一种智能变电站继电保护二次虚实回路可视化展示方法与流程

本发明涉及智能变电站SCD文件可视化技术领域，具体涉及一种智能变电站继电保护二次虚实回路可视化展示方法。

背景技术：

当前我国新一代智能变电站建设正如火如荼，而智能变电站中最重要的是采用了数字化的方式建设二次设备的通信网络系统，这依据的是我国电力行业标准《DL 860 变电站通信网络和系统》的系列标准以及在此系列标准基础上衍生出来的其他标准。DL 860规定了一种SCL文件来描述变电站的配置，SCL文件分4类，分别是描述变电站规范的SSD文件、描述IED能力的ICD文件、描述全站完整配置SCD文件和描述单个IED配置的CID文件。图2清楚的显示了4类文件在建站过程中分别所处的位置以及它们之间的关系。由于SCD文件描述了全站的配置，因此它在建站时且在变电站投运后的运行维护中以及改扩建中都备受关注，而SCD文件是基于XML规范的一种文本文件，内容庞大、结构复杂，难以阅读和理解，所以SCD文件的可视化、图形化显得尤为重要和紧迫。

当前有关SCD文件可视化的科研成果已经比较多，继电保护二次虚回路的图形展示也已经实现，但展示二次通信系统物理连接的实回路可视化还鲜有听闻。描述信号流走向的虚回路和实际承载信号流的物理连接实回路联系紧密，工程实践中常常需要知道某个信号流通过了哪些光纤或者某条光纤中承载了哪些信号流，目前尚无手段直观显示这些信息。

如能依据SCD文件自动绘制出各个IED装置的二次虚实回路图，将极大方便查看智能变电站继电保护二次回路，也可显著提高审查二次虚实回路的效率。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种智能变电站继电保护二次虚实回路可视化展示方法。解决了SCD文件中虚连线和物理连线看不见摸不着的问题，方便了现场技术人员查看智能变电站继电保护二次回路，也可显著提高审查二次虚实回路的效率。

一种智能变电站继电保护二次虚实回路可视化展示方法，包括以下步骤：

步骤S1，对SCD文件进行解析，提取各IED的SV/GOOSE报文配置信息、外部数据引用信息和物理端口配置信息；

SV/GOOSE报文配置信息包括SV/GOOSE控制块的名字、SV/GOOSE控制块的描述、SV/GOOSE控制块所关联的数据集和SV/GOOSE控制块的APPID的标识，数据集包括各个数据集条目；

外部数据引用信息包括外部引用条目，外部引用条目包括内部地址和外部地址；

物理端口配置信息包括外部引用条目中的内部地址中指定的物理端口标识以及在SCD文件的“Communication/SubNetwork/ConnectedAP/PhysConn”节点下的本端IED的物理端口标识、对端IED名字和对端IED的物理端口标识，

步骤S2，分析各个IED的外部引用条目，构建虚连线，具体为：

找到作为接收方的IED的外部引用条目的内部地址指向的数据对象，设定作为接收方的IED的外部引用条目的内部地址为输入虚端子；依据作为接收方的IED的外部引用条目的外部地址找到对应的外部的作为发送方的IED，遍历作为发送方的IED的各个SV/GOOSE控制块所关联的数据集的数据集条目，找到数据集中和作为接收方的IED的外部地址一致的数据集条目，此数据集条目定义为作为发送方的IED的输出虚端子，构建输出虚端子与对应的输入虚端子之间的虚连线，

步骤S3，分析各个IED的物理端口配置信息，构建各端口之间的物理连接线，具体为：

根据本端IED的物理端口标识找到本端IED的物理端口，由对端IED名字和对端IED的物理端口标识可找到本端IED的物理端口连接的对端IED的物理端口，由此构建本端IED的物理端口和与本端IED的物理端口连接的对端IED的物理端口之间的物理连接线，

步骤S4，找出各IED的每个输出虚端子和输入虚端子关联的物理端口；

通过输出虚端子所在的作为发送方的IED的SV/GOOSE控制块所在访问点找到作为发送方的IED对应的已连接访问点，此已连接访问点下配置的物理端口均为输出虚端子关联的物理端口；

若输入虚端子对应的内部地址中配置了输入虚端子关联的物理端口，则将输入虚端子与对应的物理端口关联，若输入虚端子对应的内部地址中没有配置输入虚端子关联的物理端口，则由输入虚端子连接的作为发送方的IED的输出虚端子所关联的物理端口的物理连接线来确定输入虚端子关联的物理端口，

步骤S5，绘制二次虚实回路图，具体为：

步骤S5.1：选取其中一个IED作为中心IED，与中心IED有虚连线的其他IED作为外围IED；

步骤S5.2：在绘图区域中部绘制中心IED，在中心IED中绘制中心IED名字和SCD文件中对中心IED的描述；

在中心IED的两侧绘制外围IED，在外围IED中绘制外围IED名字和SCD文件中对应的外围IED的描述；

步骤S5.3：依次选择中心IED和各个外围IED作为发送方IED，在发送方IED中绘制发送的SV/GOOSE报文对应的SV/GOOSE控制块，在SV/GOOSE控制块中绘制SV/GOOSE控制块的APPID标识，在SV/GOOSE控制块的一侧绘制SV/GOOSE控制块所关联的用于发送的物理端口，用于发送的物理端口下方绘制对应的物理端口标识；在接收方IED中绘制与用于发送的物理端口对应的用于接收的物理端口，在用于接收的物理端口下方绘制对应的物理端口标识；在用于发送的物理端口和用于接收的物理端口之间绘制关联的虚连线；在虚连线上方分别绘制关联的输出虚端子和输入虚端子所对应的数据对象在SCD文件中的描述。

如上所述的步骤S5.2中还包括以下步骤，计算中心IED与各个外围IED的虚连线数目，每个虚连线对应的外围IED的高度为定值，确定所有外围IED的总高度，以外围IED的总高度的一半作为阈值高度，在中心IED的左侧从上往下排列外围IED，直至左侧外围IED总高度第一次大于等于阈值高度，剩下的外围IED排列到中心IED的右侧。

本发明相对于现有技术具有以下优点：

1、通过本方法可已经SCD文件自动绘制出每个IED装置的二次虚实回路图，能直观的向用户展示各IED间的虚端子连线、物理连线以及虚连线与物理连线间的关联；

2、方便了现场技术人员查看智能变电站继电保护二次回路，也可显著提高审查二次虚实回路的效率。

附图说明

图1为为智能变电站SCD 文件树形结构图。

图2为两个IED之间的虚连线和物理连线的相互关系示意图。

图3为某IED的虚实回路图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

图1为智能变电站SCD 文件树形结构图，SCD文件主要包含Header、Substation、Communication、IED、DataTypeTemplate 五大部分，与二次虚实回路有关的是Communication和IED两部分。Communication部分描述了各个IED的通信参数配置；每个IED代表变电站中的一个智能电子设备（如继电保护装置、测控装置等），它描述了该设备的访问点、逻辑设备、实例化的逻辑节点和数据对象、以及设备能够提供的通信服务。

图2为两个IED之间的虚连线和物理连线的相互关系示意图。物理连线是指实际物理设备间的通信连线，一般是光纤或网线，物理端口则是指设备上用来插接通信连线的插口，一般是光口或电网口。物理连线中会传输各种SV/GOOSE报文。在作为发送方的IED，每个SV/GOOSE报文承载的数据内容由其关联的数据集定义，而数据集是由一到多个数据集条目组成，数据集条目本质上是数据对象的引用地址。作为接收方的IED通过物理端口会收到很多SV/GOOSE报文，但大多数情况下只会对其中部分报文的部分数据内容感兴趣，这些内容在SCD中由Inputs节点定义，该节点下有一到多条外部引用条目（ExtRef节点），每个外部引用条目包括内部地址和与内部地址对应的外部地址两部分。外部地址与作为发送方的IED的某个数据集条目相对应，可将数据集条目视为作为发送方的IED的输出虚端子；内部地址指向作为接收方的IED的某个数据对象，可将内部地址视为接收端IED的输入虚端子；如此，输出虚端子和输入虚端子之间构成了一条虚连线，所有的虚连线构成虚回路。一条物理连线中可能存在多条虚连线，所有物理连线构成实回路。

下面分步骤对本发明内容进行描述。

步骤S1，对SCD文件进行解析，提取各IED的SV/GOOSE报文配置信息、外部数据引用信息和物理端口配置信息；

SV/GOOSE报文配置信息包括SV/GOOSE控制块的名字、SV/GOOSE控制块的描述、SV/GOOSE控制块所关联的数据集和SV/GOOSE控制块的APPID的标识，数据集包括各个数据集条目；

外部数据引用信息包括外部引用条目，外部引用条目包括内部地址和外部地址；

物理端口配置信息包括外部引用条目中的内部地址中指定的物理端口标识以及在SCD文件的“Communication/SubNetwork/ConnectedAP/PhysConn”节点下的本端IED的物理端口标识、对端IED名字和对端IED的物理端口标识。

所述步骤S1中的提取SV/GOOSE报文配置信息包括如下步骤：

在SCD文件的“IED/AccessPoint/Server/LDevice/LN0”节点下获取各IED的SV/GOOSE控制块的信息，如name（SV/GOOSE控制块的名字）、datSet等等；

在SCD文件的各IED的SV/GOOSE控制块所在的LDevice 节点下找到SV/GOOSE控制块所关联的数据集，即由datSet参数指定的数据集，数据集包括各个数据集条目；

在SCD文件的“Communication/SubNetwork/ConnectedAP”节点下根据IED的名字和IED对应的SV/GOOSE控制块的名字（即name）找到SV/GOOSE控制块的通信配置参数，通信配置参数包括SV/GOOSE控制块的APPID标识；

所述步骤S1中的提取外部数据引用信息包括如下步骤：

在SCD文件的“IED/AccessPoint/Server/LDevice/LN0/Inputs”节点下提取各IED对应的外部引用条目，外部引用条目包括内部地址(intAddr)和外部地址。

所述步骤S1中的提取物理端口配置信息包括如下步骤：

作为接收方的IED的外部引用条目中的内部地址中指定的物理端口标识，物理端口标识指明了从作为接收方的IED的哪个物理端口接收外部引用条目中与内部地址对应的的外部地址所关联的发送方的IED的发送的SV/GOOSE报文；

在SCD文件的“Communication/SubNetwork/ConnectedAP/PhysConn”节点下的物理连接信息，物理连接信息包括本端IED的物理端口标识、对端IED名字和对端IED的物理端口标识等等。

步骤S2，分析各个IED的外部引用条目，构建虚连线；

所述步骤S2中的构建虚连线的方法如下：

找到作为接收方的IED的外部引用条目的内部地址指向的数据对象，设定作为接收方的IED的外部引用条目的内部地址为输入虚端子；依据作为接收方的IED的外部引用条目的外部地址找到对应的外部的作为发送方的IED，遍历作为发送方的IED的各个SV/GOOSE控制块所关联的数据集的数据集条目，找到数据集中和作为接收方的IED的外部地址一致的数据集条目，此数据集条目定义为作为发送方的IED的输出虚端子。由此，构建输出虚端子与对应的输入虚端子之间的虚连线。

步骤S3，分析各个IED的物理端口配置信息，构建各端口之间的物理连接线；

所述步骤S3中的构建物理连接线的方法如下：

通过分析步骤S1中获取的本端IED的物理端口配置信息，根据本端IED的物理端口标识找到本端IED的物理端口，由对端IED名字和对端IED的物理端口标识可找到本端IED的物理端口连接的对端IED的物理端口，由此构建成本端IED的物理端口和与本端IED的物理端口连接的对端IED的物理端口之间的物理连接线。

步骤S4，找出各IED的每个输出虚端子和输入虚端子关联的物理端口；

所述步骤S4中的查找虚端子的关联的物理端口的方法如下：

通过输出虚端子所在的作为发送方的IED的SV/GOOSE控制块所在访问点（AccessPoint）找到作为发送方的IED对应的已连接访问点（ConnectedAP），此已连接访问点（ConnectedAP）下配置的物理端口（包括冗余物理端口）均为输出虚端子关联的物理端口；

根据国家电网《Q/GDW 1396-2012 IEC 61850工程继电保护应用模型》的要求，输入虚端子对应的内部地址（intAddr）中应配置输入虚端子关联的物理端口，若输入虚端子对应的内部地址中配置了输入虚端子关联的物理端口，则将输入虚端子与对应的物理端口关联，若输入虚端子对应的内部地址中没有配置输入虚端子关联的物理端口，则由输入虚端子连接的作为发送方的IED的输出虚端子所关联的物理端口的物理连接线来确定输入虚端子关联的物理端口。

步骤S5，选取其中一个IED作为中心IED，与中心IED有虚连线的其他IED作为外围IED，绘制中心IED与外围IED的二次虚实回路图。

所述步骤S5中的绘制二次虚实回路图的方法如下：

步骤S5.1：选取其中一个IED作为中心IED，与中心IED有虚连线的其他IED作为外围IED；

步骤S5.2：在绘图区域中部绘制中心IED，在中心IED中绘制中心IED名字和SCD文件中对中心IED的描述；

在中心IED的两侧绘制外围IED，在外围IED中绘制外围IED名字和SCD文件中对应的外围IED的描述；

步骤S5.3：依次选择中心IED和各个外围IED作为发送方IED。在发送方IED中绘制发送的SV/GOOSE报文对应的SV/GOOSE控制块，在SV/GOOSE控制块中绘制SV/GOOSE控制块的十六进制APPID标识，在SV/GOOSE控制块的一侧绘制SV/GOOSE控制块所关联的用于发送的物理端口，用于发送的物理端口下方绘制对应的物理端口标识；在接收方IED中绘制与用于发送的物理端口对应的用于接收的物理端口，在用于接收的物理端口下方绘制对应的物理端口标识；在用于发送的物理端口和用于接收的物理端口之间绘制关联的虚连线；在虚连线上方分别绘制关联的输出虚端子和输入虚端子所对应的数据对象在SCD文件中的描述。

在步骤S5.2中需要计算中心IED与各个外围IED的虚连线数目，每个虚连线所需要占用的外围IED的高度为设定值，虚连线数目决定了外围IED的高度，由此得到所有外围IED的总高度，以外围IED的总高度的一半作为阈值高度，先在中心IED的左侧从上往下排列外围IED，直至左侧外围IED总高度第一次大于等于阈值高度，剩下的外围IED排列到中心IED的右侧。

以上实施例仅为本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。其具体结构和尺寸可根据实际需要进行相应的调整。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。