联络-1级支线与0级支线的相对位置与夹角
定义以0级支线上节点为起始节点的支线为1级支线，定义与其他支线间有联络的1级支线为联络-1级支线；用ki值表示第i条联络-1级支线相对0级支线的位置：
计算第i条1级支线与0级支线夹角的绝对值|αmi|
|αmi|＝π/3-π(m-1)/36，m＝1、2、3…                     (2)
m表示该节点上的1级支线的序号，m值越大，|αmi|越小；
计算第i条1级支线与0级支线夹角的实际值αmi
步骤四、计算联络-支线的水平布局
定义与其他支线间有联络的支线为联络-支线；将0级支线沿x轴正方向设置，定义1级支线与0级主干线间的节点为源节点；定义与1级支线有节点的支线为2级支线，1级支线与2级支线的节点为1级节点；依次定义3、4、5…级支线与3、4、5…级节点；定义a+1级支线为a级支线的下级支线，节点间的初始距离为dis；定义第i条a级支线的起始节点坐标为(xi，yi)，则第i条a级支线上的第j个a级节点的坐标(xij，yij)为：
三级支线及三级以上支路各节点坐标：从上一级支线节点坐标取到第i条本级支线起始节点坐标(xi，yi)，第i条二级支线第j个节点的坐标为(xij，yij)，计算同公式(4)；
步骤五、消除联络线路间的交叉
定义3种线路交叉类型；第一种交叉类型为：同一个广义开闭所的两个虚拟联络节点间的联络线路穿过主干线；第二种交叉类型为：同一个广义开闭所的两个虚拟联络节点间的联络线不穿过主干线，但是和另一个开闭所的联络线路之间有交叉；第三种交叉类型为：同一个广义开闭所的虚拟联络节点，所属的两个分支线与主干线的夹角都是从大到小的顺序排列，但是其中一条线路过长，造成联络线路交叉；
对第一种交叉类型，通过更改属于同一个广义开闭所的2个虚拟联络开关节点相对各自主干线的顺、逆时针侧位置，消除交叉；
对第二种交叉类型，通过调换同一条干线上不同开闭所的2个虚拟联络开关节点所属支线的序号m，消除交叉；
对第三种交叉类型，通过公式(5)进行距离缩短处理；
disL＝dis0-5*(L+1)                         (5)
dis0等于设置的节点间初始距离，循环计算公式(5)，L为循环次数，disL为每次循环计算后的结果，将每次循环计算的结果disL代入公式(4)中的dis计算坐标，直至支线的联络线不交叉；
步骤六、确定非联络-支线的相对位置与夹角
定义非联络-1级支线为与其他支线没有联络的1级支线；用ki值表示第i条非联络-1级支线相对0级支线的位置；
计算第i条非联络-a级支线与其上级支线的夹角绝对值|αni|与夹角αni
|αni|＝π/3-π(n-1)/36，n＝1,2,3…                      (6)
根据夹角绝对值|αni|决定第i条非联络-a级支线的ki值与夹角αni；
αni＝ki*|αni|＝ki(π/3-π(n-1)/36)，n＝1,2,3…              (7)
(1)n＝1时，|αni|取得最大值αmax＝π/3，当αni＝αmax处没有支线时，第1条非联络-a级支线的ki＝1；
(2)若αni＝αmax处有支线，αni＝-αmax处没有支线，则第1条非联络-a级支线的ki＝-1；
(3)若|αni|＝αmax处均有支线，则|αni|＝π/3-π(n-1)/36，n＝2，重复判断是否存在支线；
依次类推，直至完成所有非联络支线均匀分布在上级支线的两侧；
步骤七、计算非联络-支线的水平布局
根据步骤四中的计算方法，完成非联络-支线节点的坐标，完成初始水平布局；
步骤八、对初始水平布局中单馈线的扇面进行旋转和缩放处理后，完成扇面拼接，初步建立完整的SCDN布局；
步骤九、消除非联络-支线的交叉节点
步骤9.1、针对存在交叉节点的非联络-支线，将它们按照距离上级支线起点的远近顺序进行编号，从起点开始分别为第1条支线、第2条支线…以此类推；
步骤9.2、定义kkii表示第ii条2级支线相对1级支线的位置
当ii>＝3，且为奇数时，kkii＝(-1)*kkii；
kkii为1时，表示在一级支线的顺时针侧，kkii为-1时，表示在逆时针侧；
步骤9.3、确定第i条非联络-1级支线上的第ii个1级节点pathii的坐标；
当i<3时，pathii的坐标保持不变；
当i>＝3时，pathii与主干线的夹角xita_00ii为：
xita_00ii＝arctan((ypathi-1(1)-ypathi-1(dd))/(xpathi-1(1)-xpathi-1(dd))),dd＝2、3、
4…(9)
(xpathi-1(dd)，ypathi-1(dd))为第i-1条非联络1级支线上以及1级以下支线上的第dd个节点的坐标；
(1)当xita_00ii全大于0或者全小于0时，
(2)当xita_00ii同时存在大于0和小于0时，
所以，第i条非联络-1级支线上第ii个1级支线上节点pathii的坐标(xpathii，ypathii)为：
rii＝dis*(ii-1)(xpathii,ypathii)＝(xpathi-1(1),ypathi-1(1))+riiej’*xita_00      (12)式中，rii是pathii相对于该非联络-1级支线对应的源节点的扇形半径，j’表示虚数；
步骤9.4、设某一节点为前继节点，与此前继节点有直接连接关系的节点统称为后继节点；遍历非联络-1级支线上第ii个1级节点的后继节点nodei，对nodei根据其后继节点个数从少到多进行排序，后继节个数最多的排在最外端；编号为jj
步骤9.5、求解后继节点nodei的坐标：
xita_0＝arctan((ypathii(i)-ypathii(i-1))/(xpathii(i)-xpathii(i-1)))
xita_1＝xita_0+kkii*π/180*jj
r＝((ypathii(i)-ypathii(i-1))2+(xpathii(i)-xpathii(i-1))2)1/2(xpathiii(jj)’,ypathiii(jj)’)＝(xpathii(i)’,ypathii(i)’)+r*ej’*xita_1          (13)
xita_0表示非联络-1级支线与主干线的夹角；xita_1是第jj个nodei与非联络-1级支线的夹角；r是节点nodei的扇形半径；(xpathiii(jj)’,ypathiii(jj)’)是第j个nodei的坐标；
步骤9.6、遍历nodei的后继节点node_waii，确定node_waii相对于非联络-1级支线的夹角xita_22：
xita_22j＝arctan((ypathii(ii+1)-ynodei+1(j))/(xpathii(ii+1)-xnodei+1(j)))    (14)式中，nodei+1是非联络-1级支线的第ii+1个节点的所有后继节点，j是nodei+1的第j个后继节点，根据nodei+1与pathii(i+1)的最大夹角绝对来确定xita_22
(1)当xita_22j全大于0或者全小于0时，
(2)当xita_22j同时存在大于0和小于0时，
(3)当nodei+1不存在时，
xita_22＝arctan((ypathii(ii)-ypathii(ii+1))/(xpathii(ii)-xpathii(ii+1)))     (17)即，以xita_22为夹角的支线，前两种情况是与nodei+1中最大夹角所在支线平行，第三种情况是与pathii平行；
步骤9.7、求解后继节点node_waii的坐标：
xita_2＝xita_22+kkii*π/360*j
r2＝0.5*((ypathii(ii)-ypathii(ii+1))2+(xpathii(ii)-xpathii(i+1))2)1/2(xnode_waii(j)’,ynode_waii(j)’)＝(xnodeii(jj)’,ynodeii(jj)’)+r*ej’*xita_2     (18)
式中，xita_2是nodei的第j个后继节点的夹角；r2是节点半径node_waii相对于nodei的半径；(xnodeii(jj)’，ynodeii(jj)’)第jj个nodei的坐标，(xnode_waii(j)’，ynode_waii(j)’)是第j个的node_waii的坐标；
步骤9.8、重复步骤9.6和9.7，直到node_waii的后继节点不存在；
步骤十、根据初始布局中单馈线扇面进行旋转和缩放处理，拼接成一个完整的无交叉SCDN单线图布局。