一种基于源端模型的多源模型自动成图方法、设备和介质与流程

1.本发明属于电网自动成图技术领域，具体涉及一种基于源端模型的多源模型自动成图方法。


背景技术：

2.随着电力行业的发展和电网规模的不断扩大，电网的信息量越来越大，电力系统的分析和计算越来越复杂，迫切需要建立完整准确的电力系统模型来模拟实际电网。
3.现有的电网成图技术中，需在变电站设计阶段绘制一次设备接线图，利用接线图设计设备间的拓扑关系；变电站通讯组网阶段使用scd模型配置工具配置电站一次二次设备模型，包含一次设备基本信息和设备间层次信息；综合后台建站和调度系统建站建站阶段，在厂站监控和调度监控系统，使用画面编辑工具，根据设计图纸绘制一次设备接线图。在上述的变电站规划设计、通讯组网、综合后台建站和调度系统建站阶段中存在大量重复的设备建模工作，不仅降低了成图效率，还会产生很多不必要的建设成本。


技术实现要素：

4.针对以上技术问题，本发明提供一种基于源端模型的多源模型自动成图方法、设备和介质。
5.本发明的技术方案是：一种基于源端模型的多源模型自动成图方法，包括如下步骤:s01：解析scd文件，获得变电站设备间的逻辑关系；s02：识别设计图纸图片中的信息，获得图纸中设备图元和调度编号信息，利用scd文件设备信息，校正设计图纸的识别结果；计算图纸上设备的连通关系，形成设计图纸设备的拓扑关系；s03：计算设备图元和调度编号，将设备图元与对应调度编号关联，形成初步场图；s04：对初步场图布局进行调整，实现电气接线图自动成图。
6.优选的，步骤s01中解析scd文件，包括：1）解析scd文件抽取设备名称和设备类型；2）解析scd文件抽取连接点和端点信息，基于指向相同连接点的端点相连的原则，判断设备的连接关系，形成整个厂站的拓扑关系图；3）解析设备调度编号，按设备类型创建调度编号集合。
7.优选的，在步骤s01中scd文件为iec61850标准规定的变电站基础模型信息文件。
8.优选的，在步骤s02中包括：a）识别出设计图纸上开关、刀闸、母线和主变图元的位置；b）识别设计图纸上设备的调度编号和调度编号所在的位置。
9.优选的，在步骤s02的a）中使用对象识别技术，识别出设计图纸上开关、刀闸、母线和主变图元的位置，同时结合人工确认。
10.优选的，在步骤s02的b）中使用文字识别技术，识别设计图纸上设备的调度编号和调度编号文所在的位置。
11.优选的，在步骤s02中，利用scd文件中精确设备编号校正图片的文字识别结果，基于接线图不会出现相同调度编号的规则，通过全文本匹配的方法过滤出文字识别结果中正确的调度编号，采用文本最小相似度度量指标对图片识别有误的编号进行校正。
12.优选的，在步骤s03中，根据就近原则识别、计算图纸上的设备图元编号，步骤如下：a）以调度编号为中心，关联距离最近的设备图元；b）以设备图元为中心，关联距离最近的调度编号；c）调度编号和设备图元互为距离最近，大多数设备图元和调度编号识别正确；d）根据调度编号正确的设备图元、设计图纸设备的拓扑关系、调度编号的候选设备和设备的候选调度编号对识别剩余设备的调度编号；e）形成图纸上所有设备及其调度编号。
13.优选的，在步骤s04中布局进行调整，包括如下步骤：a）将图纸上设备替换成厂站监控系统的设备图元，同时调整设备图元宽高；b）统计图纸上设备间的距离，包括不同电压等级、不同间隔中设备之间的距离、间隔之间的距离、主变间距离以及母线间距离，优化图纸上设备间的距离；c）对具有连接关系的设备进行垂直和水平居中对齐。
14.提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，基于上述任意一项基于源端模型的多源模型自动成图方法。
15.还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，基于权利要求上述任一项基于源端模型的多源模型自动成图方法。
16.本发明的有益效果是：利用设计图纸上母线开关实际物理布局，结合scd模型中精确的设备信息和拓扑逻辑关系，自动生成美观紧凑的电气接线图。自动成图技术极大地减少项目建设重复工作，提升了整体效率，为建立完整准确的电力系统模型提供了有力的技术支撑。
附图说明
17.图1是本发明方法流程图，图2是scd设备层次结构图，图3是scd文件参考示意图一，图4是scd文件参考示意图二，图5是设计图纸中设备布局和拓扑关系图示例图，图6是设计图纸的设备识别结果示例图，图7是设计图纸的文本识别结果示例图，图8是二值化处理灰度值直方图示例图，图9是电气接线图示例图。
具体实施方式
18.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.参见图1，本实施例提供一种基于源端模型的多源模型自动成图方法，包括如下步骤:s01：解析iec61850标准规定的变电站基础模型scd文件，获得变电站设备间的逻辑关系；scd模型囊括了厂站一次设备基本信息和拓扑信息、二次设备量测接入信息和二次设备的网络配置。scd文件的调度编号、设备名称和设备类型，是由工程师通过组态工具编辑而成，可信度较高。scd设备层次结构图如参见图2，图中具体含义为本领域技术人员所熟知，不再赘述解释。
20.s01中包括：1）解析scd文件抽取设备名称和设备类型，逐级解析scd文件中厂站、电压等级、间隔和设备等信息，获取设备层次关系。将层次信息转换成设备的隶属厂站、隶属电压等级和隶属间隔属性；参见图3，示例是scd文件中厂站、电压等级、间隔、设备和端子逐级层次结构。
21.2）解析scd文件抽取连接点和端点信息，根据连接点和端点计算设备间的连接关系。scd文件中设备模型包含端点信息，并指向所属连接点。拓扑上指向相同连接点的端点等电位，端点间相互连通；参见图4，示例中“母联710”开关“t1”端点与“母联7102”隔离刀闸的“t2”端点均指向“某某变/110kv/710/c1”连接点，根据上述规则计算出“母联710”开关与“母联7102”隔离刀闸相连。
22.3）解析设备调度编号，按设备类型创建调度编号集合。参见图3和图4间隔和设备的名称属性（name）即为调度编号，设备类型（type）属性即为设备类型。
23.s02：参见图5，识别设计图纸图片中的信息，获得图纸中设备图元和调度编号信息，利用scd文件设备信息，校正设计图纸的识别结果，获得实际物理布局，形成设计图纸设备的拓扑关系；设计图纸上主接线，由设计人员通过精心布局设计而成。设计图纸上母线开关的排列顺序与实际物理位置一致，是极好的参考标准。
24.其中，参见图6，使用对象识别技术，识别设计图纸上开关、刀闸、母线和主变图元的位置。人工智能算法完成99%的识别工作，结合少量人工确认进一步提升设备对象标注的准确性，参见图7，使用文字识别技术，识别设计图纸上设备的调度编号和调度编号文所在的位置。识别文字前对图纸进行预处理，删除设备图元以及设备之间的连线，提升文字识别的准确率。参见图8，图纸是黑白图纸，先灰度化转成灰度图，再统计灰度直方图，自动计算阈值进行二值化处理。
25.计算图纸上设备的连通关系，形成设计图纸设备的拓扑关系。设计图纸上设备间有连线则设备相互连接，例如710开关与7101隔离刀闸之间有连线，710与7101开关柜相连。
26.利用scd文件中精确设备编号校正图片的文字识别结果；文字识别存在一定的误差，利用scd文件的设备编号校正文字识别结果。s02中解析获取所有设备的调度编号，文字
识别出来的调度编号，如710母联开关的调度编号“710”应与scd文件中710调度编号一致。基于接线图不会出现相同调度编号的规则，第一步通过全文本匹配的方法过滤出文字识别结果中正确的调度编号，此类调度编号可信度为1.0，第二步采用文本最小相似度度量指标对图片识别有误的编号进行校正，被校正的编号可信度小于1.0且允许有重复的表号，匹配时根据相似度可保留多个候选调度编号。校正工具根据文本可信度，采用不同颜色标注文本位置和内容，便于进行人工确认，其中校正工具是常规的识别软件，具体工作原理和使用方法不再赘述。
27.s03：根据就近原则计算设备图元和调度编号，将设备图元与对应调度编号关联，形成初步场图，本实施例中步骤如下：a）以调度编号为中心，关联距离最近的设备图元；b）以设备图元为中心，关联距离最近的调度编号；c）调度编号和设备图元互为距离最近，大多数设备图元和调度编号识别正确；d）根据调度编号正确的设备图元、设计图纸设备的拓扑关系、调度编号的候选设备和设备的候选调度编号对识别剩余设备的调度编号；e）形成图纸上所有设备及其调度编号。
28.s04：对初步场图布局进行调整，实现电气接线图自动成图（参见图9）包括如下步骤：a）将图纸上设备替换成厂站监控系统的设备图元，同时调整设备图元宽高；b）统计图纸上设备间的距离，包括不同电压等级、不同间隔中设备之间的距离、间隔之间的距离、主变间距离以及母线间距离，优化图纸上设备间的距离；c）对具有连接关系的设备进行垂直和水平居中对齐。
29.本实施例提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，基于上述的基于源端模型的多源模型自动成图方法。
30.本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，基于上述的基于源端模型的多源模型自动成图方法。
31.综上所述，本实施案例，方案中模型来源于两处，一个是scd模型，scd模型来源于建站时组态工具，主要使用层次结构描述变电站设备间的逻辑关系，文件格式是结构化文件形式。一个是设计图纸，设计图纸包含电气接线图，是图片形式。能够利用设计图纸上母线开关实际物理布局，结合scd模型中精确的设备信息和拓扑逻辑关系，自动生成美观紧凑的电气接线图。自动成图技术极大地减少项目建设重复工作，提升了整体效率，为建立完整准确的电力系统模型提供了有力的技术支撑。
32.本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于源端模型的多源模型自动成图方法，其特征是，包括如下步骤:s01：解析scd文件，获得变电站设备间的逻辑关系；s02：识别设计图纸图片中的信息，获得图纸中设备图元和调度编号信息，利用scd文件设备信息，校正设计图纸的识别结果；计算图纸上设备的连通关系，形成设计图纸设备的拓扑关系；s03：计算设备图元和调度编号，将设备图元与对应调度编号关联，形成初步场图；s04：对初步场图布局进行调整，实现电气接线图自动成图。2.根据权要求1所述的一种基于源端模型的多源模型自动成图方法，其特征是，步骤s01中解析scd文件，包括：1）解析scd文件抽取设备名称和设备类型；2）解析scd文件抽取连接点和端点信息，基于指向相同连接点的端点相连的原则，判断设备的连接关系，形成整个厂站的拓扑关系图；3）解析设备调度编号，按设备类型创建调度编号集合。3.根据权要求1或2所述的一种基于源端模型的多源模型自动成图方法，其特征是，在步骤s01中scd文件为iec61850标准规定的变电站基础模型信息文件。4.根据权要求1所述的一种基于源端模型的多源模型自动成图方法，其特征是，在步骤s02中包括：a）识别出设计图纸上开关、刀闸、母线和主变图元的位置；b）识别设计图纸上设备的调度编号和调度编号所在的位置。5.根据权利要求4所述的一种基于源端模型的多源模型自动成图方法，其特征是，在步骤s02的a）中使用对象识别技术，识别出设计图纸上开关、刀闸、母线和主变图元的位置，同时结合人工确认。6.根据权利要求4所述的一种基于源端模型的多源模型自动成图方法，其特征是，在步骤s02的b）中使用文字识别技术，识别设计图纸上设备的调度编号和调度编号文所在的位置。7.根据权利要求1所述的一种基于源端模型的多源模型自动成图方法，其特征是，在步骤s02中，利用scd文件中精确设备编号校正图片的文字识别结果：基于接线图不会出现相同调度编号的规则，通过全文本匹配的方法过滤出文字识别结果中正确的调度编号，采用文本最小相似度度量指标对图片识别有误的编号进行校正。8.根据权利要求4所述的一种基于源端模型的多源模型自动成图方法，其特征是，在步骤s03中，根据就近原则计算图纸上的设备图元编号，步骤如下：a）以调度编号为中心，关联距离最近的设备图元；b）以设备图元为中心，关联距离最近的调度编号；c）调度编号和设备图元互为距离最近，大多数设备图元和调度编号识别正确；d）根据调度编号正确的设备图元、设计图纸设备的拓扑关系、调度编号的候选设备和设备的候选调度编号对识别剩余设备的调度编号；e）形成图纸上所有设备及其调度编号。9.根据权利要求1所述的一种基于源端模型的多源模型自动成图方法，其特征是，在步骤s04中布局进行调整，包括如下步骤：
a）将图纸上设备替换成厂站监控系统的设备图元，同时调整设备图元宽高；b）统计图纸上设备间的距离，包括不同电压等级、不同间隔中设备之间的距离、间隔之间的距离、主变间距离以及母线间距离，优化图纸上设备间的距离；c）对具有连接关系的设备进行垂直和水平居中对齐。10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述计算机程序时，基于权利要求1-9任一项所述的基于源端模型的多源模型自动成图方法。11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被处理器执行时，基于权利要求1-9任一项所述的基于源端模型的多源模型自动成图方法。

技术总结
本发明属于电网自动成图技术领域，具体涉及一种基于源端模型的多源模型自动成图方法、设备和介质。包括：解析SCD文件抽取设备名称和设备类型，使用人工智能算法识别出设计图纸上开关、刀闸、母线和主变图元的位置；计算设计图纸上设备图元编号；根据图纸设备坐标信息绘制出符合实际情况的开关布局,实现电气接线图自动成图。解决了现有技术中在变电站规划设计、通讯组网、综合后台建站和调度系统建站阶段中存在大量重复的设备建模工作，导致成图效率低，以及产生很多不必要的建设成本的技术问题。题。题。


技术研发人员：陈艳 朱健 孔伯骏 朱亚天 高婷婷 吉宏斌 黄俊 周星辰 王乐
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/7/27