[发明专利]一种电力系统可视化仿真模型拓扑分层布局方法

权利要求书

1.一种电力系统可视化仿真模型拓扑分层布局方法，其特征在于，包括以下步骤：

Setp.1，解析电力系统机电暂态仿真模型数据，以输入电网机电暂态数据；

Setp.2，依据所述电网机电暂态数据分别建立电网数据邻接矩阵A和电网数据支路数量矩阵B，且所述邻接矩阵A的元素均按照电压等级分块；

Setp.3，输入最高电压等级网络的指定边界节点坐标，其余节点坐标随机生成；

Setp.4，遍历Setp.2中所述邻接矩阵A中节点电压等级最高的子矩阵A₁，计算所有支路两端节点的引力；

Setp.5，遍历Setp.2中所述邻接矩阵A中节点电压等级最高的子矩阵A₁对应的节点，计算其余节点对该节点的斥力；

Setp.6，根据Setp.4和Setp.5计算所得引力和斥力计算各节点的合力，所述合力为各节点需要移动的距离和方向；

Setp.7，根据Setp.3所得各节点初始坐标和Setp.6所得各节点移动的距离和方向，对各节点坐标进行移动；

Setp.8，重复Setp.4至Setp.7，迭代到达计算次数上限或交叉点数达到用户要求后停止计算，最高电压等级网络自动布局完成；

Setp.9，根据Setp.2中定义电网数据支路数量矩阵B对节点间的连接线进行偏移，完成拓扑图绘制，并根据Setp.1中获取的各节点名称对图中的节点命名；

Setp.10，重复Setp.4至Setp.9，对第n个电压等级的网络进行自动布局，已经完成布局的网络节点坐标保持锁定，直至完成所有电压等级的网络布局，计算中需将邻接矩阵选为前n个电压等级网络构成的邻接矩阵，最终完成电网的拓扑布局；

所述Setp.4和Setp.5的具体步骤包括：

(1)相连支路两端节点Vi和Vj之间的引力定义以及各节点之间的斥力定义如式(3)所示，不相连的节点之间引力为零：

式(3)中，f_R表示节点间的斥力，f_A表示相连节点间的引力，k表示节点间的理想距离，r表示节点的斥力调节因子，w_ij表示相连节点间的引力调节因子，D_ViVj表示节点间的欧式距离，W和H分别表示绘图画布的宽和高，n表示节点总数；

(2)定义在坐标轴x和y方向的引力和斥力如式(4)所示：

式(4)中，f_Rx表示斥力的x轴分量，f_Ry表示斥力的y轴分量，f_Ax表示引力的x轴分量，f_Ay表示引力的y轴分量，x_Vi、y_Vi和x_Vj、y_Vj分别为节点V_i和V_j的x坐标和y坐标。

2.根据权利要求1所述的一种电力系统可视化仿真模型拓扑分层布局方法，其特征在于，所述Setp.1的具体步骤包括：

步骤1-1，所述电网机电暂态数据为潮流数据，将所述潮流数据去除短接线，将属于各厂站的多个节点合并为一个厂站节点，且保留各厂站间的拓扑连接信息；

步骤1-2，根据步骤1-1所述潮流数据，对各节点进行编号，且所述节点编号前需将各节点按电压等级由高到低进行排序。

3.根据权利要求1所述的一种电力系统可视化仿真模型拓扑分层布局方法，其特征在于，所述Setp.2中，所述电网数据邻接矩阵A建立的具体步骤包括：

步骤2-1，根据Setp.1中的节点编号建立电网数据邻接矩阵A；

步骤2-2，所述邻接矩阵A为n×n的方阵，矩阵A的元素定义如式(1)所示：

步骤2-3，邻接矩阵A中的元素可表示为按不同电压等级分块的子矩阵A＝[A1A₂...A_n]，A₁表示第一个电压等级网络的邻接矩阵，A₂表示第一个电压和第二个电压等级网络的邻接矩阵，以此类推，A_n表示前n个电压等级网络的邻接矩阵。