[发明专利]一种配电馈线单线图的无边交叉布线方法

摘要

本发明公开了一种配电馈线单线图的无边交叉布线方法，包括：第一步为应用遗传算法求解网络关联连线边交叉最小的节点布局解，第二步为在步骤一节点布局基础上定量描述并判断非关联连线之间的边交叉，最后进行调整消除。最后将优化后布置的节点进行简单、规则的拓扑连线，即形成逻辑清晰的无边交叉配电馈线单线图。本方法有效地辅助了含环型供电设备的配电网络单线图图形布置；所采用的节点布局优化算法中，所建立的目标函数简单易于实现，同时通过网格限制节点布局位置，并引入厂站地理信息作为约束，缩小了优化解空间，提高算法收敛效率。

主权项

一种配电馈线单线图的无边交叉布线方法，其特征是：包括以下步骤：(1)划分配电网络，以父节点和子节点的关系，将拓扑连线关系划分为关联连线和非关联连线；(2)消除具有同一父节点的若干子节点连线之间发生的交叉，使关联连线交叉最小化，利用遗传算法求解网络关联连线边交叉最小的节点布局解；(3)建立关联连线边交叉模型，引入节点的树层数作为目标函数的总权值，通过赋予树的上层节点适应值，使图形遵循自上而下优化顺序，得到网络全局交叉数最小化问题模型；(4)定量描述并判断非关联连线之间的边交叉，交换存在交叉的两个节点位置，对每一图层中的节点进行交叉判断，对位置确定的节点完成拓扑连线；(5)将优化后布置的节点进行简单、规则的拓扑连线，形成无边交叉配电馈线单线图；所述步骤(3)中，定义1配电网络采用一个四元组G＝(N,e,F)表示，其中N为节点的集合；e为节点连线或边的集合；F为以变电站为根节点所形成树的总层数简称树层；则节点n_is，(i∈N，j∈F)，表示第i个节点，位于树的第j层中；e_i,i+s表示第i个节点与其第s个子节点的节点连线；定义2令ε(n_i,j,n_i+s,j+1)为节点n_i,j到n_i+s,j+1连线产生边交叉情况，以根节点向右水平线为参考线，ε值定义如下：式(1)中：ε₁:0≤y‑y'≤1   (2)ε₂:θ(i+s+1)≤θ(i+s)≤θ(i+s‑1)   (3)式(3)中：式(2)、(3)、(4)中，(x,y)为父节点n_i,j的坐标，其引出线端口编号为1～n，s∈1～n，其第s个子节点n_i+s,j+1坐标为(x’,y’)；全局优化目标函数定义为：另外，为使变电站引出的第一个节点固定在网格的第一个格点处，引入第一个节点的位置约束，由此，得到网络全局交叉数最小化问题模型：F＝minf(ε)s.t.(x₁,y₁)＝C₁₁   (6)C₁₁为根据网格的第一行第一列格点；所述步骤(4)中，非关联连线边交叉消除方法具体为：为进一步描述网络中非关联连线的边交叉问题，给出如下定义:定义δ为两条边的交叉类型，令s,v图层e₁的任意两个节点，p,q图层e₂的任意两个节点，即(s,v)∈e₁，(p,q)∈e₂，x_s,x_v,x_p,x_q分别为s,v,p,q的x坐标值，则，若两条边E₁与E₂位置关系满足：(x_s‑x_p)(x_q‑x_v)>0   (8)则E₁与E₂存在交叉；非关联连线边交叉调整方法为，交换存在交叉的两个节点位置。