一种基于模板的变电站一次接线图的自动生成方法与流程

1.本发明涉及一种基于模板的变电站一次接线图的自动生成方法，属于电网设备管理技术领域。


背景技术：

2.变电站一次接线图是一种重要的变电站一次设备拓扑连接信息的可视化表达，在电网运检、调度业务中得到广泛应用，是电力系统管理重要的图形资料。
3.目前，国家电网公司电网变电站站内一次接线图的维护方式，一种是人工绘制方式，这种方式效率低且规范性难以保证。一种是解析变电站的模型文件，分析文件中所有站内设备信息以及设备之间的拓扑连接关系，根据一定的规则生成一次接线图，这种方式过于依赖变电站的标准模型文件，文件中必须包含设备的基本信息和完整拓扑关系，要完成这样的文件制作需要很大的工作量且容易出错，导致应用范围有限，不够方便、快捷。
4.因此迫切需要一种自动化的技术方法，既能够快速、自动化的生成变电站站内一次接线图，又能够保证图形的统一性、规范性，从而提高电网管理关键数据的维护效率和质量。


技术实现要素：

5.目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于模板的变电站一次接线图的自动生成方法，以满足电网运检及调度业务的实际需求。
6.技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于模板的变电站一次接线图自动生成方法，包括如下步骤：步骤1：确定待新建变电站的名称，选择变电站的设备类型，电压等级。
7.步骤2：配置母线接线方式时，在母线接线方式典型模板库中筛选与变电站电压等级匹配的母线接线方式模板。
8.步骤3：配置间隔时，在间隔典型模板库中根据电压等级和母线接线方式筛选使用的间隔模板。
9.步骤4：根据变电站的设备类型，电压等级、母线接线方式、间隔，获得主变压器数量、单个主变压器绕组数量以及各绕组电压等级；在新增主变压器进出线间隔的同时维护与之相连的主变压器名称，不同名称的数量对应主变压器的数量，相同名称的主变压器进出线间隔数量对应了单个主变压器的绕组数量，绕组的电压等级与之相对应主变压器进出线间隔相同。
10.步骤5：按照电压等级将母线、间隔、间隔内设备进行分类，分析各个电压等级的母线接线方式，分析间隔内设备的拓扑连接关系以及间隔与母线的拓扑连接关系，分析主变压器与出线间隔的拓扑连接关系，按照间隔、母线、接线方式、主变压器间隔的顺序构建变电站设备的图形属性，并按照一定的布局策略进行布局，最终生成变电站一次接线图。
11.作为优选方案，所述母线接线方式模板包括单母线接线模板、单母线分段模板、单
母线带旁路模板、双母线接线模板、双母线三分段模板、双母线四分段模板、双母线分段带旁路模板、3/2接线模板。
12.作为优选方案，母线接线方式模板中包括：母线条数、母线布局方位、母线连接关系。
13.作为优选方案，在间隔模板的基础上增删可选设备。
14.作为优选方案，所述间隔模板包括：变压器间隔、接线方式间隔、其它间隔。
15.作为优选方案，所述布局策略包括如下步骤：步骤5
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1：按变电站电压等级与主变间隔将变电站划分成上、下、左、右、中5个区域，中区域放置主变压器间隔，上区域放置最高电压等级接线方式间隔，下区域放置中电压等级接线方式间隔，低电压等级接线方式间隔放置在左右区域；当存在两个电压等级时，采用上下布局，上方为高压侧，下方为低压侧；母线接线方式在靠近变压器的位置，间隔在远离变压器的位置，间隔呈辐射状，间隔按照新增间隔时的顺序进行排列。
16.步骤5
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2：遍历所有设备，按照电压等级分组；遍历电压等级分组，分析每一个电压等级的主接线方式，并分析出接线方式下的间隔单元；分析间隔单元，按照设备的拓扑连接的先后顺序对设备进行排序，并分析间隔的主干与分支；主干的起点设备为母线，分支的起点设备为主干上的设备。
17.步骤5
‑
3：根据当前间隔所属的区域，判定间隔的布局方向，高电压等级的间隔布局方向向上，次高的向下，低电压等级的向左、向右；按照间隔的主干与分支进行布局，当间隔只连接单母线或者连接单母线带旁路时，主干按照布局方向布局，分支向两边分叉；当隔间连接双母线时，主干从一母线向二母线布局，选择最长的分支或者带有出现点的分支或者与旁路相连的分支作为主分支，沿布局方向布局，其余分支向两边分叉。
18.步骤5
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4：将间隔按照间隔顺序在母线方向排序，间隔间距为定值，各个间隔的起点作为母线段的节点，母线段的长度与间隔数量相对应，母线段之间为固定距离。
19.步骤5
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5：布局主变压器及其附属设备组成主变间隔，将主变间隔按照顺序布局在主变间隔布局区域，按照变压器绕组与主变进出线间隔的连接关系布局变压器与间隔的连接线。
20.作为优选方案，主干为与母线相连的路径，分支为其它路径。
21.作为优选方案，当存在双母线时，对应母线段对齐且长度相同。
22.有益效果：本发明提供的一种基于模板的变电站一次接线图的自动生成方法，首先配置变电站包含的电压等级，每个电压等级下的母线接线方式，每种接线方式下具体哪些类型的间隔以及变电站中的主变压器等信息；然后将所有参数发送给成图服务，成图服务按照既定的布局风格进行布局，并生成变电站站内一次接线图。其优点如下：（1）采用模板配置，自动化成图方式，无需人工绘图，大大提高了变电站一次接线图的生成效率，同时提高了一次接线图的规范性。
23.（2）无需任何复杂的输入文件，只需要简单的配置一些模板参数即可自动生成接线图，效率更高，应用范围更广。
附图说明
24.图1为本发明方法的流程示意图。
25.图2为本发明母线接线方式典型模板示意图。
26.图3为本发明间隔分类示意图。
27.图4为本发明间隔典型模板示意图。
28.图5为本发明成图流程示意图。
29.图6为本发明电压等级布局示意图。
30.图7为本发明间隔布局示意图。
31.图8为本发明间隔主干分支示意图。
32.图9为本发明成图布局示意图。
具体实施方式
33.下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
34.如图1所示，一种基于模板的变电站一次接线图自动生成方法，具体包括以下步骤：步骤1：配置变电站及电压等级：确定待新建变电站的名称、类型及电压等级。其中名称是该变电站的唯一标识，类型对应该变电站的设备类型，电压等级是该变电站包含的所有电压等级，最高的电压等级将作为变电站的电压等级。变电站名称根据调度需要确定，在预先创建的类型与电压等级集合中选择类型及电压等级。
35.步骤2：配置母线接线方式：采用母线接线方式典型模板库的方法进行配置，在母线接线方式典型模板库中预制母线接线方式模板，配置母线接线方式时只需在母线接线方式典型模板库中筛选与电压等级匹配的母线接线方式模板，作为当前电压等级的母线接线方式，母线接线方式典型模板库可以复用，提高配置接线方式的效率。
36.所述母线接线方式模板包括单母线接线模板、单母线分段模板、单母线带旁路模板、双母线接线模板、双母线三分段模板、双母线四分段模板、双母线分段带旁路模板、3/2接线模板。
37.母线接线方式模板中包含母线条数、母线布局方位、母线连接关系。
38.步骤3：配置间隔：采用间隔典型模板库的方法进行创建，大大简化创建间隔的过程。在间隔典型模板库中预制间隔模板，将变压器间隔、接线方式间隔、其它间隔创建成间隔模板存储在间隔典型模板库中，每一个间隔模板都包含当前间隔中必要的设备，非必要的设备作为可选集合，在配置时自行增删，提高模板的灵活性，间隔模板可以复用，提高配置间隔的效率。本步骤只需根据电压等级和母线接线方式，在典型间隔模板库中筛选可以使用的间隔模板，在间隔模板的基础上增删可选设备，快速完成间隔配置。
39.所述间隔模板包括：主变间隔模板、分段间隔模板、母联间隔模板、旁路间隔模板、桥间隔模板、线变单元模板、出线间隔模板、pt间隔模板、避雷器间隔模板、电抗器间隔模板、电容器间隔模板、接地变间隔模板、其它间隔模板。
40.步骤4：主变压器分析，生成主变压器：本步骤主要是在配置好的变电站及电压等级、母线接线方式、间隔的基础上，自动
分析出主变压器数量、单个主变压器绕组数量以及各绕组电压等级。在新增主变压器进出线间隔的同时维护与之相连的主变压器名称，不同名称的数量对应主变压器的数量，相同名称的主变压器进出线间隔数量对应了单个主变压器的绕组数量，绕组的电压等级与之相对应主变压器进出线间隔相同。
41.步骤5：成图布局，自动生成站内一次接线图：将配置好的变电站信息、电压等级信息、母线信息、间隔信息、间隔内设备信息、间隔内拓扑连接信息、主变压器信息传入成图服务，自动生成变电站一次接线图。
42.成图服务中拓扑分析组件按照电压等级将母线、间隔、间隔内设备进行分类，分析各个电压等级的母线接线方式，分析间隔内设备的拓扑连接关系以及间隔与母线的拓扑连接关系，分析主变压器与出线间隔的拓扑连接关系，并将分析结果发送给成图组件。成图组件按照间隔、母线、接线方式、主变压器间隔的顺序构建变电站设备的图形属性，并按照一定的布局策略进行布局，最终生成变电站一次接线图。
43.实施例1：一种变电站一次接线图自动生成方法及系统，一个较佳的实施案例如下所述：step1：配置变电站及电压等级（1）新增变电站本方法的第一步是配置变电站属性，根据调度需要定义变电站的名称、简称，选择变电站类型。
44.（2）配置电压等级从电压等级列表中选择变电站包含的所有电压等级，最高的电压等级将作为变电站的电压等级。
45.step2: 配置母线接线方式（1）预制母线接线方式模板母线电气主接线主要有单母线接线、单母线分段、单母线带旁路、双母线接线、双母线三分段、双母线四分段、双母线分段带旁路、3/2接线形式，在母线接线方式典型模板库中建立所有母线接线方式模板，以供配置接线方式时选用。如图2所示，是几个常用接线方式模板，模板中包含母线及连接母线的附属间隔。
46.（2）选择母线接线方式根据变电站电压等级参数从母线接线方式典型模板库中筛选可用的模板，选择其一作为当前母线接线方式。
47.（3）编辑接线方式的附属间隔不同的母线接线方式会根据母线是否有双母、是否有分段、是否有旁路等属性自动添加母联间隔、分段间隔、旁路间隔。可以自动使用典型模板的中的间隔，也可以选择间隔模板库中其他典型模板。选定间隔模板后，可增删附属设备，修改间隔名称等。
48.step3: 配置间隔（1）预制间隔模板如图3所示间隔可以分为变压器间隔、接线方式间隔、其它间隔。变压器间隔主要用于放置主变压器，接线方式间隔主要是接线方式中的母联间隔、分段间隔等，其他间隔包括进出线间隔，pt间隔等等。在间隔模板库中建立所有间隔类型的一个或多个典型模板，供
新增间隔时选用。如图4列出了几个常用的间隔典型模板，间隔中包含站内设备及设备的连接关系。
49.（2）配置间隔根据变电站电压等级、母线接线方式，从间隔模板库中筛选出可用的间隔模板，选定相应的间隔模板，创建出与模板相同的间隔，填写好间隔的调度名称与调度编号后会保存在间隔列表中。
50.（3）间隔编辑配置好的间隔可以编辑间隔的名称；增删间隔内的附属设备，也可以对间隔进行复制或删除。
51.（4）间隔排序间隔的排序由间隔在间隔列表中的顺序决定，配置间隔时可以通过调整间隔在列表中的顺序来修改间隔排序。
52.step4: 主变压器分析（1）自动生成主变压器分析参数中的主变压器进出线间隔，按名称分组，相同名称分为一组，间隔名称即为组名。遍历间隔分组，每一个分组都新增一个变压器，组名即为变压器名称。
53.（2）自动生成主变压器绕组遍历变压器设备，查询与之对应的间隔分组，按照组中不同电压等级的间隔数量确定变压器对应的绕组数，例如，当1#主变对应三个不同电压等级的主变进出线间隔时，主变至少有3个绕组；当1#主变对应两个不同电压等级的主变进出线间隔时，主变至少有两个绕组；绕组的电压等级与进出线间隔一一对应。
54.（3）自动生成变压器绕组与间隔的拓扑连接关系遍历主变压器的所有绕组，查询绕组的电压等级，遍历所有主变压器进出线间隔，电压等级与绕组相同的即与绕组相连。
55.step5: 成图布局，生成站内一次接线图如图5所示，成图服务会分析各个设备之间的拓扑关系，生成各个设备的图形信息，按照一定的布局策略生成一次接线图。
56.（1）布局策略布局策略主要是按变电站电压等级与主变间隔将变电站划分成上、下、左、右、中5个区域，中区域放置主变压器间隔，上区域放置最高电压等级接线方式间隔，下区域放置中电压等级接线方式间隔，低电压等级接线方式间隔放置在左右区域。如图6所示，当存在两个电压等级时，采用上下布局，上方为高压侧，下方为低压侧。如图7所示母线（主接线方式）在靠近变压器的位置，其他间隔在远离变压器的位置，整体间隔呈辐射状，间隔按照新增间隔时的顺序进行排列。
57.（2）拓扑分析（2.1）遍历所有设备，按照电压等级分组；（2.2）遍历电压等级分组，分析每一个电压等级的主接线方式，并分析出接线方式下的间隔单元；（2.3）分析间隔单元，按照设备的拓扑连接的先后顺序对设备进行排序，并分析间
隔的主干与分支。与母线相连的路径即为主干，其它路径为分支，主干的起点设备为母线，分支的起点设备为主干上的设备称为t节点，记录所有分析结果。如图8所示为双母线及单母线下间隔分支主干分支示意图。
58.（3）间隔生成按照布局策略，根据当前间隔所属的布局区域，判定间隔的布局方向，高电压等级的间隔布局方向向上，次高的向下，低电压等级向左。按照间隔的主干与分支进行布局，当间隔只连接单母线或者连接单母线带旁路时，主干按照布局方向布局，分支向两边分叉。当间隔连接双母线时，主干从一母线向二母线布局，选择最长的分支或者带有出线点的分支或者与旁路相连的分支作为主分支，沿布局方向布局，其余分支向两边分叉。如图8分别为双母线带旁路间隔、单母线间隔的布局，双母线带旁路间隔布局方向向上，主干为双母线之间的间隔路径，选择与旁路母线相连的分支向上布局，基于分支向两边布局；单母线间隔布局方向向下，主干与母线相连并向下布局，其余路径为分支向两边布局。
59.（4）接线方式生成将间隔按照间隔顺序在母线方向排序，间隔间距为定值，各个间隔的起点作为母线段的节点，母线段的长度随着间隔数量的变化而变化，母线分段之间为固定距离，不随间隔调整。存在双母线时，对应母线段对齐且长度相同。
60.（5）主变布局并接线布局主变压器及其附属设备组成主变间隔，将主变间隔按照顺序布局在主变间隔布局区域，按照变压器绕组与主变进出线间隔的连接关系布局变压器与间隔的连接线，尽量减少连接线与间隔及母线的交叉。如图9，是一个变电站的站内一次接线图的成图结果，图中包含一个主变压器，布局在中间位置；三个母线接线方式，按照电压等级的不同，布局主变的上、下、右三个位置；主变的三个绕组与主变进出线间隔相连，组成了一个完整的站内一次接线图。
61.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。