基本信息
- 项目名称：
- 基于追踪技术的电力网络构建与拓扑分析软件
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 基于追踪技术的电力网络构建与拓扑分析软件，能够为用户提供可视化界面快速构建复杂的电力网络，能够通过拓扑跟踪快速查看网络的链接状态，能够快速、方便、准确的绘制电力网络图，从而减少了用户的工作量，使用户将更多的精力放在电力网设计的本身，而不是在电力网的绘制部分投入过多的精力，从而提高工作效率。
- 详细介绍：
- 基于追踪技术的电力网络构建与拓扑分析软件，能够快速、方便、准确的绘制电力网络图，并且能够通过拓扑跟踪快速查看网络的链接状态。本系统主要包括以下几部分功能： （1）电力网设备的图像化表示：用符号表示现实中的电力网元器件，以便用户可以根据抽象出来的电力网元器件符号快速的选择所需要的电力网符号，提高效率，易于标识，更加清晰易懂。 （2）电力网设备标志可以自动对齐网格：使得绘制出的元器件可以自动得按照一定得规则进行排列，从而使绘制出的电力网更加清晰，元器件排列更加整齐，提高设计人员的工作效率。 （3）电力网设备标志可以移动删减：系统允许用户对已绘制的电力网进行修改，允许用户拖动元器件的位置，对已有的元器件进行删除等操作。 （4）对设计出的电力网可以实现拓扑：对已经设计的电力网进行拓扑，分析当前电力网的连线状态，标记出具有电势的元器件，以便设计人员可以根据当前的状态对电力网做进一步的改进。 （5）可以按照标号进行查找元器件：系统能够提供一种查询功能，针对要查找的元器件进行查找定位，并与其他的元器件区分开来。 本系统为单机软件，方便安装与使用，开发平台为Windows XP系统，开发语言为C#，开发工具为Visual Studio 2008，数据库采用Microsoft Access。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的： 为用户提供可视化界面快速构建复杂的电力网络，并且对电力网络能够实现快速拓扑分析。减少了用户的工作量，使用户将更多的精力放在电力网设计的本身，而不是在电力网的绘制部分投入过多的精力，从而提高工作效率。 设计思路： 设计的主要出发点是开发出一款电力网绘图软件，作为其他软件的开发雏形，可以根据需要修改成为专业的电力网绘制软件、专业课堂教学演示软件或者是其他与绘图相关的软件。该软件的绘图模块是借鉴了其他专业软件的设计思想和方法，在界面上追求简洁大方，突出主要功能，摒弃繁琐的次要操作。在开发期间，主要是注重软件的实用性和方便性，同时使用较为先进的电力网拓扑算法，提高电力网绘制人员的工作效率。利用软件工程里边的模块化思想，增加软件的重用性、可维护性、移植性等，为以后的软件升级、改造、维护，提供了便利。同时，辅助必要的文档，对软件的开发过程进行记录、存档，便于在以后进行查看、修改。 创新点： 系统提供了可视化的用户界面，简单易学易用以及快速的拓扑分析功能，能够快速定位器件。 技术指标： 本系统为单机软件，方便安装与使用，开发平台为Windows XP系统，开发语言为C#，开发工具为Visual Studio 2008，数据库采用Microsoft Access。
科学性、先进性
- 科学性和先进性： （1）算法先进：电力网络图形建模在图形平台上建立了电力设备的节点连接关系。该方法根据这种连接关系，逐层推进直至遍历全网，克服了传统拓扑过程中重复搜索支路的缺点。在拓扑过程中，利用节点－支路邻接表，加快网络的搜索速度。同时将具体的电力设备处理成抽象的支路概念，对变电站接线分析与系统网络分析做统一处理，使拓扑过程不受网络接线形式和网络结构的约束，可对多电压等级的网络统一进行拓扑，增强了算法的通用性。另外，对于开关变化引起的网络结构的变化，通过修改节点－支路邻接表，可进行局部重新拓扑，提高了算法的灵活性。 （2）图形化用户界面：用户通过可视化的界面，以拖拉与粘贴的方式可以构建复杂的电力网络，使用过程中更加直观方便，易学，不容易出错。 （3）实时拓扑分析：该系统保证了对电力网设备连接性的实时分析和供电状态。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品为某大学“大学生科技创新基金”重点资助项目，已经于2010 年12 月份通过该大学“大学生科技创新基金”项目结题鉴定。 本作品在某市科技节进行了展览，获得科技论文类一等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 技术入股
作品可展示的形式
- 磁盘、现场演示、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点： （1）电力网设备的图像化表示； （2）电力网设备标志可以自动对齐网格； （3）电力网设备标志可以移动删减； （4）对设计出的电力网可以实现拓扑； （5）可以按照标号进行查找元器件。 适用范围： （1）电力网设计部门，节省开发中绘图方面的时间； （2）应用于高校电子通信类学院的日常课堂演示； （3）用于其他的仿真、绘图领域相关软件的前期技术性研究。 推广前景： 可以作为很多领域的专业软件的雏形。 市场分析和经济效益预测： 该系统能够缩短开发周期，具有良好的经济效益，市场前景广阔。
同类课题研究水平概述
- 对于电力系统实时分析软件系统，如何实现电网接线的快速拓扑分析和跟踪是个至关重要的问题。自20 世纪80 年代初以来，已有学者在该领域开展研究。常规的电网接线分析方法通过建立一些复杂的关联表，采用（数据结构+算法）的方式来实现；电力网拓扑发生变化时，通过修改关联表跟踪电网拓扑。该方法的拓扑数据纷繁复杂，不够直观且不易管理。20 世纪90 年代中期以来，人们又提出了基于规则的厂站接线分析与基于人工智能搜索技术的电网结点连接分析相结合的接线分析方法，该方法具有算法简单，易于实现等优点；但对于复杂的母线接线形式需要较多的规则条数，且只能处理预先已考虑的接线类型，不能适应于目前错综复杂的电网系统。随着面向对象技术的发展，有些学者采用面向对象的方法建立了厂站和电网拓扑跟踪模型，并采用堆栈技术和深度优先搜索算法，其缺点在于重复搜索支路，浪费了有限的系统资源，系统时间和空间的开销较大，从而造成搜索效率低下，拓扑分析速度较慢，不能应用于实时性要求比较严格的电网系统。 由于人工智能广度搜索和深度搜索的效率较低，有学者采用图论分析各站内结点的连通情况，首先应用人工智能搜索技术进行电网拓扑分析，然后应用启发式搜索算法进行电网结点树拓扑的跟踪，从而完成了电网拓扑跟踪。 经过分析比较这种方法是目前为之最优化的，该系统也是基于这种算法的思想，做了进一步的改进，仅需要设备端口的节点号，可以对任何结线方式下多压等级的网络进行拓扑。系统利用节点-支路邻接表，采用广度优先搜索遍历算法，减少了系统对支路的重复搜索和处理，减小了时间和空间复杂度，节省了时间和空间的系统开销，从而大大加快了网络拓扑速度。同时可以根据电力网的实际情况，对电力网进行拓扑分析，从而使得系统可以达到效率最优。
