基于SVG的電力系統(tǒng)的自動布圖研究
【摘 要】可縮放矢量圖形（Scalable Vector Graphics， SVG）作為一種開放標(biāo)準(zhǔn)的文本式矢量圖形描述語言，是目前電力系統(tǒng)圖形領(lǐng)域通用的設(shè)計方案。本文從電力圖元的數(shù)據(jù)模型出發(fā)，進(jìn)行SVG/CIM建模，分析其拓?fù)潢P(guān)系并導(dǎo)入規(guī)范文件測試，導(dǎo)出完整的SVG圖形文件，最終實現(xiàn)電力圖元的自動布圖，驗證其算法的正確性與通用性。
【關(guān)鍵詞】SVG；CIM；自動布圖算法
Automatic Layout of the Power System Based on SVG
【Abstract】Scalable Vector Graphics（SVG） as a kind of open standard text Vector graphic description language. It is a common design scheme of the power graphics system. Based on electric power of primitive data model， build SVG/CIM model， analysis of the relationship between the topology and imports formal file graphics on test system， exports the complete SVG graphics file， finally realizes the primitive power automatic layout， and verifies the validity and generality of this algorithm.
【Key words】SVG； CIM； Automatic layout algorithm
1 SVG概述
SVG是一種基于 XML 的文本式矢量圖形描述語言，符合IEC61970標(biāo)準(zhǔn)中對數(shù)據(jù)交互的要求，且SVG具有文件尺寸小、任意縮放、動畫、超強(qiáng)顯示和適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)[1]。因此，采用SVG作為電力圖形的存儲格式，實現(xiàn)了圖形格式的統(tǒng)一，解決了電力格式的位圖圖像在數(shù)據(jù)Web發(fā)布的問題。
2 SVG/CIM模型
CIM是一個抽象模型，它描述了電力企業(yè)中的主要對象，定義了信息交換內(nèi)容的語義。CIM使用統(tǒng)一建模語言UML，將CIM定義為一組包[2]。CIM中的每一個包包含一個或多個類圖，用圖形表示包中的所有類及類間的關(guān)系，然后根據(jù)類的屬性及與其它類的關(guān)系，用文字形式定義每個類。
電力系統(tǒng)中的圖形包含著具體的電氣含義，這些電氣屬性在CIM/XML文件中描述。所以，必須結(jié)合CIM/XML文件才能實現(xiàn)完整的圖形信息的交互。電力系統(tǒng)中的圖形界面由大量的圖元構(gòu)成，每個圖元都有自己特定的功能，代表特定的含義，并具有高度封裝性。為了和CIM進(jìn)行關(guān)聯(lián)，對于每一類對象都需要描述一個id，這樣就可以將CIM的對象和SVG的對象關(guān)聯(lián)起來[3]。
電力系統(tǒng)中涉及大量的電氣元件，CIM模型對其進(jìn)行了規(guī)范化的描述[4]。SVG圖元按照CIM模型描述的電氣對象模型設(shè)計，SVG圖元類必須描述設(shè)備類的所有屬性。SVG/CIM模型，對象存在繼承、簡單關(guān)聯(lián)和聚集三種關(guān)系。
3 自動布圖
拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是潮流分析、狀態(tài)估計等高級應(yīng)用的基礎(chǔ)[5]。根據(jù)連接節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)端點(diǎn)的數(shù)量分為：簡單節(jié)點(diǎn)和復(fù)合節(jié)點(diǎn)。簡單節(jié)點(diǎn)指所有的連接節(jié)點(diǎn)都只關(guān)聯(lián)2個端點(diǎn)。復(fù)合節(jié)點(diǎn)指存在一個連接節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)2個以上端點(diǎn)。
3.1 自動布圖算法
為了防止在布圖的過程中端點(diǎn)所對應(yīng)分支上的'圖形發(fā)生重疊，所以每個分支在布圖之前需要判斷該節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)端點(diǎn)的索引。布圖的前提是確定起點(diǎn)位置和母線的數(shù)量，具體如下：
①不包含母線時以連接節(jié)點(diǎn)為布圖的起點(diǎn)；
�、诎妇�時以母線為布圖的起點(diǎn)，分別遍歷關(guān)聯(lián)端點(diǎn)。面對簡單節(jié)點(diǎn)時任取其中一個連接節(jié)點(diǎn)為起點(diǎn)；面對復(fù)合節(jié)點(diǎn)：包含一個復(fù)合節(jié)點(diǎn)時，以該復(fù)合節(jié)點(diǎn)為起點(diǎn)；包含多個復(fù)合節(jié)點(diǎn)時，以關(guān)聯(lián)端點(diǎn)數(shù)量最多的復(fù)合節(jié)點(diǎn)為起點(diǎn)。如果該端點(diǎn)所對應(yīng)的分支與第二條母線相連或者屬于接地分支，則向下布圖；否則均向上布圖。除了最后一條母線外，所有母線的遍歷規(guī)則都和第一條母線相同，最后一條母線除了和其它母線相連的分支外，均向下布圖。
3.2 自動布圖算法測試
圖1 電力圖形系統(tǒng)測試結(jié)果
圖形系統(tǒng)測試采用規(guī)范的CIM/XML文件：ABB公司的ABB_40.9b.xml。如圖1所示，導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)的SVG文件。電力圖元來自CIM/XML文件中的設(shè)備模型，通過唯一的id實現(xiàn)與CIM/XML文件中設(shè)備模型對應(yīng)，證明基于SVG的電力系統(tǒng)的自動布圖的正確性和通用性。
4 結(jié)論
將SVG技術(shù)應(yīng)用與電力圖形系統(tǒng)，可供Web調(diào)用或第三方應(yīng)用軟件使用，有利于不同開發(fā)商的EMS系統(tǒng)的信息交換。SVG/CIM建模為自動布圖的順利進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)，整個布圖算法從母線的數(shù)量出發(fā)，分別設(shè)計其電力圖元布局方式，實現(xiàn)了將源系統(tǒng)私有圖形格式轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的SVG圖形格式，從而驗證電力圖形系統(tǒng)的自動布圖。
【參考文獻(xiàn)】
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[4]紀(jì)陵，蔣衍君，施廣德，等.基于SVG的電力系統(tǒng)圖形互操作研究[J].電力自動化設(shè)備，2011，31（7）：105-109.
[5]張自聰.基于CIM/SVG的省級電網(wǎng)均勻圖的自動生成[D].杭州：杭州電子科技大學(xué)，2009.
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