智能变电站可视化方法及系统与流程

本发明涉及智能变电站技术领域，特别涉及一种智能变电站可视化方法及系统。

背景技术：

智能变电站与传统变电站相比，二次设备通过网络通信方式代替传统的电缆连接方式，由传统的硬连接关系转变为“看不见，摸不到”的虚连接，二次设备通过交换机连接以便于相互通信。由于是虚连接，信息传递不够直观，因此智能变电站需要一套完整的可视化系统，能够高度全面获取二次虚回路信息，通过可视化界面显示智能变电站二次回路整体概况信息，方便工作人员对智能变电站的日常维护与监测。

然而，现有的智能变电站可视化方法，仅在集中控制中心通过简单的可视化软件，解析SCD文件（全站系统配置文件），可视化数据仅来源于SCD文件，不可避免地出现可视化数据不完整、不详细的情况，不完整体现在集中控制中心无法可视化实时在线的过程层网络的动态信息和拓扑信息，不详细体现在过程层报文转发路径不明确，即现有的智能变电站可视化方法及系统，不能较为详细且全面地展示二次虚回路信息，仍然不便于工作人员对智能变电站进行日常维护和监测。

技术实现要素：

本发明的目的在于改善现有技术中所存在的不足，提供一种智能变电站可视化方法及系统。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种智能变电站可视化系统，包括集中控制中心和多个电力交换机，所述多个电力交换机级联；

所述电力交换机，用于实时获取其端口的邻接电力交换机信息和IED信息，并传输给集中控制中心，所述邻接电力交换机信息为其端口连接的电力交换机的信息，所述IED信息为其端口连接的IED的信息；

所述集中控制中心，用于获得并解析SCD文件，得到SCD文件信息；还用于将电力交换机传输的信息及所述SCD文件信息进行可视化显示。

一种智能变电站可视化方法，包括以下步骤：

电力交换机实时获取其端口的邻接电力交换机信息和IED信息，并传输给集中控制中心，所述邻接电力交换机信息为其端口连接的电力交换机的信息，所述IED信息为其端口连接的IED的信息；

集中控制中心获得并解析SCD文件，得到SCD文件信息；

集中控制中心将电力交换机传输的信息及所述SCD文件信息进行可视化显示。

本发明实施例还提供了另一种智能变电站可视化方法，该方法包括以下步骤：

实时获取电力交换机端口的邻接电力交换机信息和IED信息，所述邻接电力交换机信息为电力交换机端口连接的电力交换机的信息，所述IED信息为其端口连接的IED的信息；

将获取的信息映射于预先建立的信息模型中；

从信息模型中将获取的信息传输给集中控制中心，以便于集中控制中心将邻接电力交换机信息和IED信息与SCD文件信息进行可视化显示。

本发明实施例还提供了另一种智能变电站可视化方法，该方法包括以下步骤：

获得电力交换机端口的邻接电力交换机信息和IED信息；

解析SCD文件，获得SCD文件信息；

将所述SCD文件信息与所述邻接电力交换机信息、IED信息进行可视化显示。

本发明实施例还提供了一种智能变电站可视化装置，该装置包括：

信息接收模块，用于接收电力交换机端口的邻接电力交换机信息和IED信息；

解析模块，用于解析SCD文件，获得SCD文件信息；

信息存储模块，用于存储电力交换机传送的信息和解析SCD文件获得的信息。

可视化显示模块，用于将所述SCD文件信息与所述邻接电力交换机信息、IED信息进行可视化显示。

与现有技术相比，本发明实施例提供的智能变电站可视化方法及系统，将智能变电站二次虚回路的静态信息和动态实时信息高程度可视化展示，工作人员能够直观清楚的获得变电站二次虚回路全局信息，局部信息，局部过程信息以及实时信息，便于工作人员对智能变电站进行日常维护和监测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍， 应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的智能变电站网络拓扑示意图。

图2为本发明实施例提供的智能变电站可视化系统的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的智能变电站可视化方法的流程图。

图4为本发明实施例提供的电力交换机端实施的智能变电站可视化方法的流程图。

图5为本发明实施例提供的集中控制中心端实施的智能变电站可视化方法的流程图。

图6为本发明实施例提供的智能变电站可视化装置一的组成框图。

图7为本发明实施例提供的智能变电站可视化装置二的组成框图。

图8为本发明实施例中举例提供的一种报文转发回路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种智能变电站可视化系统，该系统包括集中控制中心10和电力交换机子系统，电力交换机子系统包括多个电力交换机20，多个电力交换机20级联，与本电力交换机连接的一个或多个其他电力交换机称作为本电力交换机的邻接电力交换机，本实施例的后文中，本电力交换机称为本地电力交换机，邻接电力交换机称为对端电力交换机。电力交换机20连接有至少一个智能电子设备（Intelligent Electronic Device，简称为IED），电力交换机20的一个端口连接一个IED。 集中控制中心10与电力交换机20通过网络连接。实施中，集中控制中心10可以包括一台或多台集中控制终端，集中控制终端与电力交换机网络连接。

请参阅图2，电力交换机包括建模模块、邻居信息获取模块、端口设备识别模块、数据映射模块及第一通信模块。其中，建模模块用于建立信息模型，信息模型包括：

公用逻辑信息节点，包含电力交换机的公共信息，公共信息可以包括但不限于电力交换机的装置型号，装置描述，生产厂商，IP地址，MAC地址等；

端口统计信息逻辑节点，包含电力交换机的端口信息，端口信息可以包括但不限于端口流量统计，端口状态，端口速率等；

邻居信息逻辑节点，包含电力交换机的端口连接的IED信息和邻接电力交换机信息；

告警信息逻辑节点，包含电力交换机的各项告警信息；

物理装置信息逻辑节点，包含电力交换机的物理装置信息，物理装置信息可以包括但不限于物理装置铭牌，物理装置健康等。

上述仅是本实施例中智能变电站可视化系统的节点类，容易理解地，电力交换机可以包含上述节点但并不局限于上述节点。

变电站除了电力交换机，其它二次设备都是建模，通过模型服务与集中控制中心通信；本实施例中，将电力交换机与其它二次设备类似，建立信息模型，通过模型服务与集中控制中心通信，实现了全智能变电站二次设备通信方式的统一。

邻居信息获取模块，用于获取邻接电力交换机信息，该信息主要包含但不限于本地电力交换机的端口号，对端电力交换机的MAC地址，对端电力交换机的端口号等。获取邻接电力交换机信息的方式可以有多种，例如二层邻居发现协议等方法，本实施例对此不作限定。

IED连接在电力交换机的端口时，会向电力交换机发送过程层网络报文。端口设备识别模块用于解析端口获取的报文，得到各端口连接的IED的IED信息，该信息包括但不限于报文APPID（应用标识）信息和MAC地址信息等。在智能变电站稳定运行阶段，若电力交换机的某端口新连接IED，端口识别模块解析报文后，电力交换机生成新设备告警信息；若电力交换机的某端口已连接的IED断链，则生成断链告警信息。作为一种可实施方式的举例，判断端口是否有新连接IED，或者已连接的IED是否断链，可以通过分析端口流量实现，IED连接在电力交换机的端口时，会向电力交换机发送过程层网络报文，若有新连接IED，端口流量会增加，若断链，IED会停止发送报文，流量相对断链之前会减少。

电力交换机中有本装置的物理装置信息，公共信息和端口统计信息。数据映射模块用于，将邻居信息获取模块获取的邻接电力交换机信息和端口设备识别模块获得的IED信息映射到信息模型中的邻居信息逻辑节点，将告警信息映射到信息模型中的告警信息逻辑节点，将本电力交换机的公共信息映射到公用信息逻辑节点，将本电力交换机的物理装置信息映射到物理装置信息逻辑节点，将本电力交换机的端口统计信息映射到端口统计信息逻辑节点。

第一通信模块主要完成信息通信服务，例如IEC 61850可以定义数据集、报告控制块、日志控制块等服务模型，将信息模型中的邻居信息逻辑节点信息，告警信息逻辑节点信息，公用信息逻辑节点信息，物理装置信息逻辑节点信息，端口统计信息逻辑节点信息等，上送给集中控制中心。

请参阅图2，集中控制中心包括SCD文件解析模块、数据处理模块、数据存储模块、第二通信模块和可视化处理模块。其中，

集中控制中心获取智能变电站的SCD文件，SCD文件解析模块用于解析SCD文件，得到SCD文件信息，主要包括但不限于iedName（设备名字）， APPID，apName（节点名称），type（报文类型），cbName（控制块），LDevice（逻辑设备），发布虚端子路径，订阅虚端子路径等。

数据存储模块，一方面，直接存储SCD文件解析模块解析得到的信息和电力交换机上送的信息（信息模型中的信息）。存储方式可以有多种，例如将当前获得的信息直接替换现有存储的信息；又如，在存储之前，将当前获得的信息与现有存储的信息进行比对，若有新信息则增加新信息，若有信息变更则用变更后的信息覆盖原有信息。另一方面，将SCD文件解析模块解析得到的信息和电力交换机上送的信息（部分或全部）输入给数据处理模块，经过数据处理模块处理后，将数据处理模块输出的信息进行存储，并可以作为其他模块的数据源。

数据处理模块用于将数据存储模块存储的信息进行处理，待处理的信息主要包括SCD文件解析模块解析SCD文件所获取的信息，电力交换机上送的邻接电力交换机信息和端口连接的IED信息。其中，将解析SCD文件获取的信息数据整合成iedName与APPID对应关系表，以及IED发布订阅表，IED发布订阅表中可以包含发布者和订阅者的iedName， APPID，apName，type，cbName，以及发布者的LDevice；将电力交换机上送的信息整合成电力交换机拓扑连接关系表，电力交换机端口连接设备关系表；将SCD文件信息及电力交换机传送的信息整合生成iedName与MAC的对应关系表。

进一步地，根据以上信息关系表整合形成GOOSE/SV报文转发路径表。作为一种可实施方式的举例，如图8所示，在作为举例的一个GOOSE/SV报文转发路径表中，IED1设备的APPID为0x0001的GOOSE报文从交换机2端口1进入，从端口2出去；从交换机1端口1进入，端口2出去；从交换机3端口1进入，端口2出去；到达端口2连接的设备IED2。

上述全部信息表将重新由数据存储模块存储。

可视化处理模块主要用于将数据存储模块存储的信息进行可视化显示。显示的可以包括但不限于电力交换机拓扑结构，电力交换机端口连接设备信息，过程层报文转发路径，IED发布订阅关系，虚端子连接关系，电力交换机自身物理信息，端口信息参数，告警信息等。

如若在SCD文件中对过程层网络描述包含电压数字标识，还可以对二次设备根据电压等级分类。根据对IED的LD参数规范，可以分类显示二次设备。规范示例，根据LD的inst参数，PROT为保护类设备，PROT+MEAS/CTRL为保护测量设备，MEAS+CTRL为测控设备，RPIT为智能终端设备，MU为合并单元设备，其它归为其它类。其中RPIT和MU作为过程层设备，其它类型IED作为间隔层设备。

第二通信模块主要接收电力交换机上送的信息，例如通过IEC 61850服务模型上送的电力交换机信息模型中的信息，将接收的信息交由数据存储模块存储。

基上述结构的电力交换机及集中控制中心，本实施例中智能变电站可视化系统中，所述电力交换机，用于实时获取其端口的邻接电力交换机信息和IED信息，并传输给集中控制中心，所述邻接电力交换机信息为其端口连接的电力交换机的信息，所述IED信息为其端口连接的IED的信息；所述集中控制中心，用于获得并解析SCD文件，得到SCD文件信息；还用于将电力交换机传输的信息及所述SCD文件信息进行可视化显示。

上述可视化系统，可以将智能变电站二次虚回路的静态信息和动态实时信息高程度可视化展示，工作人员能够直观清楚的获得变电站二次虚回路全局信息，局部信息，局部过程信息以及实时信息。

作为一种优选的可实施方式，电力交换机具体用于：实时获取其端口的邻接电力交换机信息和IED信息，并将获取的信息映射于预先建立的信息模型中，从信息模型中将获取的信息传输给集中控制中心。通过此种方式实现电力交换机与二次设备采用统一的通信方式，即实现全站通信方式一致。

作为一种优选的实施方式，所述电力交换机还用于，获取自身的物理装置信息、公共信息和端口统计信息中的至少一项，并将获取的自身的信息传输给集中控制中心，以便于所述集中控制中心将其进行可视化显示。此时，所述集中控制中心还用于将电力交换机自身的信息进行可视化显示。

作为一种优选的可实施方式，所述电力交换机还用于当已连接的IED断链时生成断链告警信息，将所述断链告警信息传输给集中控制中心；此时，所述集中控制中心还用于将所述断链告警信息进行可视化显示。电力交换机还可以用于当其端口新连接有IED时生成新设备告警信息，将所述新设备告警信息传输给集中控制中心；此时，所述集中控制中心还用于将所述新设备告警信息进行可视化显示。判断是否断链或有新IED连接可以有多种方式，如果是通过统计流量实现，那么电力交换机先要获得端口统计信息中的流量信息，根据流量信息确定是否生成断链告警信息或新设备告警信息。

上述可视化系统中，集中控制中心可以将获得的信息直接进行可视化显示，也可以将获得的信息进行整合后再进行可视化显示。例如，将解析SCD文件获取的SCD文件信息整合成iedName与APPID对应关系表和/或IED发布订阅表，进行可视化显示；将电力交换机传输的邻接电力交换机信息和IED信息整合成电力交换机拓扑连接关系表和/或电力交换机端口连接设备关系表，进行可视化显示。进一步地，还可以根据整合得到的上述关系表形成GOOSE/SV报文转发路径表，进行可视化显示。

作为另一种实施方式，整合解析SCD文件获取的SCD文件信息以及电力交换机传输的邻接电力交换机信息和IED信息，形成GOOSE/SV报文转发路径表，进行可视化显示。

请参阅图3，应用上述智能变电站可视化系统实现信息可视化的方法，包括以下步骤：

S101：电力交换机建立信息模型，信息模型的结构请参见上述系统实施例中相应描述。

S102：电力交换机获得本装置的端口的邻接电力交换机信息和IED信息，即端口连接的电力交换机的信息和IED的信息。若有断链现象，还可以生成断链告警信息；若某端口新连接有IED，还可以生成新设备告警信息。

S103：电力交换机将获得的信息映射到信息模型中。具体地，将邻接电力交换机信息和IED信息映射到邻居信息逻辑节点，将端口设备识别模块中生成的告警信息映射到告警信息逻辑节点，将本电力交换机的公共信息映射到公用信息逻辑节点，将本电力交换机的物理装置信息映射到物理装置信息逻辑节点，将本电力交换机的端口统计信息映射到端口统计信息逻辑节点。

S104：电力交换机将信息模型中的信息上送给集中控制中心。

S105：集中控制中心解析SCD文件，获得SCD信息，主要包括iedName（设备名字），APPID，apName（节点名称），type（报文类型），cbName（控制块），LDevice（逻辑设备），发布虚端子路径，订阅虚端子路径等。

S106：集中控制中心收集电力交换机上送的信息和解析SCD文件获得的信息，并存储于数据存储模块中。

S107：集中控制中心处理电力交换机上送的信息和解析SCD文件获得的信息，例如，将解析SCD文件获取的信息数据整合成iedName与APPID对应关系表，IED发布订阅表；将电力交换机上送的信息整合成电力交换机拓扑连接关系表，电力交换机端口连接设备关系表。根据以上信息关系表以及iedName与MAC对应关系表匹配整合，最终形成GOOSE/SV报文转发路径表。

S108：集中控制中心将处理后的信息存储于数据存储模块中。

S109：集中控制中心将数据存储模块中存储的信息进行可视化显示，例如电力交换机拓扑结构，电力交换机端口连接设备信息，过程层报文转发路径，IED发布订阅关系，虚端子连接关系，电力交换机自身物理信息，端口信息参数，告警信息等。

此次方法实施例中不清楚之处可以参照上述系统实施例中的相关描述。

请参阅图4，本发明实施例还从电力交换机端出发，提供了一种基于电力交换机实现的智能变电站可视化方法，该方法包括步骤：

S201：建立信息模型，信息模型包括邻居信息逻辑节点，告警信息逻辑节点，公用信息逻辑节点，物理装置信息逻辑节点，端口统计信息逻辑节点。

S202：获得电力交换机端口的邻接电力交换机信息和IED信息。

S203：获得本电力交换机的物理装置信息、公共信息及端口统计信息。

S204：当电力交换机的某端口新连接IED时，生成新设备告警信息；当电力交换机的某端口已连接的IED断链时，生成断链告警信息。

S205：将获得的信息映射到信息模型中。具体地，将邻接电力交换机信息和IED信息映射到邻居信息逻辑节点，将告警信息映射到告警信息逻辑节点，将本电力交换机的公共信息映射到公用信息逻辑节点，将本电力交换机的物理装置信息映射到物理装置信息逻辑节点，将本电力交换机的端口统计信息映射到端口统计信息逻辑节点。

S206：将信息模型中的信息传送给集中控制中心。

请参阅图6，相应地，本实施例还提供了一种智能变电站可视化装置一，运行于电力交换机，包括：

模型建立模块601，用于建立信息模型。

端口设备信息获得模块602，用于获得电力交换机端口的邻接电力交换机信息和IED信息。

自身信息获得模块603，用于获得本电力交换机的物理装置信息、公共信息及端口统计信息。

告警信息生成模块604，用于在电力交换机的某端口新连接IED时，生成新设备告警信息；在电力交换机的某端口已连接的IED断链时，生成断链告警信息。

映射模块605，用于将端口设备信息获得模块、告警信息生成模块及自身信息获得模块获得的信息映射到信息模型中。

请参阅图5，本发明实施例还从集中控制中心端出发，提供了一种基于集中控制中心实现的智能变电站可视化方法，该方法包括步骤：

S301：获得SCD文件，解析SCD文件，获得SCD信息，主要包括iedName（设备名字），APPID，apName（节点名称），type（报文类型），cbName（控制块），LDevice（逻辑设备），发布虚端子路径，订阅虚端子路径等。

S302：接收电力交换机传送的信息，将电力交换机传送的信息和解析SCD文件获得的信息存储于数据存储模块中。电力交换机传送的信息可以包括邻接电力交换机信息和IED信息，还可以包括分析IED信息得到的告警信息，以及电力交换机自身的物理装置信息、公共信息及端口统计信息。

S303：整合电力交换机传送的信息和解析SCD文件获得的信息，例如，将解析SCD文件获取的信息数据整合成iedName与APPID对应关系表，IED发布订阅表；将电力交换机上送的信息整合成电力交换机拓扑连接关系表，电力交换机端口连接设备关系表。根据以上信息关系表以及iedName与MAC对应关系表匹配整合，最终形成GOOSE/SV报文转发路径表。

S304：将处理后的信息存储于数据存储模块中。

S305：将数据存储模块中存储的信息进行可视化显示，例如，显示的信息可以包括电力交换机拓扑结构，电力交换机端口连接设备信息，过程层报文转发路径，IED发布订阅关系，虚端子连接关系，电力交换机自身物理信息，端口信息参数，告警信息等。

请参阅图7，相应地，本实施例提供了一种智能变电站可视化装置二，运行于集中控制中心，包括：

解析模块701，用于解析SCD文件，获得SCD文件信息。

信息存储模块702，用于存储电力交换机传送的信息和解析SCD文件获得的信息。电力交换机传送的信息可以包括邻接电力交换机信息和IED信息，还可以包括分析IED信息得到的告警信息，以及电力交换机自身的物理装置信息、公共信息及端口统计信息。

信息整合模块703，用于整合电力交换机传送的信息和解析SCD文件获得的信息，将整合得到的信息存储于所述信息存储模块中。

可视化显示模块704，用于将信息存储模块中存储的信息进行可视化显示。

本发明实施例提供的智能变电站可视化系统及方法，能够实现智能变电站二次虚回路信息高度可视化，所述高度表现在提高了智能变电站二次虚回路可视化的实时性和完整性，优化了智能变电站IED的展示方式。具体可视化功能包括：

1）能够可视化过程层网络拓扑结构。2）能够可视化电力交换机端口IED的详细信息。3）能够可视化过程层报文转发回路。4）能够可视化IED发布订阅关系。5）能够可视化虚端子连接关系。6）能够实时可视化电力交换机状态参数，端口参数，告警信息等。7）能够实时在线更新已可视化的信息。8）能够在图形界面中分电压等级，分类型，分层展示IED。9）能够通过可视化界面在线配置电力交换机相关参数。

通过本发明实施例提供的智能变电站可视化系统及方法实现智能变电站二次虚回路信息的可视化展示，至少具有以下优势：

（1）将智能变电站二次虚回路的静态信息和动态实时信息高程度可视化展示，工作人员能够直观清楚的获得变电站二次虚回路全局信息，局部信息，局部过程信息以及实时信息。

（2）将获取的二次虚回路信息集中存储，对全站的可视化信息实现了统一管理。

（3）通过通信模型服务，替代传统的集中控制中心与电力交换机的管理方式，实现智能变电站全站通信方式的统一。

（4）在智能变电站稳定运行阶段，实现设备通信异常告警，包括新连接设备告警和已连接设备断链告警。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。