专利名称：一种变电运行可视化系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变电运行系统，尤其涉及一种变电运行可视化系统。
背景技术：
变电站综合自动化系统实现对一次设备的在线监视、保护和控制，为用户提供一个实时的在线的一次设备状态监控系统。而用户无法通过变电站综合自动化系统可视化的了解当前变电站一次设备的运行状况，更加不能直观的观察针对一次设备的控制动作。变电站视频监控系统为用户解决了变电站内关键场景、关键设备、安全通道等位置的可视化浏览。变电站综合自动化系统被认为是一次系统，被部署与安全I区；变电站视频监控系统被认为是辅助变电站正常运行的二次系统，被部署与安全III区，由于电力行 业安全管理上的需要，安全I区和安全III间禁止存在安全通道，因此变电站综合自动化系统及变电站视频监控系统间无数据交互，形成两个完全孤立的系统。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供一种变电运行可视化系统。该实用新型在基于电力行业安全管理规定(允许安全I区向安全III区单向传输数据)的情况下，能够使得变电站综合自动化系统及变电站视频监控系统间进行安全的通信，并进一步实现视频联动，使用户能够可视化的了解当前变电站一次设备的运行状况，并且直观的观察针对一次设备的控制动作。为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案一种变电运行可视化系统，其特征在于包括依次相连的变电站综合自动化系统、IEC61850协议转换器、环境主机和变电站视频监控系统。前述的变电运行可视化系统中，所述的IEC61850协议转换器包括CPU主芯片，还包括依次连接的生产模块、数据缓冲模块和消费模块；生产模块还连接变电站综合自动化系统，消费模块还连接变电站视频监控系统;CPU主芯片分别与生产模块、数据缓冲模块和消费模块相连。前述的变电运行可视化系统中，所述的生产模块包括CPU芯片A，还包括与CPU芯片A相连的网络接收存储器和网络事件处理存储器，网络接收存储器和网络事件处理存储器之间相互连接；网络接收存储器还分别连接变电站综合自动化系统和数据缓冲模块，网络事件处理存储器还连接数据缓冲模块。前述的变电运行可视化系统中，所述的数据缓冲模块包括CPU芯片B，还包括与CPU芯片B相连的数据存储器；数据存储器和CPU芯片B都连接着数据管理存储器、空间拓展存储器、空间限制存储器和生产能力限制存储器；数据存储器还连接着生产模块和消费模块，生产能力限制存储器连接着网络接收存储器。前述的变电运行可视化系统中，所述的消费模块包括CPU芯片C，还包括与CPU芯片C相连的数据读取存储器和数据处理模块，数据读取存储器和数据处理模块之间相互连接；数据读取存储器还连接数据缓冲模块，数据处理模块还连接变电站视频监控系统。前述的变电运行可视化系统中，所述的数据处理模块包括CPU芯片D，还包括依次相连的协议判断存储器、翻译存储器、数据判断存储器和模型建立存储器，模型建立存储器还连接着自检告警存储器、功能分析存储器和逻辑节点建立存储器，逻辑节点建立存储器还连接着发送存储器；协议判断存储器还连接着数据读取存储器，发送存储器还连接着变电站视频监控系统；CPU芯片D分别与协议判断存储器、翻译存储器、数据判断存储器、模型建立存储器、自检告警存储器、功能分析存储器、逻辑节点建立存储器和发送存储器相连。前述的变电运行可视化系统中，所述的CPU主芯片分别与CPU芯片A、CPU芯片B和CPU芯片C相连；CPU芯片C和CPU芯片D相连。前述的变电运行可视化系统中，所述的环境主机包括依次相连的环境接收存储器、环境分析存储器、环境逻辑节点建立存储器和环境发送存储器；环境接收存储器还连接着环境建模存储器、IEC61850协议转换器和变电站视频监控系统，环境分析存储器还连接 着环境建模存储器，环境发送存储器还连接着变电站视频监控系统；所述的环境主机还包括CPU芯片E，CPU芯片E分别与环境接收存储器、环境分析存储器、环境逻辑节点建立存储器、环境发送存储器、环境接收存储器和环境建模存储器。前述的变电运行可视化系统中，所述的变电站视频监控系统包括依次相连的变电站视频监控系统管理客户端、变电站视频监控平台、硬盘录像机和摄像机；变电站视频监控平台和硬盘录像机还连接着环境主机。与现有技术相比，本实用新型采用上述技术方案，在基于电力行业安全管理规定(允许安全I区向安全III区单向传输数据)的情况下，使得变电站综合自动化系统及变电站视频监控系统间可以进行安全的通信，并进一步实现视频联动，使用户能够可视化的了解当前变电站一次设备的运行状况，并且直观的观察针对一次设备的控制动作。
图I是本实用新型的系统结构示意图；图2是本实用新型的协议转换器结构示意图；图3是本实用新型的环境主机结构示意图；图4是本实用新型的变电站视频监控系统结构示意图；图5是本实用新型的通信流程图；图6是本实用新型的视频联动流程图；图7是本实用新型数据生产的流程图；图8是本实用新型数据消费的流程图；图9是本实用新型数据处理的流程图；附图标记I-变电站综合自动化系统，2- IEC61850协议转换器，3_环境主机，4_变电站视频监控系统，5-CPU主芯片，6-生产模块，7-数据缓冲模块，8-消费模块，9-网络接收存储器，10-网络事件处理存储器，Il-CPU芯片B，12-数据存储器，13-数据管理存储器，14-空间拓展存储器，15-空间限制存储器，16-生产能力限制存储器，17- CPU芯片C，18-数据读取存储器，19-数据处理模块，20- CPU芯片D，21-协议判断存储器，22-翻译存储器，23-数据判断存储器，24-模型建立存储器，25-自检告警存储器，26-功能分析存储器，27-逻辑节点建立存储器，28-发送存储器，29-环境接收存储器，30-环境分析存储器，31-环境逻辑节点建立存储器，32-环境发送存储器，33-环境建模存储器，34-CPU芯片E，35-变电站视频监控系统管理客户端，36-变电站视频监控平台，37-硬盘录像机，38-摄像机，39-CPU芯片A。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
具体实施方式
实施例。一种变电运行可视化系统，如图I所示，包括依次相连的变电站综合自动化系统I、IEC61850协议转换器2、环境主机3和变电站视频监控系统4。 如图2所示，IEC61850协议转换器2包括CPU主芯片5，还包括依次连接的生产模块6、数据缓冲模块7和消费模块8 ;生产模块6还连接变电站综合自动化系统1，消费模块8还连接变电站视频监控系统4 ；CPU主芯片5分别与生产模块6、数据缓冲模块7和消费模块8相连。生产模块6包括CPU芯片A39，还包括与CPU芯片A39相连的网络接收存储器9和网络事件处理存储器10，网络接收存储器9和网络事件处理存储器10之间相互连接；网络接收存储器9还分别连接变电站综合自动化系统I和数据缓冲模块7，网络事件处理存储器9还连接数据缓冲模块7。数据缓冲模块7包括CPU芯片BI I，还包括与CPU芯片Bll相连的数据存储器12 ;数据存储器12和CPU芯片Bll都连接着数据管理存储器13、空间拓展存储器14、空间限制存储器15和生产能力限制存储器16 ;数据存储器12还连接着生产模块6和消费模块8，生产能力限制存储器16连接着网络接收存储器9。消费模块8包括CPU芯片C17，还包括与CPU芯片C17相连的数据读取存储器18和数据处理模块19，数据读取存储器18和数据处理模块19之间相互连接；数据读取存储器18还连接数据缓冲模块7，数据处理模块19还连接变电站视频监控系统4。数据处理模块19包括CPU芯片D20，还包括依次相连的协议判断存储器21、翻译存储器22、数据判断存储器23和模型建立存储器24，模型建立存储器24还连接着自检告警存储器25、功能分析存储器26和逻辑节点建立存储器27，逻辑节点建立存储器27还连接着发送存储器28 ;协议判断存储器21还连接着数据读取存储器28，发送存储器28还连接着变电站视频监控系统4 ；CPU芯片D20分别与协议判断存储器21、翻译存储器22、数据判断存储器23、模型建立存储器24、自检告警存储器25、功能分析存储器26、逻辑节点建立存储器27和发送存储器28相连。CPU主芯片5分别与CPU芯片A39、CPU芯片Bll和CPU芯片C17相连；CPU芯片C17和CPU芯片D20相连。如图3所示，环境主机3包括依次相连的环境接收存储器29、环境分析存储器30、环境逻辑节点建立存储器31和环境发送存储器32 ;环境接收存储器29还连接着环境建模存储器33、IEC61850协议转换器2和变电站视频监控系统4，环境分析存储器30还连接着环境建模存储器33，环境发送存储器32还连接着变电站视频监控系统4 ;所述的环境主机3还包括CPU芯片E34，CPU芯片E34分别与环境接收存储器29、环境分析存储器30、环境逻辑节点建立存储器31、环境发送存储器32和环境建模存储器33。如图4所示，变电站视频监控系统4包括依次相连的变电站视频监控系统管理客户端35、变电站视频监控平台36、硬盘录像机37和摄像机38 ;变电站视频监控平台36和硬盘录像机37还连接着环境主机3。[0031]使用时，如图5和图6所示，通过芯片调用各个存储器中固化的功能实现使用，具体为A.利用生产模块接收变电站综合自动化系统产生的数据A，并将数A据存储到数据缓冲模块中；B.利用消费模块从数据缓冲模块中提取数据，并将数据A转换为基于IEC61850的数据a ;然后将数据a转换为逻辑节点B，并发送给环境主机；C.利用接收模块接收步骤B中得到的逻辑节点B;利用环境发送模块将逻辑节点B发送给变电站视频监控系统。以上步骤为实现通信的方法。D.利用环境接收存储器接收变电站视频监控系统建立的表示联动关系的数据对象数据模型D ；E.利用环境建模存储器建立步骤D得到的数据模型D建立联动二维表模型R(Src_Do, Camera, Camera_Pos, Action)；F.利用环境接收存储器接收IEC61850协议转换器发送的逻辑节点B ；G.利用环境分析存储器对逻辑节点B在二维表模型R中的Src_Do进行查找，若找到，贝1J利用环境逻辑节点建立存储器根据二维表模型R中Camera, Camera_Pos, Action创建联动逻辑节点G ;否则视频联动结束；H.利用环境发送存储器将联动逻辑节点G发送给变电站视频监控平台，同时将联动逻辑节点G发送给硬盘录像机，由硬盘录像机发送云台控制命令给相应的摄像机；I.变电站视频监控平台将联动逻辑节点G发送给变电站视频监控系统管理客户端;J.变电站视频监控系统管理客户端通过变电站视频监控平台调阅摄像机实时视频。以上步骤为实现视频联动的方法。如图7-图9所示，步骤A和步骤B具体为a.利用网络接收存储器从变电站综合自动化系统接收网络事件；b.利用网络事件处理存储器处理网络事件；若为Acc印t事件，接收新连接放入到事件队列；若为Write事件，增加写计数；若为Read事件，读取网络中的数据，并将数据存储到数据缓冲模块。c.利用数据读取存储器从数据缓冲模块中读取待处理数据；d.利用数据处理模块处理被读取的数据。数据处理具体为e.利用协议判断存储器判断数据的协议种类，得到该条数据的协议种类；f.利用翻译存储器根据步骤e得到的该条数据的协议种类以及给定的该种协议与IEC61850的映射表，翻译得到该条数据基于IEC61850的数据f ；g.利用数据判断存储器根据IEC61850的规则分析步骤f得到的数据f，确定数据f是模拟采集值或开关量采集值；h.若数据f是模拟采集值，利用模型建立存储器根据IEC61850的规则对其建立数据对象模型H ;具体为对数据对象名称加I，II，III的后缀序号表示Ia跳闸(一级)、Ib控制命令(二级)和测量值的中速报文(三级)三种不同的数据对象模型；若数据f是开关量采集值，利用模型建立存储器根据IEC61850的规则对其建立数据对象模型h ;具体为对数据对象名称加的后缀序号表示Ia跳闸(一级)、Ib控制命令(二级)和测量值的中速报文(三级)三种不同的数据对象模型；i.利用自检告警存储器将步骤h中的数据对象模型H或数据对象模型h通过模型建立存储器采用通用的输入输出数据对象建立自检告警对象模型I或自检告警对象模型i ;j.利用功能分析存储器对步骤h得到数据对象模型H和步骤i得到的自检告警对象模型I或步骤h得到数据对象模型h和步骤i得到的自检告警对象模型i进行分析， 具体为，利用功能分析模块对自检告警对象模型I中的Ia跳闸(一级)数据对象和测量值的中速报文(三级)数据对象数值进行判断，若上述两个数值至少有一个不在预设范围内，产生动作告警源、目标动作设备ID、动作类型的三方关系表，利用模型建立存储器将三方关系表建立表示动作的数据对象模型J，否则处理结束；利用功能分析存储器对自检告警对象模型i中的Ia跳闸(一级)数据对象和测量值的中速报文(三级)数据对象数值进行判断，若上述两个数值至少有一个不等于预设值，产生动作告警源、目标动作设备ID、动作类型的三方关系表，利用模型建立存储器将三方关系表建立表示动作的数据对象模型j，否则处理结束；k.利用逻辑节点建立存储器将表示动作的数据对象模型J建立逻辑节点K或将表示动作的数据对象模型j建立逻辑节点k ；I.利用发送存储器对逻辑节点K或逻辑节点k设置发送命令，将其发送给环境主机。变电站综合自动化系统和协议转换其间的通讯通过串口或网络方式实现。在实现通讯前必须预先定义协议类型，如0x00表示101协议,0x02表示104协议等。串口通讯映射表建立过程综合自动化系统接入协议转换装置前必须指定综合自动化系统接入规约转换装置的COM 口上，这样就绑定了协议类型和COM 口间的关系，建立根据串口号进行索引的协议库数组，建立协议库和串口间的关系，此后通讯过程中，凡是从此COM 口上接收到的数据都调用绑定的协议进行协议翻译。网络通讯映射表建立过程综合自动化系统先向协议转换装置发起注册，告知协议转换装置将会使用何种协议实现数据交换，协议转换装置接收到综合自动化的注册请求后，将表示通讯链路的SOCKET (在一个进程范围内唯一，这是操作系统决定的)和协议类型绑定，建立以SOCKET为索引的通讯库数组，此后通讯过程中凡是此SOCKET通讯的数据均采用绑定的协议进行数据翻译。
权利要求1.一种变电运行可视化系统，其特征在于包括依次相连的变电站综合自动化系统(I)、IEC61850协议转换器(2 )、环境主机(3 )和变电站视频监控系统(4)。
2.根据权利要求I所述的变电运行可视化系统，其特征在于所述的IEC61850协议转换器(2 )包括CPU主芯片(5 )，还包括依次连接的生产模块(6 )、数据缓冲模块(7 )和消费模块(8 );生产模块(6 )还连接变电站综合自动化系统(I)，消费模块(8 )还连接变电站视频监控系统(4) ；CPU主芯片(5)分别与生产模块(6)、数据缓冲模块(7)和消费模块(8)相连。
3.根据权利要求2所述的变电运行可视化系统，其特征在于所述的生产模块(6)包括CPU芯片A (39)，还包括与CPU芯片A (39)相连的网络接收存储器(9)和网络事件处理存储器(10)，网络接收存储器(9)和网络事件处理存储器(10)之间相互连接；网络接收存储器(9)还分别连接变电站综合自动化系统(I)和数据缓冲模块(7)，网络事件处理存储器(9)还连接数据缓冲模块(7)。
4.根据权利要求3所述的变电运行可视化系统，其特征在于所述的数据缓冲模块(7)包括CPU芯片B (11)，还包括与CPU芯片B (11)相连的数据存储器(12);数据存储器(12)和CPU芯片B (11)都连接着数据管理存储器(13)、空间拓展存储器(14)、空间限制存储器(15)和生产能力限制存储器(16);数据存储器(12)还连接着生产模块(6)和消费模块(8 )，生产能力限制存储器(16 )连接着网络接收存储器(9 )。
5.根据权利要求4所述的变电运行可视化系统，其特征在于所述的消费模块(8)包括CPU芯片C (17)，还包括与CPU芯片C (17)相连的数据读取存储器(18)和数据处理模块(19)，数据读取存储器(18)和数据处理模块(19)之间相互连接；数据读取存储器(18)还连接数据缓冲模块(7 )，数据处理模块(19 )还连接变电站视频监控系统(4 )。
6.根据权利要求5所述的变电运行可视化系统，其特征在于所述的数据处理模块(19)包括CPU芯片D (20)，还包括依次相连的协议判断存储器(21)、翻译存储器(22)、数据判断存储器(23)和模型建立存储器(24)，模型建立存储器(24)还连接着自检告警存储器(25 )、功能分析存储器(26 )和逻辑节点建立存储器(27 )，逻辑节点建立存储器(27 )还连接着发送存储器(28 );协议判断存储器(21)还连接着数据读取存储器(28 )，发送存储器(28 )还连接着变电站视频监控系统(4);CPU芯片D (20)分别与协议判断存储器(21)、翻译存储器(22)、数据判断存储器(23)、模型建立存储器(24)、自检告警存储器(25)、功能分析存储器(26)、逻辑节点建立存储器(27)和发送存储器(28)相连。
7.根据权利要求6所述的变电运行可视化系统，其特征在于所述的CPU主芯片(5)分别与CPU芯片A (39)、CPU芯片B (11)和CPU芯片C (17)相连；CPU芯片C (17)和CPU芯片D (20)相连。
8.根据权利要求I所述的变电运行可视化系统，其特征在于所述的环境主机(3)包括依次相连的环境接收存储器(29)、环境分析存储器(30)、环境逻辑节点建立存储器(31)和环境发送存储器(32);环境接收存储器(29)还连接着环境建模存储器(33)、IEC61850协议转换器(2)和变电站视频监控系统(4)，环境分析存储器(30)还连接着环境建模存储器(33),环境发送存储器(32)还连接着变电站视频监控系统(4);所述的环境主机(3)还包括CPU芯片E (34)，CPU芯片E (34)分别与环境接收存储器(29)、环境分析存储器(30)、环境 逻辑节点建立存储器(31)、环境发送存储器(32 )和环境建模存储器(33 )。
9.根据权利要求I所述的变电运行可视化系统，其特征在于所述的变电站视频监控系统(4)包括依次相连的变电站视频监控系统管理客户端(35)、变电站视频监控平台(36)、硬盘录像机(37)和摄像机(38);变电站视频监控平台(36)和硬盘录像机(37)还连接着环境主机(3)。·
专利摘要本实用新型公开了一种变电运行可视化系统，包括依次相连的变电站综合自动化系统(1)、IEC61850协议转换器(2)、环境主机(3)和变电站视频监控系统(4)。本实用新型在基于电力行业安全管理规定(允许安全I区向安全III区单向传输数据)的情况下，使得变电站综合自动化系统及变电站视频监控系统间可以进行安全的通信，并进一步实现视频联动，使用户能够可视化的了解当前变电站一次设备的运行状况，并且直观的观察针对一次设备的控制动作。
文档编号H02J13/00GK202535152SQ20112056870
公开日2012年11月14日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者何焱, 冯贵宾, 吴万港, 张加斌, 晋伟平, 朱兴柯, 李卫, 李长生, 杨义兴, 甘百新, 白彪 申请人:云南电网公司普洱供电局, 浙江大华系统工程有限公司