一種智能變電站二次設備配置的高可視化展示方法
【專利摘要】本發明涉及變電站二次設備配置展示【技術領域】，特別涉及一種智能變電站二次設備配置的高可視化展示方法。本發明公開了以下具體方法：1）智能解析SCD文件；2）自動生成設備與網絡的接線圖；3）自動生成設備間的邏輯連接圖；4）通過與用戶互動實現的邏輯連接的分步、分層的展示。本發明利用智能處理算法及新穎的展示手段，對智能變電站配置進行高可視化、高互動的展示，使設備所支持的信息模型及設備與設備間的通信接口、設備間的邏輯連接變的一目了然，進而使站內的相關人員可以快速地掌握變電站站內的業務情況，能很大程度的提高變電站的運行、維護效率。
【專利說明】一種智能變電站二次設備配置的高可視化展示方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及變電站二次設備配置展示【技術領域】，特別涉及一種智能變電站二次設備配置的高可視化展示方法。
[0002]

【背景技術】
[0003]智能電網作為未來電網的發展方向，滲透到發電、輸電、變電、配電、用電、調度、通信信息各個環節。在上述這些環節中，智能變電站無疑是最核心的一環。智能變電站與傳統變電站最大差別體現在三個方面:一次設備智能化、設備檢修狀態化，以及二次設備網絡化。其按過程層、間隔層、站控層三層結構體系分層構建，建立在符合國際標準的IEC61850通信規范基礎之上，能夠實現變電站內智能電氣設備間信息的共享和互操作。IEC 61850標準是由國際電工委員會(Internat1nal Electrotechnical Commiss1n)第57技術委員會于2004年頒布的、應用于變電站通信網絡和系統的國際標準，具有以下特點:
①定義了變電站的信息分層結構
變電站通信網絡和系統協議IEC 61850標準草案提出了變電站內信息分層的概念，將構成智能變電站的智能電子設備IED( Intelligent Electronic Device-智能電子設備)間的通信體系分為3個層次，即變電站層、間隔層和過程層，并且定義了層間的通信接口。
[0004]②采用了面向對象的數據建模技術
IEC 61850標準采用面向對象的建模技術，定義了基于客戶機/服務器結構數據模型。每個IED包含一個或多個服務器，每個服務器本身又包含一個或多個邏輯設備(Logical Device LD)。邏輯設備包含邏輯節點(Logical Note LN),邏輯節點包含數據對象(Data Object DO)。數據對象則是由數據屬性(Data Attribute DA)構成的公用數據類的命名實例。從通信而言，IED同時也扮演客戶的角色。任何一個客戶可通過抽象通信服務接口(ACSI)和服務器通信可訪問數據對象。
[0005]③數據自描述
該標準定義了采用設備名、邏輯節點名、實例編號和數據類名建立對象名的命名規則；采用面向對象的方法，定義了對象之間的通信服務，比如，獲取和設定對象值的通信服務，取得對象名列表的通信服務，獲得數據對象值列表的服務等。面向對象的數據自描述在數據源就對數據本身進行自我描述，傳輸到接收方的數據都帶有自我說明，不需要再對數據進行工程物理量對應、標度轉換等工作。由于數據本身帶有說明，所以傳輸時可以不受預先定義限制，簡化了對數據的管理和維護工作。
[0006]④網絡獨立性
IEC 61850標準總結了變電站內信息傳輸所必需的通信服務，設計了獨立于所采用網絡和應用層協議的抽象通信服務接口(ASCI)。在IEC61850-7-2中，建立了標準兼容服務器所必須提供的通信服務的模型，包括服務器模型、邏輯設備模型、邏輯節點模型、數據模型和數據集模型。客戶通過ACSI，由專用通信服務映射(SCSM)映射到所采用的具體協議棧，例如制造報文規范(麗S)等。IEC 61850標準使用ACSI和SCSM技術，解決了標準的穩定性與未來網絡技術發展之間的矛盾，即當網絡技術發展時只要改動SCSM，而不需要修改 ACSI。
[0007]根據IEC61850標準，需對站內的二次設備進行配置，對每個變電站最終生成一個反映站內智能電子設備實際配置的SCD文件(變電站系統配置描述文件)。然而，由于站內智能電子設備的數量比較多，設備代表的變電站業務模型描述繁雜，且設備間及設備與網絡間的通信存在大量的配置，如果單純依靠SCD文本文件很難直觀的了解智能化變電站的配置。
[0008]同時，對于一個典型的智能化變電站，描述其配置的SCD文件會很大,所描述的智能化變電站配置十分復雜，手工繪圖會異常繁瑣，工作量很大，據此，此成圖方式不適合在實際應用中施行。
[0009]


【發明內容】

[0010]為了解決現有技術的問題，本發明提供了一種智能變電站二次設備配置的高可視化展示方法，其能夠提供對智能站配置信息的高可視化展示，可以幫助運行維護人員全局把握智能化變電站信息模型及智能電子設備間的信息交換接口，以及根據這個模型交換信息的方式。
[0011]本發明所采用的技術方案如下:
一種智能變電站二次設備配置的高可視化展示方法，包括以下方法步驟:
A、解析變電站系統配置描述文件；
B、自動生成設備與網絡的接線圖；
C、自動生成設備間的邏輯連接圖；
D、與用戶互動展示功能。
[0012]步驟A中，其解析的具體方法是，在解析過程中，根據智能電子設備的命名、類型及描述信息，將智能電子設備劃歸不同的電壓等級及間隔，其解析的變電站系統配置描述文件包括三部分內容:
a、變電站系統配置描述文件通訊節點下的信息；
b、智能電子設備對外發送信息的方法及信息模型；
C、智能電子設備的輸入信息。
[0013]步驟B中，自動生成設備與網絡的接線圖的具體步驟包括:
B1、首先將智能電子設備自動劃歸不同電壓等級之下；
B2、根據電壓等級，按不同的間隔分組；
B3、根據間隔寬度，及間隔的數量，確定一行中能放置多少個間隔；
B4、在一個間隔內，根據智能電子設備的類型，依據IEC61850標準規定的層級，將不同類型智能電子設備置于不同的層級上。
[0014]步驟C中，自動生成設備間的邏輯連接圖的具體步驟是:
Cl、遵循GRAPHML標準，生成具體連接端子的圖，圖中僅保存了端子及其邏輯關系，不存在位置信息； C2、展示程序以生成的GRAPHML文件為數據源，進行圖的解析；
C3、針對圖中的每一個端子，進行處理；
C4、當完成所有的端子處理，將得到多個從智能電子設備到端子的樹狀結構，通過將每個層級對應一個顯示面板，將此樹狀結構推廣到對應的顯示結構，即樹中的子節點對應的顯示面板將作為父的面板中的構件，以此完成這個結構的構建，并參考網絡接線圖的位置進行此顯示結構的渲染，自動生成設備間的邏輯連接圖。
[0015]步驟C3的具體步驟是:
C31、解析出對應的智能電子設備、邏輯設備以及數據集或輸入；
C32、如果智能電子設備不存在，則新建智能電子設備對應的對象；如果邏輯設備不存在，則新建邏輯設備對應的對象；如果數據集或輸入不存在，則新建數據集或輸入對應的對象；
C33、將數據放入對應的數據集或輸入的端子列表中。
[0016]步驟D中，與用戶互動展示功能的具體步驟是:
D1、查看全部的數據集配置情況；
D2、查看某個智能電子設備與外界的邏輯連接情況，此時，所有與指定智能電子設備存在邏輯連接的智能電子設備都將被選擇出來并展示；
D3、查看某些智能電子設備之間的邏輯連接情況，此時，僅顯示選中智能電子設備間有聯系的邏輯連接；
D4、查看某個間隔與外界的邏輯連接情況，此時，此間隔內的所有智能電子設備及與這些設備存在邏輯連接的智能電子設備都將被選擇出來并展示；
D5、可以查看智能電子設備與網絡的連接情況，同時可以方便地在網絡接線圖與邏輯連接圖中實現關聯跳轉，如用戶可以由網絡連接圖的智能電子設備，跳轉到該設備在邏輯連接圖中的位置，反之亦然。
[0017]本發明的技術方案，能夠自動提取變電站智能電子設備的網絡連接、包括信息模型，信息接口的輸出信息、包括輸入量及對輸入量進行內部映射的輸入信息。
[0018]可以根據配置智能解析信息，根據智能電子設備類型，自動用不同圖標展現在不同層級的網絡中，并能夠自動按電壓等級及間隔將設備分組。
[0019]可以根據提取出的配置信息，按設備、邏輯設備、虛通道、虛端子分層展示設備間的邏輯連接。
[0020]用戶可以靈活的選擇所關心的IED，對相關配置進行重點部分及不同層級的顯示。
[0021]本發明提供的技術方案帶來的有益效果是:
1、有利于工作人員全局了解整個智能化變電站中的IED包括其網絡連接、信息模型、通訊接口、邏輯連接等配置信息。
[0022]2、可以分析指定間隔、IED、邏輯設備(LD)、數據集或輸入(INPUTS)與哪些IED進行信息交互，對這種交互的展示可以分層細化到代表每個物理量的虛端子。
[0023]3、作為業務功能的入口，在圖上可以引入主系統的重要功能。
[0024]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本發明的一種智能變電站二次設備配置的高可視化展示方法的產生的一個智能電子設備的物理連接示意圖；
圖2為本發明的一種智能變電站二次設備配置的高可視化展示方法的邏輯連接圖；
圖3為本發明的一種智能變電站二次設備配置的高可視化展示方法的不同層級間的邏輯連接圖；
圖4為本發明的一種智能變電站二次設備配置的高可視化展示方法的自動生成設備間邏輯連接的算法流程圖。
[0027]

【具體實施方式】
[0028]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0029]實施例一
本實施例的一種智能變電站二次設備配置的高可視化展示方法，其包括內容:
1、智能解析S⑶文件
SCD文件作為本方案的輸入，包含所有我們需要的信息。其中我們重點解析三部分的內容:
1)SCD文件通訊節點下的信息。這個信息提供了設備和各個具體通訊網絡的連接情況，是對各個智能電子設備間網絡物理連接的描述；
2)各個智能電子設備對外發送信息的方法及信息模型。這個可以視作是對每個電子設備對外信息接口的準確及完整的描述；
3)各個IED的輸入(INPUTS)信息。代表每個智能電子設備從其它設備接收哪些信息，以什么樣的模型來接收這些信息。
[0030]一個IED對外發送信息與其接收方之間，可以視作一個邏輯通道或虛通道。每個虛通道間所交換的物理量，在傳統變電站里是通過端子間的連接來實現的，這里可以視作是虛端子。這些虛通道是建立在I)中提取的物理連接基礎之上的，它們代表了設備間的邏輯連接。
[0031]4)在解析過程中，根據IED的命名、類型及描述等信息，將IED劃歸不同的電壓等級及間隔。我們需要一個智能方法，把上述信息通過高可視化的功能和用戶互動的方法分步、分層的展現出來。
[0032]2、自動生成設備與網絡的接線圖
這個過程主要側重于表達設備與網絡的連接信息。例如，通過此接線圖，我們可以方便查看一個線路保護掛接在哪些類型的網絡(如GOOSE-A網，MMS-A網等)下。成圖過程依據的信息是S⑶文件中的通訊節點(COMMUNICAT1N)下的內容，成圖采用SVG (可縮放矢量圖形 Scalable Vector Graphics)技術。
[0033]自動成圖過程中，我們首先將IED自動劃歸不同電壓等級之下，然后根據電壓等級，按不同的間隔分組。根據間隔寬度，及間隔的數量，確定一行中能放置多少個間隔。在一個間隔內，根據IED的類型，依據IEC61850規定的層級，將不同類型IED置于不同的層級上。
[0034]本發明中使用Apache的Batik庫來完成對SVG的解讀，進而確定對應的設備在圖上的位置，從而完成設備與網絡的布局。對SVG的寫入，采用D0M4j技術。具體的功能模塊有:
SVGDao:解析結果訪問模塊，其主要負責通過數據庫接口完成對解析結果的訪問。
[0035]SVGGenerated::SVG圖生成模塊，通過SVGDao模塊獲取并緩存的數據來完成圖的生成，具體算法是:
I)訪問解析結果，并將各個間隔及其對應的IED列表緩存起來。
[0036]2)在各個間隔內，按照IED的類型，將IED進行布局。每個間隔分為五行，從下向上依次是合并單元、智能終端、保護、測控、其它類型，布局完成后，將間隔的寬度記錄下來。
[0037]3)根據間隔的寬度、數量、電壓等級進行間隔的排列，原則是電壓等級從高至低，并且盡量將整個圖排列成一個正方形。
[0038]如圖1，是產生的一個智能電子設備物理連接圖的示例。
[0039]3、自動生成設備間的邏輯連接圖
此邏輯連接圖主要依據智能電子設備的輸出及輸入信息產生。在S⑶文件中，針對每一個IED都有其輸出及輸入信息的描述，但當我們將所有的IED的輸出、輸入解析完成后，我們就可以清楚的知道，針對每個具體的IED，其接收和發送的具體情況并根據這些信息，生成如圖2所示的邏輯連接圖。
[0040]此圖采用GRAPHML (基于XML的圖形描述語言)來描述，其側重于展示設備間的表示邏輯連接的虛通道，可根據和虛通道相關的IED、邏輯設備(Logical Device LD)、數據集(Data Set)表達的輸出信息及輸入(INPUTS)信息，就可以通過和用戶互動完成設備間分層的邏輯連接圖的展示。在邏輯連接圖上各IED的位置可以參考網絡接線圖，做到二者的展不上的相對統一。
[0041]具體的算法，如下:
I)遵循GRAPHML標準，生成具體連接端子的圖，圖中僅保存了端子及其邏輯關系，不存在位置信息。
[0042]2)展示程序以生成的GRAPHML文件為數據源，進行圖的解析。
[0043]3)針對圖中的每一個端子，按圖4的方法進行處理:
C31、解析出對應的智能電子設備、邏輯設備以及數據集或輸入；
C32、如果智能電子設備不存在，則新建智能電子設備對應的對象；如果邏輯設備不存在，則新建邏輯設備對應的對象；如果數據集或輸入不存在，則新建數據集或輸入對應的對象；
C33、將數據放入對應的數據集或輸入的端子列表中。
[0044]當完成所有的端子處理，我們將得到多個從IED到端子的樹狀結構，通過將每個層級對應一個顯示面板(Panel)，將此樹狀結構推廣到對應的顯示結構，即樹中的子節點對應的顯示面板將作為父的面板中的構件，以完成這個結構的構建，并參考網絡接線圖的位置進行此顯示結構的渲染，自動生成設備間的邏輯連接圖。
[0045]4、與用戶互動展示功能基于上述網絡邏輯連接信息及高可視化展示方法，該發明提供靈活的與系統用戶互動的方法，從而完成對整個智能化變電站配置根據用戶需求的重點部分展示及不同層級的展
/Jn ο
[0046]其展示功能包括:
O查看全部的數據集配置情況，即使數據集沒有配置對應的接收方。
[0047]2)查看某個IED與外界的邏輯連接情況，此時，所有與指定IED存在邏輯連接的IED都將被選擇出來并展示。
[0048]3)查看某些IED之間的邏輯連接情況，此時，僅顯示選中IED間有聯系的邏輯連接。此功能可以方便的查看一條業務路徑，如可以選中智能終端、保護、合并單元，來查看三者之間的具體交互情況。
[0049]4)查看某個間隔與外界的邏輯連接情況，此時，此間隔內的所有智能電子設備及與這些設備存在邏輯連接的智能電子設備都將被選擇出來并展示。
[0050]5)可以查看智能電子設備與網絡的連接情況，同時可以方便地在網絡接線圖與邏輯連接圖中實現關聯跳轉，如用戶可以由網絡連接圖的智能電子設備，跳轉到該設備在邏輯連接圖中的位置，反之亦然。
[0051]為了方便用戶查看，可以對整個圖或圖中的層級顯示結構進行自由拖拽，可以對層級顯示結構進行收放，以實現不同層級間邏輯連接展示的平滑過渡，如圖3。
[0052]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種智能變電站二次設備配置的高可視化展示方法，包括以下方法步驟: A、解析變電站系統配置描述文件； B、自動生成設備與網絡的接線圖； C、自動生成設備間的邏輯連接圖； D、與用戶互動展示功能。
2.根據權利要求1所述的一種智能變電站二次設備配置的高可視化展示方法，其特征在于，所述的步驟A中，其解析的具體方法是，在解析過程中，根據智能電子設備的命名、類型及描述信息，將智能電子設備劃歸不同的電壓等級及間隔，其解析的變電站系統配置描述文件包括三部分內容: a、變電站系統配置描述文件通訊節點下的信息； b、智能電子設備對外發送信息的方法及信息模型； C、智能電子設備的輸入信息。
3.根據權利要求1所述的一種智能變電站二次設備配置的高可視化展示方法，其特征在于，所述的步驟B中，自動生成設備與網絡的接線圖的具體步驟包括: B1、首先將智能電子設備自動劃歸不同電壓等級之下； B2、根據電壓等級，按不同的間隔分組； B3、根據間隔寬度，及間隔的數量，確定一行中能放置多少個間隔； B4、在一個間隔內，根據智能電子設備的類型，依據IEC61850標準規定的層級，將不同類型智能電子設備置于不同的層級上。
4.根據權利要求1所述的一種智能變電站二次設備配置的高可視化展示方法，其特征在于，所述的步驟C中，自動生成設備間的邏輯連接圖的具體步驟是: Cl、遵循GRAPHML標準，生成具體連接端子的圖，圖中僅保存了端子及其邏輯關系，不存在位置信息； C2、展示程序以生成的GRAPHML文件為數據源，進行圖的解析； C3、針對圖中的每一個端子，進行處理； C4、當完成所有的端子處理，將得到多個從智能電子設備到端子的樹狀結構，通過將每個層級對應一個顯示面板，將此樹狀結構推廣到對應的顯示結構，即樹中的子節點對應的顯示面板將作為父的面板中的構件，以此完成這個結構的構建，并參考網絡接線圖的位置進行此顯示結構的渲染，自動生成設備間的邏輯連接圖。
5.根據權利要求4所述的一種智能變電站二次設備配置的高可視化展示方法，其特征在于，所述步驟C3的具體步驟是: C31、解析出對應的智能電子設備、邏輯設備以及數據集或輸入； C32、如果智能電子設備不存在，則新建智能電子設備對應的對象；如果邏輯設備不存在，則新建邏輯設備對應的對象；如果數據集或輸入不存在，則新建數據集或輸入對應的對象； C33、將數據放入對應的數據集或輸入的端子列表中。
6.根據權利要求1所述的一種智能變電站二次設備配置的高可視化展示方法，其特征在于，所述的步驟D中，與用戶互動展示功能的具體步驟是: D1、查看全部的數據集配置情況； D2、查看某個智能電子設備與外界的邏輯連接情況，此時，所有與指定智能電子設備存在邏輯連接的智能電子設備都將被選擇出來并展示； D3、查看某些智能電子設備之間的邏輯連接情況，此時，僅顯示選中智能電子設備間有聯系的邏輯連接； D4、查看某個間隔與外界的邏輯連接情況，此時，此間隔內的所有智能電子設備及與這些設備存在邏輯連接的智能電子設備都將被選擇出來并展示； D5、查看智能電子設備與網絡的連接情況，同時可以方便的在網絡接線圖與邏輯連接圖中實現關聯跳轉，如用戶可以由網絡連接圖的智能電子設備，跳轉到該設備在邏輯連接圖中的位置，反之亦然。
【文檔編號】G06F17/30GK104239406SQ201410369431
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】張燦勇, 李惠民, 王樂挺 申請人:山東網聰信息科技有限公司