基于变电站内外模型图形的输电网系统单线图的自动布局布线研究

输电网系统单线图是将输电网中的变电站之间的线路连接与变电站内的一次设备接线在同一个平面展现的单线图。此问题目前相关研究比较少,可以将此问题拆分为变电站外模型的自动布局和自动布线以及内模型的求解和拼装两方面问题。 输电网系统单线图的布局布线是一个有其自身特点的专业布局布线问题,本文的主要研究内容如下: 首先在引言中介绍了布局优化问题和常见的几种优化算法以及输电网系统单线图的研究意义和国内外相关研究现状,提出了研究内容。 然后介绍了本课题的研究所涉及到的背景知识,包括SVG的相关知识、布局优化问题、布线原理和走线规则、并详细介绍了粒子群算法的原理的流程。 在现有的输电网单线图理论基础上,本文提出了一种新的输电网系统单线图的自动生成算法:提出变电站内模型图形和外模型图形,内模型图形为变电站内一次主设备连接的单线图,外模型图形为代表变电站的以方框和变电站的进出线图形;提出将原问题转化为变电站外模型作为长方形底座的电子元件,放置到印制板上平行布置的带标准槽位的槽条内,并在每个槽条的上部布置水平走线廊道,其左右布置垂直走线廊道内进行变电站元件之间线路走线的问题,将原问题转化为两无耦合的顺序阶段求解;为了增强图形的可读性,提出了用于调度、运行的系统单线图的变电站同一母线的出线位置的调整来减少线路交叉点的方法;将变电站外模型元件的布置和走线作为第一阶段的问题,若变电站同母线出线可调作为该阶段的优化选择,则内模型图形根据第一阶段的优化结果进行站内重新调整出线位置;否则,内模型图形可直接嵌入第一阶段成果的变电站外模型图型的方框内,将同一母线的出线顺序调整作为自动构图的一种选项,由具体制图者进行选择。提出了改进的粒子群算法进行变电站外模型元件的布置计算,并且由仔细设计的布线算法作为后续的走线计算;在此基础上提出了经线路优化后的布线交叉点和线路曼哈顿距离的加权最小的目标函数,形成了一个完整的布置布线方案;案例表明,生成的系统单线图线路清晰,交叉点少,布局均匀,效果良好。 介绍了基于JAVA的变电站内模型的拼装和SVG图形的自动生成,最后生成的完整的输电网系统单线图内外模型对接完整,布局清晰,效果明显。 最后对全文进行了概括总结,从中得出了一些有益的结论,并为了能够进行进一步的深入研究提出了一些设想和展望。