CN104239406A

CN104239406A - 一种智能变电站二次设备配置的高可视化展示方法

Info

Publication number: CN104239406A
Application number: CN201410369431.5A
Authority: CN
Inventors: 张灿勇; 李惠民; 王乐挺
Original assignee: GRIDNT Inc
Current assignee: GRIDNT Inc
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2014-12-24

Abstract

本发明涉及变电站二次设备配置展示技术领域，特别涉及一种智能变电站二次设备配置的高可视化展示方法。本发明公开了以下具体方法：1）智能解析SCD文件；2）自动生成设备与网络的接线图；3）自动生成设备间的逻辑连接图；4）通过与用户互动实现的逻辑连接的分步、分层的展示。本发明利用智能处理算法及新颖的展示手段，对智能变电站配置进行高可视化、高互动的展示，使设备所支持的信息模型及设备与设备间的通信接口、设备间的逻辑连接变的一目了然，进而使站内的相关人员可以快速地掌握变电站站内的业务情况，能很大程度的提高变电站的运行、维护效率。

Description

一种智能变电站二次设备配置的高可视化展示方法

技术领域

本发明涉及变电站二次设备配置展示技术领域，特别涉及一种智能变电站二次设备配置的高可视化展示方法。

背景技术

智能电网作为未来电网的发展方向，渗透到发电、输电、变电、配电、用电、调度、通信信息各个环节。在上述这些环节中，智能变电站无疑是最核心的一环。智能变电站与传统变电站最大差别体现在三个方面：一次设备智能化、设备检修状态化，以及二次设备网络化。其按过程层、间隔层、站控层三层结构体系分层构建，建立在符合国际标准的IEC61850通信规范基础之上，能够实现变电站内智能电气设备间信息的共享和互操作。IEC 61850标准是由国际电工委员会(International Electrotechnical Commission)第57技术委员会于2004年颁布的、应用于变电站通信网络和系统的国际标准，具有以下特点：

①定义了变电站的信息分层结构

变电站通信网络和系统协议 IEC 61850 标准草案提出了变电站内信息分层的概念，将构成智能变电站的智能电子设备IED（Intelligent Electronic Device-智能电子设备)间的通信体系分为 3 个层次，即变电站层、间隔层和过程层，并且定义了层间的通信接口。

②采用了面向对象的数据建模技术

IEC 61850 标准采用面向对象的建模技术，定义了基于客户机/服务器结构数据模型。每个IED包含一个或多个服务器，每个服务器本身又包含一个或多个逻辑设备（Logical Device LD）。逻辑设备包含逻辑节点（Logical Note LN），逻辑节点包含数据对象（Data Object DO）。数据对象则是由数据属性（Data Attribute DA）构成的公用数据类的命名实例。从通信而言，IED 同时也扮演客户的角色。任何一个客户可通过抽象通信服务接口（ACSI）和服务器通信可访问数据对象。

③数据自描述

该标准定义了采用设备名、逻辑节点名、实例编号和数据类名建立对象名的命名规则；采用面向对象的方法，定义了对象之间的通信服务，比如，获取和设定对象值的通信服务，取得对象名列表的通信服务，获得数据对象值列表的服务等。面向对象的数据自描述在数据源就对数据本身进行自我描述，传输到接收方的数据都带有自我说明，不需要再对数据进行工程物理量对应、标度转换等工作。由于数据本身带有说明，所以传输时可以不受预先定义限制，简化了对数据的管理和维护工作。

④网络独立性

IEC 61850 标准总结了变电站内信息传输所必需的通信服务，设计了独立于所采用网络和应用层协议的抽象通信服务接口（ASCI）。在IEC61850-7-2 中，建立了标准兼容服务器所必须提供的通信服务的模型，包括服务器模型、逻辑设备模型、逻辑节点模型、数据模型和数据集模型。客户通过 ACSI，由专用通信服务映射（SCSM）映射到所采用的具体协议栈，例如制造报文规范（MMS）等。IEC 61850 标准使用 ACSI和 SCSM技术，解决了标准的稳定性与未来网络技术发展之间的矛盾，即当网络技术发展时只要改动 SCSM，而不需要修改 ACSI。

根据IEC61850标准，需对站内的二次设备进行配置，对每个变电站最终生成一个反映站内智能电子设备实际配置的SCD文件（变电站系统配置描述文件）。然而，由于站内智能电子设备的数量比较多，设备代表的变电站业务模型描述繁杂，且设备间及设备与网络间的通信存在大量的配置，如果单纯依靠SCD文本文件很难直观的了解智能化变电站的配置。

同时，对于一个典型的智能化变电站，描述其配置的SCD文件会很大，所描述的智能化变电站配置十分复杂，手工绘图会异常繁琐，工作量很大，据此，此成图方式不适合在实际应用中施行。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种智能变电站二次设备配置的高可视化展示方法，其能够提供对智能站配置信息的高可视化展示，可以帮助运行维护人员全局把握智能化变电站信息模型及智能电子设备间的信息交换接口，以及根据这个模型交换信息的方式。

本发明所采用的技术方案如下：

一种智能变电站二次设备配置的高可视化展示方法，包括以下方法步骤：

A、解析变电站系统配置描述文件；

B、自动生成设备与网络的接线图；

C、自动生成设备间的逻辑连接图；

D、与用户互动展示功能。

步骤A中，其解析的具体方法是，在解析过程中，根据智能电子设备的命名、类型及描述信息，将智能电子设备划归不同的电压等级及间隔，其解析的变电站系统配置描述文件包括三部分内容：

a、变电站系统配置描述文件通讯节点下的信息；

b、智能电子设备对外发送信息的方法及信息模型；

c、智能电子设备的输入信息。

步骤B中，自动生成设备与网络的接线图的具体步骤包括：

B1、首先将智能电子设备自动划归不同电压等级之下；

B2、根据电压等级，按不同的间隔分组；

B3、根据间隔宽度，及间隔的数量，确定一行中能放置多少个间隔；

B4、在一个间隔内，根据智能电子设备的类型，依据IEC61850标准规定的层级，将不同类型智能电子设备置于不同的层级上。

步骤C中，自动生成设备间的逻辑连接图的具体步骤是：

C1、遵循GRAPHML标准，生成具体连接端子的图，图中仅保存了端子及其逻辑关系，不存在位置信息；

C2、展示程序以生成的GRAPHML文件为数据源，进行图的解析；

C3、针对图中的每一个端子，进行处理；

C4、当完成所有的端子处理，将得到多个从智能电子设备到端子的树状结构，通过将每个层级对应一个显示面板，将此树状结构推广到对应的显示结构，即树中的子节点对应的显示面板将作为父的面板中的构件，以此完成这个结构的构建，并参考网络接线图的位置进行此显示结构的渲染，自动生成设备间的逻辑连接图。

步骤C3的具体步骤是：

C31、解析出对应的智能电子设备、逻辑设备以及数据集或输入；

C32、如果智能电子设备不存在，则新建智能电子设备对应的对象；如果逻辑设备不存在，则新建逻辑设备对应的对象；如果数据集或输入不存在，则新建数据集或输入对应的对象；

C33、将数据放入对应的数据集或输入的端子列表中。

步骤D中，与用户互动展示功能的具体步骤是：

D1、查看全部的数据集配置情况；

D2、查看某个智能电子设备与外界的逻辑连接情况，此时，所有与指定智能电子设备存在逻辑连接的智能电子设备都将被选择出来并展示；

D3、查看某些智能电子设备之间的逻辑连接情况，此时，仅显示选中智能电子设备间有联系的逻辑连接；

D4、查看某个间隔与外界的逻辑连接情况，此时，此间隔内的所有智能电子设备及与这些设备存在逻辑连接的智能电子设备都将被选择出来并展示；

D5、可以查看智能电子设备与网络的连接情况，同时可以方便地在网络接线图与逻辑连接图中实现关联跳转，如用户可以由网络连接图的智能电子设备，跳转到该设备在逻辑连接图中的位置，反之亦然。

本发明的技术方案，能够自动提取变电站智能电子设备的网络连接、包括信息模型，信息接口的输出信息、包括输入量及对输入量进行内部映射的输入信息。

可以根据配置智能解析信息，根据智能电子设备类型，自动用不同图标展现在不同层级的网络中，并能够自动按电压等级及间隔将设备分组。

可以根据提取出的配置信息，按设备、逻辑设备、虚通道、虚端子分层展示设备间的逻辑连接。

用户可以灵活的选择所关心的IED，对相关配置进行重点部分及不同层级的显示。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

1、有利于工作人员全局了解整个智能化变电站中的IED包括其网络连接、信息模型、通讯接口、逻辑连接等配置信息。

2、可以分析指定间隔、IED、逻辑设备（LD）、数据集或输入(INPUTS)与哪些IED进行信息交互，对这种交互的展示可以分层细化到代表每个物理量的虚端子。

3、作为业务功能的入口，在图上可以引入主系统的重要功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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他的附图。

图1为本发明的一种智能变电站二次设备配置的高可视化展示方法的产生的一个智能电子设备的物理连接示意图；

图2为本发明的一种智能变电站二次设备配置的高可视化展示方法的逻辑连接图；

图3为本发明的一种智能变电站二次设备配置的高可视化展示方法的不同层级间的逻辑连接图；

图4为本发明的一种智能变电站二次设备配置的高可视化展示方法的自动生成设备间逻辑连接的算法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本实施例的一种智能变电站二次设备配置的高可视化展示方法，其包括内容：

1、智能解析SCD文件

SCD文件作为本方案的输入，包含所有我们需要的信息。其中我们重点解析三部分的内容：

1）SCD文件通讯节点下的信息。这个信息提供了设备和各个具体通讯网络的连接情况，是对各个智能电子设备间网络物理连接的描述；

2）各个智能电子设备对外发送信息的方法及信息模型。这个可以视作是对每个电子设备对外信息接口的准确及完整的描述；

3）各个IED的输入（INPUTS）信息。代表每个智能电子设备从其它设备接收哪些信息，以什么样的模型来接收这些信息。

一个IED对外发送信息与其接收方之间，可以视作一个逻辑通道或虚通道。每个虚通道间所交换的物理量，在传统变电站里是通过端子间的连接来实现的，这里可以视作是虚端子。这些虚通道是建立在1）中提取的物理连接基础之上的，它们代表了设备间的逻辑连接。

4）在解析过程中，根据IED的命名、类型及描述等信息，将IED划归不同的电压等级及间隔。我们需要一个智能方法，把上述信息通过高可视化的功能和用户互动的方法分步、分层的展现出来。

2、自动生成设备与网络的接线图

这个过程主要侧重于表达设备与网络的连接信息。例如，通过此接线图，我们可以方便查看一个线路保护挂接在哪些类型的网络（如GOOSE-A网，MMS-A网等）下。成图过程依据的信息是SCD文件中的通讯节点（COMMUNICATION）下的内容，成图采用SVG（可缩放矢量图形Scalable Vector Graphics）技术。

自动成图过程中，我们首先将IED自动划归不同电压等级之下，然后根据电压等级，按不同的间隔分组。根据间隔宽度，及间隔的数量，确定一行中能放置多少个间隔。在一个间隔内，根据IED的类型，依据IEC61850规定的层级，将不同类型IED置于不同的层级上。

本发明中使用Apache的Batik库来完成对SVG的解读，进而确定对应的设备在图上的位置，从而完成设备与网络的布局。对SVG的写入，采用DOM4j技术。具体的功能模块有：

SVGDao：解析结果访问模块，其主要负责通过数据库接口完成对解析结果的访问。

SVGGenerated：：SVG图生成模块，通过SVGDao模块获取并缓存的数据来完成图的生成，具体算法是：

1）访问解析结果，并将各个间隔及其对应的IED列表缓存起来。

2）在各个间隔内，按照IED的类型，将IED进行布局。每个间隔分为五行，从下向上依次是合并单元、智能终端、保护、测控、其它类型，布局完成后，将间隔的宽度记录下来。

3）根据间隔的宽度、数量、电压等级进行间隔的排列，原则是电压等级从高至低，并且尽量将整个图排列成一个正方形。

如图1，是产生的一个智能电子设备物理连接图的示例。

3、自动生成设备间的逻辑连接图

此逻辑连接图主要依据智能电子设备的输出及输入信息产生。在SCD文件中，针对每一个IED都有其输出及输入信息的描述，但当我们将所有的IED的输出、输入解析完成后，我们就可以清楚的知道，针对每个具体的IED，其接收和发送的具体情况并根据这些信息，生成如图2所示的逻辑连接图。

此图采用GRAPHML(基于XML的图形描述语言)来描述，其侧重于展示设备间的表示逻辑连接的虚通道，可根据和虚通道相关的IED、逻辑设备（Logical Device LD）、数据集（Data Set）表达的输出信息及输入（INPUTS）信息，就可以通过和用户互动完成设备间分层的逻辑连接图的展示。在逻辑连接图上各IED的位置可以参考网络接线图，做到二者的展示上的相对统一。

具体的算法，如下：

1）遵循GRAPHML标准，生成具体连接端子的图，图中仅保存了端子及其逻辑关系，不存在位置信息。

2）展示程序以生成的GRAPHML文件为数据源，进行图的解析。

3）针对图中的每一个端子，按图4的方法进行处理：

C33、将数据放入对应的数据集或输入的端子列表中。

当完成所有的端子处理，我们将得到多个从IED到端子的树状结构，通过将每个层级对应一个显示面板（Panel），将此树状结构推广到对应的显示结构，即树中的子节点对应的显示面板将作为父的面板中的构件，以完成这个结构的构建，并参考网络接线图的位置进行此显示结构的渲染，自动生成设备间的逻辑连接图。

4、与用户互动展示功能

基于上述网络逻辑连接信息及高可视化展示方法，该发明提供灵活的与系统用户互动的方法，从而完成对整个智能化变电站配置根据用户需求的重点部分展示及不同层级的展示。

其展示功能包括：

1）查看全部的数据集配置情况，即使数据集没有配置对应的接收方。

2）查看某个IED与外界的逻辑连接情况，此时，所有与指定IED存在逻辑连接的IED都将被选择出来并展示。

3)查看某些IED之间的逻辑连接情况，此时，仅显示选中IED间有联系的逻辑连接。此功能可以方便的查看一条业务路径，如可以选中智能终端、保护、合并单元，来查看三者之间的具体交互情况。

4)查看某个间隔与外界的逻辑连接情况，此时，此间隔内的所有智能电子设备及与这些设备存在逻辑连接的智能电子设备都将被选择出来并展示。

5)可以查看智能电子设备与网络的连接情况，同时可以方便地在网络接线图与逻辑连接图中实现关联跳转，如用户可以由网络连接图的智能电子设备，跳转到该设备在逻辑连接图中的位置，反之亦然。

为了方便用户查看，可以对整个图或图中的层级显示结构进行自由拖拽，可以对层级显示结构进行收放，以实现不同层级间逻辑连接展示的平滑过渡，如图3。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种智能变电站二次设备配置的高可视化展示方法，包括以下方法步骤：

A、解析变电站系统配置描述文件；

B、自动生成设备与网络的接线图；

C、自动生成设备间的逻辑连接图；

D、与用户互动展示功能。

2. 根据权利要求1所述的一种智能变电站二次设备配置的高可视化展示方法，其特征在于，所述的步骤A中，其解析的具体方法是，在解析过程中，根据智能电子设备的命名、类型及描述信息，将智能电子设备划归不同的电压等级及间隔，其解析的变电站系统配置描述文件包括三部分内容：

a、变电站系统配置描述文件通讯节点下的信息；

b、智能电子设备对外发送信息的方法及信息模型；

c、智能电子设备的输入信息。

3. 根据权利要求1所述的一种智能变电站二次设备配置的高可视化展示方法，其特征在于，所述的步骤B中，自动生成设备与网络的接线图的具体步骤包括：

B1、首先将智能电子设备自动划归不同电压等级之下；

B2、根据电压等级，按不同的间隔分组；

4. 根据权利要求1所述的一种智能变电站二次设备配置的高可视化展示方法，其特征在于，所述的步骤C中，自动生成设备间的逻辑连接图的具体步骤是：

C2、展示程序以生成的GRAPHML文件为数据源，进行图的解析；

C3、针对图中的每一个端子，进行处理；

5. 根据权利要求4所述的一种智能变电站二次设备配置的高可视化展示方法，其特征在于，所述步骤C3的具体步骤是：

C33、将数据放入对应的数据集或输入的端子列表中。

6. 根据权利要求1所述的一种智能变电站二次设备配置的高可视化展示方法，其特征在于，所述的步骤D中，与用户互动展示功能的具体步骤是：

D1、查看全部的数据集配置情况；

D5、查看智能电子设备与网络的连接情况，同时可以方便的在网络接线图与逻辑连接图中实现关联跳转，如用户可以由网络连接图的智能电子设备，跳转到该设备在逻辑连接图中的位置，反之亦然。