基于iec61850的可视化图形配置方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于IEC61850的可视化图形配置方法及系统,包含基本绘图模块、电气图元模块、属性编辑模块、二次功能模块、组合操作模块和文件生成模块，用可视化的图形代替繁杂的文本信息，用图形的拓扑结构表示配置信息所在的层次，通过用户和图形的交互生成符合要求的SCL配置文件。本发明将传统的文本配置方式转换为可视化的图形配置方式，简化了配置的工作，并且将配置信息和可视化图形相关联，能够自动生成携带有配置信息的SVG图形。
【专利说明】基于IEC61850的可视化图形配置方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及数字化变电站领域，尤其涉及一种基于IEC61850的可视化图形配置方法及系统。
【背景技术】
[0002]随着变电站系统的数字化、智能化，IEC61850标准在国家电网的广泛应用，符合IEC61850标准的设备越来越多，已经出现了一大批符合此标准的智能电子设备、变电站系统等。作为当今最完善的电力系统通信标准，与以往的变电站通信标准相比，其具有明显的技术特征，如功能分层的变电站结构、面向对象的建模技术、变电站配置语言SCL的制定和抽象通信服务接口 ACSI等。其中，使用变电站配置语言对系统及设备进行统一配置，可以方便地描述变电站内设备的基本功能和可访问的信息模型，以及整个系统的组织机构和功能分布，为变电站内通信的实验做好基础性一环，对于系统互操作的实现具有重要意义。
[0003]目前生成基于IEC61850标准的配置文件绝大部分还是通过基于文本的方式，根据需求直接填写系统需要的配置信息。因为变电站配置描述语言SCL是基于XML的文本文件，通过文本的方式可以直接在文本编辑器中进行SCL内容的编写和修改。进一步，出现了表格化的配置方式，即根据IEC61850提供的SCL-Schema提供的约束，将需要的配置信息以表格内容的方式写入，例如Altova公司的XMLSpy就可以通过向表格中添加配置信息的形式创建SCL文件。这种方式提供了语法约束和校验功能，极大地提高了配置的速度和准确性。但是这两种配置方法都还是面向文本的配置方法，而基于XML语言的变电站配置描述语言SCL相对比较复杂并且具有严格的语法校验，这对配置人员提出了较高的要求，也及大地影响了配置文件生成的速度和准确度。
[0004]当前的配置方式主要采用文本的方式，设备接线图和配置信息之间没有直接关联，不仅需要另外制作设备接线图来表示当前系统的状态，而且该图的格式各种各样，各个系统之间不能兼容。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是针对【背景技术】的缺陷，提供一种基于IEC61850的可视化图形配置方法及系统，用可视化的图形代替繁杂的文本信息，用图形的拓扑结构表示配置信息所在的层次，通过用户和图形的交互生成符合要求的SCL配置文件。
[0006]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0007]基于IEC61850的可视化图形配置方法，包含以下步骤:
[0008]步骤1)，对SVG语言的文档类型定义进行扩展，将IEC61850中定义的数据元素和数据属性扩展定义到SVG的文档类型定义中；
[0009]步骤2)，对电气图元进行建模，将常用图形组合成专用的电气图形，并添加对应的配置信息，为各类电气图元建立图形和配置信息相统一的图元信息模型；
[0010]步骤3)，根据图元信息模型构建含有配置信息的可视化图形，构筑一次连线图；[0011]步骤4)，将一次连线图中的可视化图形划分为间隔层和电压等级层，并添加层次所属的配置信息；
[0012]步骤5)，对一次连线图进行遍历、抽取和再组合，生成配置文件。
[0013]作为本发明基于IEC61850的可视化图形配置方法进一步的优化方案，步骤I)中对SVG语言的文档类型定义进行扩展的具体步骤如下:
[0014]首先采用公用文档类型定义的实体定义接口添加SCL元素，然后通过内部文档类型定义对元素进行定义和声明。
[0015]为本发明基于IEC61850的可视化图形配置方法进一步的优化方案，步骤5)中所述生成配置文件的具体步骤如下:
[0016]采取文档对象模型的方式，对一次连线图进行解析，遍历整个图形描述文件，剔除辅助可视化的显示信息，抽取出图元模型中的配置信息，按照间隔和电压等级层的层次重新组合，生成符合IEC61850-6标准定义的SSD文件。
[0017]为本发明基于IEC61850的可视化图形配置方法进一步的优化方案，还能够生成含有配置信息的SVG格式的变电站一次设备连线图。
[0018]本发明还公开了基于IEC61850的可视化图形配置方法的系统，包含基本绘图模块、电气图元模块、属性编辑模块、二次功能模块、组合操作模块和文件生成模块:
[0019]基本绘图模块:用于绘制点、线、圆等简单的几何图形；
[0020]电气图元模块:用于实现配置信息和图形相关联，提供绘制常用的电气图元；
[0021]属性编辑模块:用于在可视化图形配置中实现图形和配置信息的交互处理，根据电气图元模块提供的图元数据模型，添加必要的属性配置信息；
[0022]二次功能模块:用于根据一次设备拓扑结构分配二次功能，向配置文件中添加逻辑节点；
[0023]组合操作模块:用于提供组合成间隔层和组合成电压等级层两个操作功能，能够将选定的图形按配置需要进行组合，通过间隔和电压等级规划，对配置文件进行结构划分；
[0024]文件生成模块:用于生成SCL配置文件和SVG图形文件。
[0025]本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
[0026]1.将传统的文本配置方式转换为可视化的图形配置方式。技术人员只需要的通过拖拽的方式搭建一次设备的接线图，并添加相应的属性值就可以生成需要的配置文件，简化了配置的工作；
[0027]2.将配置信息和图形显示相关联，使得两者不再是独立的。我们通过搭建图形显示的同时可以实现配置信息的同步生成；
[0028]3.能够自动生成携带有配置信息的SVG文件，该文件可以通过安装有插件(SVGViewer)的浏览器等将变电站一次设备的接线图显示出来。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是基于IEC61850的可视化图形配置系统系统结构图；
[0030]图2是变压器图元的可视化图形；
[0031]图3是属性编辑模块的流程框图；[0032]图4是组合操作模块的流程框图；
[0033]图5是文件生模块的流程框图；
[0034]图6是系统各模块之间关系图；
[0035]图7是配置工作实例流程。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的详细说明:
[0037]本发明公开了一种基于IEC61850的可视化图形配置方法及系统，其中基于IEC61850的可视化图形配置方法包含以下步骤:
[0038]步骤1)，对SVG语言的文档类型定义进行扩展，将IEC61850中定义的数据元素和数据属性扩展定义到SVG的文档类型定义中；
[0039]步骤2)，对电气图元进行建模，将常用图形组合成专用的电气图形，并添加对应的配置信息，为各类电气图元建立图形和配置信息相统一的图元信息模型；
[0040]步骤3)，根据图元信息模型构建含有配置信息的可视化图形，构筑一次连线图； [0041]步骤4)，将一次连线图中的可视化图形划分为间隔层和电压等级层，并添加层次所属的配置信息；
[0042]步骤5 )，对一次连线图进行遍历、抽取和再组合，生成配置文件。
[0043]如图1所示，基于IEC61850的可视化图形配置方法的系统包含基本绘图模块、电气图元模块、属性编辑模块、二次功能模块、组合操作模块和文件生成模块，每个模块具有特定的功能，各个模块之间相互协作，共同完成可视化图形配置，生成配置文件。下面就各模块的实现细节作进一步分析:
[0044](I)、基本绘图模块设计
[0045]基本绘图模块提供了点、线、圆和矩形等一系列的基础图形，方便在图形配置中添加辅助显示、组合创建新图元和连接图元使用。本发明使用开源矢量绘图工具SimpleGraphic实现这些简单图元的绘制,选择可缩放矢量图形SVG作为图形格式。SVG可缩放矢量图形(Scalable Vector Graphics)是基于可扩展标记语言(XML),用于描述二维矢量图形的一种图形格式，不同的图元可以自由组合成新的SVG图形，为创建自定义的电气图元提供了技术前提。
[0046]( 2 )、电气图元模块设计
[0047]电气图元模块将配置信息嵌套至图形描述语言中，用可视化的图形表示配置信息，通过对电气图元建立数据模型，创建符合IEC61850标准的电气图元库。本发明的一个核心就在于将配置信息以可视化图形的形式展示给用户，SVG基于可扩展标记语言(XML)，它继承了 XML的跨平台性和可扩展性，这使得可以向SVG中嵌入其他XML内容，这为将配置信息和SVG图形相关联提供了可能。现在以变压器图元为例，向SVG图元中嵌入配置信息。
[0048]下面是变压器图元SVG格式文本描述，其图形显示如图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]上面的文本是标准的SVG语言描述，其中标号4-9行每一行是一个基础图元，这6个基本图元组合成一个变压器图元，图形显示如图2所示。
[0060]下面是IEC61850-6中有关变压器的配置信息:
[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]我们将上面的11-18行文本直接嵌入到SVG文件的9_10行之间，实现图元描述信息和配置描述信息的绑定，将配置信息嵌入到SVG文件中，将一组基本图元和配置信息组合成电气图元。但是到目前为止电气图元的建模工作还没有完成，因为嵌套后的SVG文件不能通过上面第2行中SVG的数据类型定义(DTD)的校验，为此我们需要将嵌套的SCL配置信息元素在DTD扩展定义，扩展内容如下:
[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的属性:voltageLevelName | bay-->
<!ATTLIST g voltagelevel CDATA #IMPLIED>
<!ATTLIST g bay CDATA #IMPLIED>
]>
[0073]用上面的代码替换掉扩展SVG中的第2行原有代码，这样嵌入的配置信息在DTD中就有了定义，能够完成其格式校验，因而也能如图2 —样显示图形了。
[0074]上面的通过简单图元自由组合、嵌套配置信息和扩展数据类型定义(DTD)成功实现变压器电气图元建模。
[0075](3)、属性编辑模块设计
[0076]属性编辑模块作为图形和用户交互的窗口，是软件获取用户设定的配置信息的入口，将添加的配置信息嵌入到图元关联的配置信息中，生成电气图元实例。这里仍然以变压器图元为例，讲述变压器模型中的属性扩展信息。
[0077]下表列出了 IEC61850-6定义的变压器图兀的属性:
[0078]表1变压器图元属性列表
【权利要求】
1.基于IEC61850的可视化图形配置方法，其特征在于，包含以下步骤: 步骤I )，对SVG语言的文档类型定义进行扩展，将IEC61850中定义的数据元素和数据属性扩展定义到SVG的文档类型定义中； 步骤2)，对电气图元进行建模，将常用图形组合成专用的电气图形，并添加对应的配置信息，为各类电气图元建立图形和配置信息相统一的图元信息模型； 步骤3)，根据图元信息模型构建含有配置信息的可视化图形，构筑一次连线图； 步骤4)，将一次连线图中的可视化图形划分为间隔层和电压等级层，并添加层次所属的配置信息； 步骤5 )，对一次连线图进行遍历、抽取和再组合，生成配置文件。
2.根据权利要求1所述的基于IEC61850的可视化图形配置方法，其特征在于，步骤I)中对SVG语言的文档类型定义进行扩展的具体步骤如下: 首先采用公用文档类型定义的实体定义接口添加SCL元素，然后通过内部文档类型定义对元素进行定义和声明。
3.根据权利要求1所述的基于IEC61850的可视化图形配置方法，其特征在于，步骤5)中所述生成配置文件的具体步骤如下: 采取文档对象模型的方式，对一次连线图进行解析，遍历整个图形描述文件，剔除辅助可视化的显示信息，抽取出图元模型中的配置信息，按照间隔和电压等级层的层次重新组合，生成符合IEC61850-6标准定义的SSD文件。
4.根据权利要求3所述的基于IEC61850的可视化图形配置方法，其特征在于，还能生成含有配置信息的SVG格式的变电站一次设备连线图。
5.基于权利要求1所述的基于IEC61850的可视化图形配置方法的系统，其特征在于，包含基本绘图模块、电气图元模块、属性编辑模块、二次功能模块、组合操作模块和文件生成模块: 基本绘图模块:用于绘制点、线、圆等简单的几何图形； 电气图元模块:用于实现配置信息和图形相关联，提供绘制常用的电气图元； 属性编辑模块:用于在可视化图形配置中实现图形和配置信息的交互处理，根据电气图元模块提供的图元数据模型，添加必要的属性配置信息； 二次功能模块:用于根据一次设备拓扑结构分配二次功能，向配置文件中添加逻辑节占.组合操作模块:用于提供组合成间隔层和组合成电压等级层两个操作功能，能够将选定的图形按配置需要进行组合，通过间隔和电压等级规划，对配置文件进行结构划分；文件生成模块:用于生成SCL配置文件和SVG图形文件。
【文档编号】G06F17/30GK103927332SQ201410109912
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】曹宁, 丁沿, 刘甜, 毛明禾 申请人:河海大学