基于iec61850的可視化圖形配置方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于IEC61850的可視化圖形配置方法及系統(tǒng),包含基本繪圖模塊、電氣圖元模塊、屬性編輯模塊、二次功能模塊、組合操作模塊和文件生成模塊，用可視化的圖形代替繁雜的文本信息，用圖形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表示配置信息所在的層次，通過用戶和圖形的交互生成符合要求的SCL配置文件。本發(fā)明將傳統(tǒng)的文本配置方式轉(zhuǎn)換為可視化的圖形配置方式，簡化了配置的工作，并且將配置信息和可視化圖形相關(guān)聯(lián)，能夠自動生成攜帶有配置信息的SVG圖形。
【專利說明】基于IEC61850的可視化圖形配置方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字化變電站領(lǐng)域，尤其涉及一種基于IEC61850的可視化圖形配置方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著變電站系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在國家電網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備越來越多，已經(jīng)出現(xiàn)了一大批符合此標(biāo)準(zhǔn)的智能電子設(shè)備、變電站系統(tǒng)等。作為當(dāng)今最完善的電力系統(tǒng)通信標(biāo)準(zhǔn)，與以往的變電站通信標(biāo)準(zhǔn)相比，其具有明顯的技術(shù)特征，如功能分層的變電站結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)、變電站配置語言SCL的制定和抽象通信服務(wù)接口 ACSI等。其中，使用變電站配置語言對系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一配置，可以方便地描述變電站內(nèi)設(shè)備的基本功能和可訪問的信息模型，以及整個系統(tǒng)的組織機構(gòu)和功能分布，為變電站內(nèi)通信的實驗做好基礎(chǔ)性一環(huán)，對于系統(tǒng)互操作的實現(xiàn)具有重要意義。
[0003]目前生成基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的配置文件絕大部分還是通過基于文本的方式，根據(jù)需求直接填寫系統(tǒng)需要的配置信息。因為變電站配置描述語言SCL是基于XML的文本文件，通過文本的方式可以直接在文本編輯器中進(jìn)行SCL內(nèi)容的編寫和修改。進(jìn)一步，出現(xiàn)了表格化的配置方式，即根據(jù)IEC61850提供的SCL-Schema提供的約束，將需要的配置信息以表格內(nèi)容的方式寫入，例如Altova公司的XMLSpy就可以通過向表格中添加配置信息的形式創(chuàng)建SCL文件。這種方式提供了語法約束和校驗功能，極大地提高了配置的速度和準(zhǔn)確性。但是這兩種配置方法都還是面向文本的配置方法，而基于XML語言的變電站配置描述語言SCL相對比較復(fù)雜并且具有嚴(yán)格的語法校驗，這對配置人員提出了較高的要求，也及大地影響了配置文件生成的速度和準(zhǔn)確度。
[0004]當(dāng)前的配置方式主要采用文本的方式，設(shè)備接線圖和配置信息之間沒有直接關(guān)聯(lián)，不僅需要另外制作設(shè)備接線圖來表示當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)，而且該圖的格式各種各樣，各個系統(tǒng)之間不能兼容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對【背景技術(shù)】的缺陷，提供一種基于IEC61850的可視化圖形配置方法及系統(tǒng)，用可視化的圖形代替繁雜的文本信息，用圖形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表示配置信息所在的層次，通過用戶和圖形的交互生成符合要求的SCL配置文件。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0007]基于IEC61850的可視化圖形配置方法，包含以下步驟:
[0008]步驟1)，對SVG語言的文檔類型定義進(jìn)行擴(kuò)展，將IEC61850中定義的數(shù)據(jù)元素和數(shù)據(jù)屬性擴(kuò)展定義到SVG的文檔類型定義中；
[0009]步驟2)，對電氣圖元進(jìn)行建模，將常用圖形組合成專用的電氣圖形，并添加對應(yīng)的配置信息，為各類電氣圖元建立圖形和配置信息相統(tǒng)一的圖元信息模型；
[0010]步驟3)，根據(jù)圖元信息模型構(gòu)建含有配置信息的可視化圖形，構(gòu)筑一次連線圖；[0011]步驟4)，將一次連線圖中的可視化圖形劃分為間隔層和電壓等級層，并添加層次所屬的配置信息；
[0012]步驟5)，對一次連線圖進(jìn)行遍歷、抽取和再組合，生成配置文件。
[0013]作為本發(fā)明基于IEC61850的可視化圖形配置方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案，步驟I)中對SVG語言的文檔類型定義進(jìn)行擴(kuò)展的具體步驟如下:
[0014]首先采用公用文檔類型定義的實體定義接口添加SCL元素，然后通過內(nèi)部文檔類型定義對元素進(jìn)行定義和聲明。
[0015]為本發(fā)明基于IEC61850的可視化圖形配置方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案，步驟5)中所述生成配置文件的具體步驟如下:
[0016]采取文檔對象模型的方式，對一次連線圖進(jìn)行解析，遍歷整個圖形描述文件，剔除輔助可視化的顯示信息，抽取出圖元模型中的配置信息，按照間隔和電壓等級層的層次重新組合，生成符合IEC61850-6標(biāo)準(zhǔn)定義的SSD文件。
[0017]為本發(fā)明基于IEC61850的可視化圖形配置方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案，還能夠生成含有配置信息的SVG格式的變電站一次設(shè)備連線圖。
[0018]本發(fā)明還公開了基于IEC61850的可視化圖形配置方法的系統(tǒng)，包含基本繪圖模塊、電氣圖元模塊、屬性編輯模塊、二次功能模塊、組合操作模塊和文件生成模塊:
[0019]基本繪圖模塊:用于繪制點、線、圓等簡單的幾何圖形；
[0020]電氣圖元模塊:用于實現(xiàn)配置信息和圖形相關(guān)聯(lián)，提供繪制常用的電氣圖元；
[0021]屬性編輯模塊:用于在可視化圖形配置中實現(xiàn)圖形和配置信息的交互處理，根據(jù)電氣圖元模塊提供的圖元數(shù)據(jù)模型，添加必要的屬性配置信息；
[0022]二次功能模塊:用于根據(jù)一次設(shè)備拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分配二次功能，向配置文件中添加邏輯節(jié)點；
[0023]組合操作模塊:用于提供組合成間隔層和組合成電壓等級層兩個操作功能，能夠?qū)⑦x定的圖形按配置需要進(jìn)行組合，通過間隔和電壓等級規(guī)劃，對配置文件進(jìn)行結(jié)構(gòu)劃分；
[0024]文件生成模塊:用于生成SCL配置文件和SVG圖形文件。
[0025]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0026]1.將傳統(tǒng)的文本配置方式轉(zhuǎn)換為可視化的圖形配置方式。技術(shù)人員只需要的通過拖拽的方式搭建一次設(shè)備的接線圖，并添加相應(yīng)的屬性值就可以生成需要的配置文件，簡化了配置的工作；
[0027]2.將配置信息和圖形顯示相關(guān)聯(lián)，使得兩者不再是獨立的。我們通過搭建圖形顯示的同時可以實現(xiàn)配置信息的同步生成；
[0028]3.能夠自動生成攜帶有配置信息的SVG文件，該文件可以通過安裝有插件(SVGViewer)的瀏覽器等將變電站一次設(shè)備的接線圖顯示出來。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是基于IEC61850的可視化圖形配置系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖2是變壓器圖元的可視化圖形；
[0031]圖3是屬性編輯模塊的流程框圖；[0032]圖4是組合操作模塊的流程框圖；
[0033]圖5是文件生模塊的流程框圖；
[0034]圖6是系統(tǒng)各模塊之間關(guān)系圖；
[0035]圖7是配置工作實例流程。
【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0037]本發(fā)明公開了一種基于IEC61850的可視化圖形配置方法及系統(tǒng)，其中基于IEC61850的可視化圖形配置方法包含以下步驟:
[0038]步驟1)，對SVG語言的文檔類型定義進(jìn)行擴(kuò)展，將IEC61850中定義的數(shù)據(jù)元素和數(shù)據(jù)屬性擴(kuò)展定義到SVG的文檔類型定義中；
[0039]步驟2)，對電氣圖元進(jìn)行建模，將常用圖形組合成專用的電氣圖形，并添加對應(yīng)的配置信息，為各類電氣圖元建立圖形和配置信息相統(tǒng)一的圖元信息模型；
[0040]步驟3)，根據(jù)圖元信息模型構(gòu)建含有配置信息的可視化圖形，構(gòu)筑一次連線圖； [0041]步驟4)，將一次連線圖中的可視化圖形劃分為間隔層和電壓等級層，并添加層次所屬的配置信息；
[0042]步驟5 )，對一次連線圖進(jìn)行遍歷、抽取和再組合，生成配置文件。
[0043]如圖1所示，基于IEC61850的可視化圖形配置方法的系統(tǒng)包含基本繪圖模塊、電氣圖元模塊、屬性編輯模塊、二次功能模塊、組合操作模塊和文件生成模塊，每個模塊具有特定的功能，各個模塊之間相互協(xié)作，共同完成可視化圖形配置，生成配置文件。下面就各模塊的實現(xiàn)細(xì)節(jié)作進(jìn)一步分析:
[0044](I)、基本繪圖模塊設(shè)計
[0045]基本繪圖模塊提供了點、線、圓和矩形等一系列的基礎(chǔ)圖形，方便在圖形配置中添加輔助顯示、組合創(chuàng)建新圖元和連接圖元使用。本發(fā)明使用開源矢量繪圖工具SimpleGraphic實現(xiàn)這些簡單圖元的繪制,選擇可縮放矢量圖形SVG作為圖形格式。SVG可縮放矢量圖形(Scalable Vector Graphics)是基于可擴(kuò)展標(biāo)記語言(XML),用于描述二維矢量圖形的一種圖形格式，不同的圖元可以自由組合成新的SVG圖形，為創(chuàng)建自定義的電氣圖元提供了技術(shù)前提。
[0046]( 2 )、電氣圖元模塊設(shè)計
[0047]電氣圖元模塊將配置信息嵌套至圖形描述語言中，用可視化的圖形表示配置信息，通過對電氣圖元建立數(shù)據(jù)模型，創(chuàng)建符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的電氣圖元庫。本發(fā)明的一個核心就在于將配置信息以可視化圖形的形式展示給用戶，SVG基于可擴(kuò)展標(biāo)記語言(XML)，它繼承了 XML的跨平臺性和可擴(kuò)展性，這使得可以向SVG中嵌入其他XML內(nèi)容，這為將配置信息和SVG圖形相關(guān)聯(lián)提供了可能?，F(xiàn)在以變壓器圖元為例，向SVG圖元中嵌入配置信息。
[0048]下面是變壓器圖元SVG格式文本描述，其圖形顯示如圖2所示。
[0049]l<?xml version="l.0"standalone="no"?>
[0050]2<!DOCTYPE svg PUBLIC"-//W3C//DTD SVGl.l//EN""http://www.w3.0rg/Graphics/SVG/1.1/DTD/svgll.dtd">
[0051]3<svg width="100%"height = "100%"version="l.1"xmlns = "http://www.w3.0rg/2000/svg">
[0052]4<circle r="2"style="fill:black"cx="385.0"cy="130.0"/〉
[0053]5<line y2="145.0"style="stroke:black;stroke-width:l"xl="385.0"x2="385.0〃yl=〃130.0〃/>
[0054]6<circle r=〃10〃style=〃fill:none;stroke:black;stroke-width:l〃cx=〃385.0"cy=〃155.07>
[0055]7<circle r=〃10〃style=〃fill:none;stroke:black;stroke-width:l〃cx=〃385.0"Cy="165.07>
[0056]8<line y2="190.0"style="stroke:black; stroke-width: l"xl="385.0"x2="385.0"yl="175.0V>
[0057]9<circle r="2"style="fill:black"cx="385.0"cy="190.0"/〉
[0058]10</svg>
[0059]上面的文本是標(biāo)準(zhǔn)的SVG語言描述，其中標(biāo)號4-9行每一行是一個基礎(chǔ)圖元，這6個基本圖元組合成一個變壓器圖元，圖形顯示如圖2所示。
[0060]下面是IEC61850-6中有關(guān)變壓器的配置信息:
[0061]IKSCL: PowerTransformer name="Tl"type="PTR">
[0062]12<SCL:TransformerWinding name="Wl"type="PTW">
[0063]13<SCL:Terminal connectivityNode="Sl/Dl/Ql/Ll"substationName="Sl"voltageLevelName=〃Dl〃
[0064]bayName="Ql"cNodeName="Ll"/>
[0065]14</SCL:TransformerWinding>
[0066]15<SCL:TransformerWinding name="W2"type="PTW">
[0067]16<SCL:Terminal connectivityNode="S1/El/Q2/L2"substationName="SI"voltageLevelName=〃El〃
[0068]bayName="Q2"cNodeName="L2"/>
[0069]17</SCL:TransformerWinding>
[0070]18</SCL:PowerTransformer>
[0071]我們將上面的11-18行文本直接嵌入到SVG文件的9_10行之間，實現(xiàn)圖元描述信息和配置描述信息的綁定，將配置信息嵌入到SVG文件中，將一組基本圖元和配置信息組合成電氣圖元。但是到目前為止電氣圖元的建模工作還沒有完成，因為嵌套后的SVG文件不能通過上面第2行中SVG的數(shù)據(jù)類型定義(DTD)的校驗，為此我們需要將嵌套的SCL配置信息元素在DTD擴(kuò)展定義，擴(kuò)展內(nèi)容如下:
[0072]<!DOCTYPE svg PUBLIC 〃-//W3C//DTD SVG 1.1/,/EN"
"http://www.w3.0rg/Graphics/SVG/1, 1/DTD/svgl1-flat-20030114.dxd
[< !ENTITY % SVG.g.extra, content 〃 | SCL:PowerTransformer | SCL:TransfornierWinding | SCL: Terminal"〉<!ELEMENT SCL:PowerTransformer ANY>
<!ATTLIST SCL:PowerTransformer xralns:SCL CDATA #FIXED "http://www.1ec.ch/61850/2006/SCL〃
desc CDATA #IMPLIED
virtual CDATA #IMPLIED
name CDATA REQUIRED
type CDATA #REQUIRED
>
<!ELEMENT SCL:TransformerWinding ANY)
<!ATTLIST SCL:Tran sformerWinding xmlns:SCL CUATA #FIXED "http://www.1ec.ch/61850/2006/SCL"
>
<!ELEMENT SCL: Terminal EMPTY)
<!ATTLIST SCL!Terminal xmlns:SCL CDATA #FIXED "http://www.1ec.ch/61850/2006/SCL"
>
<!--以下添加元素g的屬性:voltageLevelName | bay-->
<!ATTLIST g voltagelevel CDATA #IMPLIED>
<!ATTLIST g bay CDATA #IMPLIED>
]>
[0073]用上面的代碼替換掉擴(kuò)展SVG中的第2行原有代碼，這樣嵌入的配置信息在DTD中就有了定義，能夠完成其格式校驗，因而也能如圖2 —樣顯示圖形了。
[0074]上面的通過簡單圖元自由組合、嵌套配置信息和擴(kuò)展數(shù)據(jù)類型定義(DTD)成功實現(xiàn)變壓器電氣圖元建模。
[0075](3)、屬性編輯模塊設(shè)計
[0076]屬性編輯模塊作為圖形和用戶交互的窗口，是軟件獲取用戶設(shè)定的配置信息的入口，將添加的配置信息嵌入到圖元關(guān)聯(lián)的配置信息中，生成電氣圖元實例。這里仍然以變壓器圖元為例，講述變壓器模型中的屬性擴(kuò)展信息。
[0077]下表列出了 IEC61850-6定義的變壓器圖兀的屬性:
[0078]表1變壓器圖元屬性列表
【權(quán)利要求】
1.基于IEC61850的可視化圖形配置方法，其特征在于，包含以下步驟: 步驟I )，對SVG語言的文檔類型定義進(jìn)行擴(kuò)展，將IEC61850中定義的數(shù)據(jù)元素和數(shù)據(jù)屬性擴(kuò)展定義到SVG的文檔類型定義中； 步驟2)，對電氣圖元進(jìn)行建模，將常用圖形組合成專用的電氣圖形，并添加對應(yīng)的配置信息，為各類電氣圖元建立圖形和配置信息相統(tǒng)一的圖元信息模型； 步驟3)，根據(jù)圖元信息模型構(gòu)建含有配置信息的可視化圖形，構(gòu)筑一次連線圖； 步驟4)，將一次連線圖中的可視化圖形劃分為間隔層和電壓等級層，并添加層次所屬的配置信息； 步驟5 )，對一次連線圖進(jìn)行遍歷、抽取和再組合，生成配置文件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IEC61850的可視化圖形配置方法，其特征在于，步驟I)中對SVG語言的文檔類型定義進(jìn)行擴(kuò)展的具體步驟如下: 首先采用公用文檔類型定義的實體定義接口添加SCL元素，然后通過內(nèi)部文檔類型定義對元素進(jìn)行定義和聲明。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IEC61850的可視化圖形配置方法，其特征在于，步驟5)中所述生成配置文件的具體步驟如下: 采取文檔對象模型的方式，對一次連線圖進(jìn)行解析，遍歷整個圖形描述文件，剔除輔助可視化的顯示信息，抽取出圖元模型中的配置信息，按照間隔和電壓等級層的層次重新組合，生成符合IEC61850-6標(biāo)準(zhǔn)定義的SSD文件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于IEC61850的可視化圖形配置方法，其特征在于，還能生成含有配置信息的SVG格式的變電站一次設(shè)備連線圖。
5.基于權(quán)利要求1所述的基于IEC61850的可視化圖形配置方法的系統(tǒng)，其特征在于，包含基本繪圖模塊、電氣圖元模塊、屬性編輯模塊、二次功能模塊、組合操作模塊和文件生成模塊: 基本繪圖模塊:用于繪制點、線、圓等簡單的幾何圖形； 電氣圖元模塊:用于實現(xiàn)配置信息和圖形相關(guān)聯(lián)，提供繪制常用的電氣圖元； 屬性編輯模塊:用于在可視化圖形配置中實現(xiàn)圖形和配置信息的交互處理，根據(jù)電氣圖元模塊提供的圖元數(shù)據(jù)模型，添加必要的屬性配置信息； 二次功能模塊:用于根據(jù)一次設(shè)備拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分配二次功能，向配置文件中添加邏輯節(jié)占.組合操作模塊:用于提供組合成間隔層和組合成電壓等級層兩個操作功能，能夠?qū)⑦x定的圖形按配置需要進(jìn)行組合，通過間隔和電壓等級規(guī)劃，對配置文件進(jìn)行結(jié)構(gòu)劃分；文件生成模塊:用于生成SCL配置文件和SVG圖形文件。
【文檔編號】G06F17/30GK103927332SQ201410109912
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】曹寧, 丁沿, 劉甜, 毛明禾 申請人:河海大學(xué)