一种CIM-G格式接线图生成CIM-E电网模型的方法与流程

一种cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的方法
技术领域
1.本发明属于电力系统可视化技术领域，具体涉及一种cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的方法。


背景技术：

2.随着电力资源需求增加以及信息化程度的不断提高，对电力系统信息的转换与对接工作的需求也越来越高。对于电力系统厂站接线图数据，目前大多依靠人工录入的方式，操作繁琐且要求的精细化程度高。而随着人工智能与图像处理技术的不断发展，实现智能高效、自动化地处理图形与模型数据越来越具有研究意义。
3.现阶段电力系统信息交换存在各厂家图形信息与模型格式不一致的问题，为了保证信息交换的一致性和规范性，国家电网公司推行了一种电网通用模型描述规范（cim-e语言）和电力系统图形描述规范（cim-g语言）。cim-e为文本形式的电力系统数据标记语言，cim-g为基于svg（可缩放矢量图形，scalable vector graphics）简化格式的电力系统图形描述语言。目前，这两种语言已经成为国家电网公司内图形和模型数据交换的标准格式。因此，基于这两种语言的转换具有研究意义和实际应用价值。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术中的问题，本发明提出了一种cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的方法。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：第一方面，本发明提供了一种cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的方法，包括以下步骤：步骤1.解析cim-g主接线图中的图形数据，将生成cim-e电网模型所需要的电力设备信息、连接关系类的信息、文本类信息存入到数据库中；步骤2.查找电力设备的拓扑节点群，所述节点群内的电力设备拥有相同拓扑连接节点；步骤3.将节点群中的变压器转换为绕组进行建模，查找节点群中出现的所有变压器，分别替换成不同绕组；步骤4.从变压器绕组开始，查找所有和该绕组拓扑相连的电力设备，形成电压群，查找所有电力设备所属的电压群；步骤5.对文本类信息和电力设备信息进行最近邻匹配，确定电力设备的电压等级及名称；步骤6.基于获取到的电力设备的电压等级及名称，按照cim-e规范生成cim-e电网模型。
6.进一步地，所述步骤1具体包括：将cim-e电网模型所要的文本类信息存入文本数据库中，连接关系类的信息存入连接关系数据库中，电力设备信息存入在设备数据库中，电
力设备信息里包括电力设备及其位置信息，文本类信息中包括文字内容及其位置信息。
7.进一步地，所述步骤2中查找拓扑节点群，具体步骤如下：步骤21.查找所有和母线相连的电力设备，母线和其相连的电力设备标记为同一节点群组；步骤22.在连接关系数据库中，删除和母线相连的连接线的记录，便于下一步查找其他节点；步骤23.对连接关系进行处理，提取出其中的连接线，获得每根连接线及其相连的连接线，每组相连的连接线形成一个线群；步骤24.对于每一个线群，查找线群内所有连接线相连的电力设备及连接线，形成新的节点群；步骤25.对比新形成的节点群和之前的节点群，对于新增的电力设备，则加入该线群所查找出的节点群；对于新增的连接线，则查找其连接的电力设备和连接线，利用集合运算确定新增的连接线和电力设备；重复此步骤，直到没有新增的连接线，则基于该线群的节点群查找完毕。
8.进一步地，所有线群查找完毕后，还包括：对查找到的所有节点群进行去重操作，并加入母线的节点群，得到所有电力设备的节点群。
9.进一步地，所述步骤4具体步骤如下：步骤41.从所有变压器绕组开始，每个变压器绕组形成一个电压群；步骤42.查找所有和变压器绕组拓扑相连的电力设备，形成不同电压等级的电压群；具体包括：查找所有和绕组拓扑相连的电力设备，加入该绕组的电压群，判断电压群中新增的设备中是否有绕组，若是绕组，不再继续向下搜索拓扑相连的电力设备；若是非绕组，继续搜寻其拓扑相连的电力设备加入电压群；继续通过集合运算判断电压群是否还有新增电力设备，若有，重复上述步骤，若无，则基于该绕组的电压群查找完毕。
10.进一步地，所有电压群查找完毕后，还包括：对查找到的所有电压群进行去重操作，得到所有设备的电压群，同电压群的设备具有相同电压等级。
11.进一步地，所述步骤5中确定电力设备的电压等级包括以下步骤：在文本数据库中，基于电力设备的位置信息和文字信息的位置信息，对所有电力设备进行最近邻匹配，确认匹配到的电力设备的电压等级，并对电力设备所属电压群内的其他电力设备添加电压等级字段信息。
12.进一步地，所述步骤5还包括：判断绕组电压等级的高中低，对于所属同一变压器的绕组，依据电压等级进行排序，并添加绕组电压等级字段。
13.第二方面，本发明还提供了一种cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的装置，其包括：处理器、存储器以及程序；所述程序存储在所述存储器中，所述处理器调用存储器存储的程序，以执行第一方面中任一实施例所述的cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的方法。
14.第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在
设备执行第一方面中任一实施例所述的cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的方法。
15.与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：本发明通过将厂站图形信息转换为模型信息，方便查验电力设备信息及其拓扑连接关系，减少人工录入的工作量，智能高效地对厂站电力设备信息进行校验与管理。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
17.图1为本发明的cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的方法流程示意图。
具体实施方式
18.为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的技术方案的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。一个或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
19.参照图1，在本发明的一个实施例中，提供了一种cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的方法，具体包括以下步骤：步骤1.解析cim-g主接线图中的图形数据，将生成cim-e电网模型所需要的电力设备信息、连接关系类的信息、文本类信息存入到数据库中。
20.定义cim-g可识别图元类型以及对应的cim-e模型类型。具体的cim-g可识别图元类型与cim-e模型类型对应关系如下表1。
21.表1
每个电力设备都存在与外部连接的端子，把端子定义为pin，端子用于描述电力设备与电力设备间的连接点的图形对象。
22.连接关系来表示电力设备的端子之间的连接。主接线图中每个端子都应该通过连接关系与其他它端子连接在一起。连接关系的属性包含连接属性，描述电力设备间的连接关系，连接属性中记录了多个电力设备的端子信息，每个端子信息包括端子的端子号和端子所属电力设备id。
23.连接属性的格式如：“连接线的端子号，所连对象的端子号，所连对象的id；
…”
，例如，连接属性link="0,1,101000036；1,0,100000037"。
24.本发明中对于连接关系的连接属性，删除其中连接线的端子号、所连对象的端子号信息，提取出所连电力设备的id，如link="101000036；100000037"。连接关系类的信息存入连接关系数据库中。
25.电力设备包括：隔离开关、接地刀闸、两卷变压器、三卷变压器、发电机、电容器、反应堆等，将电力设备信息存入在设备数据库中，电力设备信息中包括电力设备及其位置信息。
26.每个电力设备的属性包括电压等级属性，属性值格式为：xxxkv，例如50kv，其用来描述所属电压等级信息。
27.cim-g中的文本字段包括主接线图中所有文本类信息，比如文本字段的电力设备的属性里的文字内容及其位置信息，将电力设备的属性里的文字内容及其位置信息提取出来存入文本数据库中。具体的，将“kv”、“变”、“母”等文字内容及其位置信息提取出来存入
到文本数据库中，以便后续把含有“kv”、“变”、“母”字的记录再从中提取出来，用来匹配电力设备电压等级。
28.步骤2.查找电力设备的拓扑节点群，所述节点群内的电力设备拥有相同拓扑连接节点。
29.查找拓扑节点群的步骤如下：步骤21.查找所有和母线相连的电力设备，母线和其相连的电力设备标记为同一节点群；步骤22.在连接关系数据库中，删除和母线相连的连接线的记录，便于下一步查找其他节点群；步骤23.对连接关系进行处理，提取出其中的连接线，获得每根连接线及其相连的连接线，每组相连的连接线形成一个线群；步骤24.对于每一个线群，查找线群内所有连接线相连的电力设备及连接线，形成新的节点群；步骤25.对比新形成的节点群和之前的节点群，对于新增的电力设备，则加入该线群所查找出的节点群；对于新增的连接线，则查找其连接的电力设备和连接线，利用集合运算确定新增的连接线和电力设备；重复此步骤，直到没有新增的连接线，则基于该线群的节点群查找完毕。
30.所有线群查找完毕后，对查找到的所有节点群进行去重操作，并加入母线的节点群，得到所有电力设备的节点群。
31.步骤3.将节点群中的变压器转换为绕组进行建模，查找节点群中出现的所有变压器，分别替换成不同绕组；并在设备数据库中加入绕组及其所属变压器的信息。
32.在电力设备中，变压器设备是能够连接不同电压等级设备。电压器绕组是指构成与变压器标注的某一电压值相对应的电气线路的一组线匝，各个副绕组的匝数不同，则其端电压也不同。在电力系统中最常用的是三绕组变压器。
33.步骤4.从变压器绕组开始，查找所有和该绕组拓扑相连的电力设备，形成电压群，查找所有电力设备所属的电压群。
34.从变压器绕组开始，查找所有和该绕组拓扑相连的电力设备，形成电压群，查找所有电力设备所属的电压群，具体步骤如下：步骤41.从所有变压器绕组开始，每个变压器绕组形成一个电压群；步骤42.查找所有和变压器绕组拓扑相连的电力设备，形成不同电压等级的电压群；具体包括：查找所有和绕组拓扑相连的电力设备，加入该绕组的电压群，判断电压群中新增的设备中是否有绕组，若是绕组，不再继续向下搜索拓扑相连的电力设备；若是非绕组，继续搜寻其拓扑相连的电力设备加入电压群；继续通过集合运算判断电压群是否还有新增电力设备，若有，重复上述步骤，若无，则基于该绕组的电压群查找完毕。
35.所有电压群查找完毕后，对查找到的所有电压群进行去重操作，得到所有电力设备的电压群，同电压群的电力设备具有相同电压等级。
36.步骤5.对文本类信息和电力设备信息进行最近邻匹配，确定电力设备的电压等级
及名称。
37.将含有“kv”、“变”、“母”等文字内容及位置信息从文本数据库中提取出来，基于“kv”位置信息及电力设备位置信息，对所有电力设备进行最近邻匹配，从而确认匹配到的电力设备的电压等级，并对以上电力设备所属电压群内的其他电力设备添加电压等级字段信息。
38.基于最近邻匹配算法，对除“kv”以外的文本类信息与电力设备进行匹配。对于含有“变”的文本类信息，与变压器进行匹配；对于含有“母”的文本类信息，与母线匹配，以此获得电力设备的名称。
39.判断绕组电压等级的高中低，对于所属同一变压器的绕组，依据电压等级进行排序，并添加绕组电压等级字段。
40.步骤6.基于获取到的电力设备的电压等级及名称，按照cim-e规范生成cim-e电网模型。
41.本发明通过计算电力设备拓扑连接关系，通过文字坐标与设备位置信息确定设备电压等级，将cim-g图形信息转换为cim-e模型信息，并按照标准cim-e规范写入cim-e电网模型；本发明操作简单，易用性强，提升数据交换的效率，减少人工操作的复杂性。
42.在本发明的实施例中，还提供了cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的装置，其包括：包括处理器、存储器以及程序；程序存储在存储器中，处理器调用存储器存储的程序，以执行上述的cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的方法。
43.在上述基于cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的装置的实现中，存储器和处理器之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可以通过一条或者多条通信总线或信号线实现电性连接，如可以通过总线连接。存储器中存储有实现数据访问控制方法的计算机执行指令，包括至少一个可以软件或固件的形式存储于存储器中的软件功能模块，处理器通过运行存储在存储器内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。
44.存储器可以是，但不限于，随机存取存储器(random access memory，简称：ram)，只读存储器(read only memory，简称：rom)，可编程只读存储器(programmable read-only memory，简称：prom)，可擦除只读存储器(erasableprogrammable read-only memory，简称：eprom)，电可擦除只读存储器(electric erasable programmable read-only memory，简称：eeprom)等。其中，存储器用于存储程序，处理器在接收到执行指令后，执行程序。
45.处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称：cpu)、网络处理器(network processor，简称：np)等。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
46.在本发明的实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行上述的cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的方法。
47.本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例
的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。
48.本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图中指定的功能的装置。
49.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图中指定的功能。
50.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图中指定的功能的步骤。
51.以上对本发明所提供的cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的方法、cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的装置和一种计算机可读存储介质的应用进行了详细介绍，本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
52.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.解析cim-g主接线图中的图形数据，将生成cim-e电网模型所需要的电力设备信息、连接关系类的信息、文本类信息存入到数据库中；步骤2.查找主接线图中电力设备的拓扑节点群，所述节点群内的电力设备拥有相同拓扑连接节点；步骤3.将节点群中的变压器转换为绕组进行建模，查找节点群中出现的所有变压器，分别替换成不同绕组；步骤4.从变压器绕组开始，查找所有和该绕组拓扑相连的电力设备，形成电压群，查找所有电力设备所属的电压群；步骤5.对文本类信息和电力设备信息进行最近邻匹配，确定电力设备的电压等级及名称；步骤6.基于获取到的电力设备的电压等级及名称，按照cim-e规范生成cim-e电网模型。2.根据权利要求1所述的一种cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的方法，其特征在于，将cim-e电网模型所要的文本类信息存入文本数据库中，连接关系类的信息存入连接关系数据库中，电力设备信息存入在设备数据库中，其中，电力设备信息里包括电力设备及其位置信息，文本类信息中包括文字内容及其位置信息。3.根据权利要求2所述的一种cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的方法，其特征在于，所述步骤2中查找拓扑节点群，具体步骤如下：步骤21.查找所有和母线相连的电力设备，母线和其相连的电力设备标记为同一节点群组；步骤22.在连接关系数据库中，删除和母线相连的连接线的记录，便于下一步查找其他节点；步骤23.对连接关系进行处理，提取出其中的连接线，获得每根连接线及其相连的连接线，每组相连的连接线形成一个线群；步骤24.对于每一个线群，查找线群内所有连接线相连的电力设备及连接线，形成新的节点群；步骤25.对比新形成的节点群和之前的节点群，对于新增的电力设备，则加入该线群所查找出的节点群；对于新增的连接线，则查找其连接的电力设备和连接线，利用集合运算确定新增的连接线和电力设备；重复此步骤，直到没有新增的连接线，则基于该线群的节点群查找完毕。4.根据权利要求3所述的一种cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的方法，其特征在于，所有线群查找完毕后，还包括：对查找到的所有节点群进行去重操作，并加入母线的节点群，得到所有电力设备的节点群。5.根据权利要求1所述的一种cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的方法，其特征在于，所述步骤4具体步骤如下：步骤41.从所有变压器绕组开始，每个变压器绕组形成一个电压群；步骤42.查找所有和变压器绕组拓扑相连的电力设备，形成不同电压等级的电压群；具体包括：
查找所有和绕组拓扑相连的电力设备，加入该绕组的电压群，判断电压群中新增的设备中是否有绕组，若是绕组，不再继续向下搜索拓扑相连的电力设备；若是非绕组，继续搜寻其拓扑相连的电力设备加入电压群；继续通过集合运算判断电压群是否还有新增电力设备，若有，重复上述步骤，若无，则基于该绕组的电压群查找完毕。6.根据权利要求5所述的一种cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的方法，其特征在于，所有电压群查找完毕后，还包括：对查找到的所有电压群进行去重操作，得到所有设备的电压群，同电压群的设备具有相同电压等级。7.根据权利要求6所述的一种cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的方法，其特征在于，所述步骤5中确定电力设备的电压等级包括以下步骤：在文本数据库中，基于电力设备的位置信息和文字内容的信息，对所有电力设备进行最近邻匹配，确认匹配到的电力设备的电压等级，并对电力设备所属电压群内的其他电力设备添加电压等级字段信息。8.根据权利要求7所述的一种cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的方法，其特征在于，所述步骤5还包括：判断绕组电压等级的高中低，对于所属同一变压器的绕组，依据电压等级进行排序，并添加绕组电压等级字段。9.一种cim-g格式接线图生成cim-e电网模型的装置，其特征在于，其包括：处理器、存储器以及程序；所述程序存储在所述存储器中，所述处理器调用存储器存储的程序，以执行权利要求1-8任意一项所述的方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1-8中任意一项所述的方法。

技术总结
本发明属于电力系统可视化技术领域，具体涉及一种CIM-G格式接线图生成CIM-E电网模型的方法，包括：解析CIM-G主接线图中的图形数据，并存入到数据库中；查找电力设备的拓扑节点群；将节点群中的变压器转换为绕组进行建模，查找节点群中出现的所有变压器，分别替换成不同绕组；并在设备数据库中加入绕组及其所属变压器的信息；从变压器绕组开始，查找所有和该绕组拓扑相连的电力设备，形成电压群，查找所有电力设备所属的电压群；对文本类信息和电力设备信息进行最近邻匹配，确定电力设备的电压等级及名称；基于获取到的电力设备的电压等级及名称，按照规范生成CIM-E电网模型。本发明操作简单，减少人工操作的复杂性。减少人工操作的复杂性。减少人工操作的复杂性。


技术研发人员：陈康依 李天赋 昊苓芝 高博 朱锋 孙诗源 黄明辉 王传琳 陈世杰
受保护的技术使用者：东方电子股份有限公司
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/8/9