CN101111821A

CN101111821A - 用于描述电设备的方法、系统和数据模型

Info

Publication number: CN101111821A
Application number: CNA2005800297568A
Authority: CN
Inventors: 大卫·科克斯; 托马斯·J·拉努
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland; ABB Research Ltd Sweden
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2008-01-23
Also published as: EP1810137A4; KR100917113B1; US7694259B2; US20070283309A1; WO2006028955A2; EP1810137A2; AU2005282719A1; US7263672B2; US20060053398A1; WO2006028955A3; BRPI0514902B1; BRPI0514902A; KR20070088562A; AU2005282719B2

Abstract

描述了一种用于创建与电设备的物理布局和/或电路布局的几何体对应的元数据文本文件的方法和系统。该布局被限定在用户界面中。生成具有分层格式的元数据元素的文本文件，其可以被其他程序使用。

Description

用于描述电设备的方法、系统和数据模型

背景技术

电设备可以包括以多种物理排列方式排列的许多组件。针对计算机来描述物理排列，即物理布局或电路布局，可能经常要消耗很多时间。可以使用复杂的计算机编程语言来限定电设备，这将花费许多小时来生成。

发明内容

本发明公开了一种用于创建与电设备的物理配置对应的元数据文本文件的方法。根据一种示例方法来限定电设备的物理配置。然后，生成具有分层格式的与物理配置对应的元数据元素的文本文件。

在一示例实施例中，物理配置是电设备的物理布局的几何体(geometry)，该几何体以块来表示电设备。在另一实施例中，公开了一种用于创建与电设备的电路布局的物理配置对应的元数据文本文件的方法。该方法包括限定电设备的电路布局，该电路布局用绕组(winging)、段(segment)和结点(node)表示电设备，并且生成具有分层格式的与绕组、段和结点对应的元数据元素的文本文件。

在一示例实施例中，公开了一种数据模型，该数据模型用于使用元标记语言(metamarkup language)将电设备的物理布局的几何体限定成块和子块。该数据模型包含了用于每个块和与该块关联的子块的元数据元素。该元数据元素可以以分层格式来排列。

公开了一种数据模型，该数据模型用于使用元标记语言将电设备的电路布局限定成绕组、段和结点。该数据模型包含用于每个绕组的元数据元素和用于与相应绕组关联的每段(segment)的元数据元素。对于位于绕组端或多个绕组的结合点之一处的每个结点来讲，包含了结点元数据元素。元数据元素可以以分层格式排列。

在另一实施例中，公开了一种用于创建与电设备的诸如物理布局的几何体的物理配置对应的元数据文本文件的系统。该系统包括输入装置、处理器装置和存储器装置，该输入装置用于将物理配置限定为电设备的物理布局的几何体，该几何体以块和子块来表示电设备；处理器装置用于处理物理布局，并生成具有分层格式的与块和子块对应的元数据元素的文本文件；以及存储器装置用于存储文本文件。

在另一个实施例中，公开了一种用于创建与电设备的电路布局对应的元数据文本文件的系统。该系统包括输入装置、处理器装置和存储器装置，其中，输入装置用于将物理配置限定为电设备的电路布局，该电路布局以绕组、段和结点来表示电设备；处理器装置用于处理电路布局并生成具有分层格式的与绕组、段和结点对应的元数据元素的文本文件；以及存储器装置用于存储文本文件。

附图说明

当本领域的技术人员结合附图来阅读该说明书时，本发明对于本领域的技术人员来讲将是显而易见的，其中，使用类似的附图标记表示类似的元素，其中：

图1说明了变压器的示例性横截面的几何布局图。

图2说明了变压器的另一横截面的几何布局示例图。

图3说明了创建与电设备的物理布局的几何体对应的元数据文本文件的示例性图形用户界面。

图4说明了具有四个串联绕组的变压器的示例性电路布局。

图5说明了具有四个并联绕组的变压器的示例性电路布局。

图6说明了创建与电设备的电路布局对应的元数据文本文件的示例性图形用户界面。

图7说明了用于创建与电设备的物理布局和/或电路布局的几何体对应的元数据文本文件的示例性系统。

图8是说明用于创建与电设备的物理布局和/或电路布局的几何体和/或电路布局对应的元数据文本文件的方法的示例性流程图。

图9是说明用于创建与电设备的电路布局对应的元数据文本文件的方法的示例性流程图。

具体实施方式

本发明的示例实施例旨在以消除程序员使用复杂编程语言进行手动编码的方式来准确地限定和生成电设备。使用方法、系统和数据模型来限定电设备的物理配置(即物理特征，诸如物理布局和/或电路布局的几何体)。使用元数据和递归数据结构来根据元标记语言生成文本文件，例如可扩展标记语言(XML)。其他元标记语言可用于生成文本文件。

电设备可包含电容、电阻、线圈、开关、变压器等，但不限于此。使用变压器来进行说明，但本领域的技术人员应该知道此处描述的技术可以扩展到其他电设备。

在图1中示出了变压器横截面的几何布局。变压器包括铁心100，示出铁心100只为了定位。变压器包括隔绝物(barrier)B1-B5和绕组W1-W2。隔绝物B1-B5使绕组W1-W2彼此绝缘，因此隔绝物包括绝缘材料，如树脂、电玻璃和纸等。

隔绝物和绕组的物理布局可以使用分层数据模型来描述。该数据模型包括称为块的抽象组件来水平或垂直地排列隔绝物和绕组。块既可以是水平块也可以是垂直块。块还可以包括子块。例如，在图1中，块110包括隔绝物B3、绕组W1、隔绝物B4、绕组W2和隔绝物B5。在水平块中的子块被水平排列。在垂直块中的子块被垂直排列。块可包含隔绝物、绕组和子块。

图1中的物理布局可以使用下面的通用分层数据模型来限定：

垂直块(vertical block)

隔绝物B1 (barrier B1)

水平块110(horizontal block 110)

隔绝物B3(barrier B3)

绕组W1(winding W1)

隔绝物B4 (barrier B4)

绕组W2 (winding W2)

隔绝物B5 (barrier B5)

隔绝物B2 (barrier B3)

垂直块限定了整个物理布局。水平块110限定了在顶隔绝物和底隔绝物间的物理布局的中间部分。因为块可以包含子块，所以任何物理布局都可以用分层数据模型来描述。创建来描述该物理布局的任何元数据必须反映该数据模型和其分层特性。

使用元标记语言将图1的电设备的物理布局的几何体限定为块和子块的数据模型如下：

<winding＝“W1”/>

<winding＝“W2”/>

</block>

</physicalLayout>

数据模型包含用于每个块的元数据元素和用于与相应块关联的每个子块的、此处称之为子元数据元素的元数据元素。元数据元素以分层格式排列。例如，在元数据元素<block layout＝“horizontal”>下面缩进的是顺序为图1所示的隔绝物B3、绕组W1、隔绝物B4、绕组W2、隔绝物B5的子元数据元素。每个子元数据元素在数据模型中位于元数据元素的起始标志和结束标志之间。该元数据元素和子元数据元素可包括属性，如在<barrier name＝“B3”/>中的条件name＝“B3”。

图2说明了变压器的横截面的几何布局的另一示例。在该示例中，垂直块限定整个物理布局，水平块200限定顶隔绝物B1和底隔绝物B2之间的物理布局的中间部分，垂直块限定隔绝物B3和B4之间的中间部分的左面部分。图2中的物理布局可使用下面的通用分层数据模型来限定：

垂直块(vertical block)

隔绝物B1 (barrier B1)

水平块200(horizontal block 200)

隔绝物B3(barrier B3)

垂直块210(vertical block 210)

绕组W1 (winding W1)

隔绝物B6(barrier B6)

绕组W3(winding W3)

隔绝物B4 (barrier B4)

绕组W2(winding W2)

隔绝物B5 (barrier B5)

隔绝物B2 (barrier B2)

图3是计算机图形窗口300，用于说明创建与电设备的物理布局的几何体对应的元数据文本文件的图形用户界面。在窗口的左框310中是树形图(tree view)，其示出了块标识符的分层。右框320示出了物理布局的图形表示。

开始，左边框310仅包含单个块，在图3中称之为“物理布局”，而右框320不包含隔绝物、绕组或块。用户在左边框310中添加块标识符，并且块被显示在右框320中。块标识符根据物理布局的几何体被顺序放置。当块包含子块时，添加表示该子块的子块标识符。例如，B3、W1、B4、W2和B5 350是块340中的子块。子块标识符在块中根据物理布局的几何体而顺序放置，在该例中为从左到右。每个块或子块可以具有特征(例如，形状(在示例实施例中，它可以假设是特定的形状，如矩形)、位置、方向和大小)，这些特征存储在文件中，当用户选用块或子块时，通过下拉菜单访问该文件。从计算机的存储器访问相应文件，并在框320中呈现块或子块的图像。可选择地，整个变压器配制可以被看作具有给定形状和给定大小的最外面的块。该信息可以作为最外面的块存在文件中。从该最外面的块的左上角开始，通过向下钻取(drill down)处理来填充最外面的块的各种组件。例如，该操作可以通过例如基于隔绝物的大小对应于可显示屏幕宽度的一定百分比的假设来计算隔绝物的大小而开始。对于变压器的所有剩余组件的分配，可以使用进一步向下钻取来确定分配隔绝物后余留的空间。该操作可递归进行，重复地将空间分开，直到变压器中的所有块和子块都被分配。对于每个块，可用递归函数来画块，每个块可包含任意数目(即0或多个)的子结点。

可以用很多方法来将块标识符添加到图形用户界面的左框中。例如，用户可以用鼠标右击“物理布局(Physical Layout)”，并且弹出菜单显示允许用户添加隔绝物、绕组或块。可选择地，用户可使用键盘输入块标识符。因为块标识符被加到左框310中，所以块就在右框320中生成并显示。例如，用户向Physical Layout添加B1330、B2 360和块340的块标识符。然后，用户右击块340，并且添加B3、W1、B4、W2和B5 350的块标识符。

一旦限定了物理布局，文本文件就由计算机处理器生成并存储在计算器存储器中。用户可以通过用户界面发送命令，例如，选择文件菜单命令，来启动文本文件的生成，或者它也可以由计算机处理器自动完成。

能够由计算机处理器执行绘制变压器线圈的物理布局的示例功能由下面的伪代码实现：

变压器线圈可以用树型数据结构来描述。树顶部的对象称做块(Block)。该算法从该对象开始。

将该树专门组织为二叉树。因此，算法可执行一种二叉树遍历。当算法遍历树时，它就会画出它遇到的每项。但是，只绘制出隔绝物和绕组。并不画出块。块是含有其他结点(即隔绝物、绕组和其他块)的内部结点。在遍历期间遇到块时，递归调用函数DrawPhysical Layout。

调用DrawPhysical Layout时，将树的根、绘制x和y的位置、绘图的宽度和高度传递给它。

function DrawPhysicalLayout(Block b，int x，int y，int width，int

height)

对子结点计数

对是隔绝物的子结点计数

计算所有隔绝物占据的空间

它等于隔绝物数乘以每个隔绝物的空间

计算所有其他子结点占据的空间

它等于总空间减去隔绝物占据的空间

计算单个非隔绝物子结点的空间

它等于非隔绝物空间/(总子结点数-隔绝物数)

从X和Y开始并从左到右绘制每个子结点

如果结点是隔绝物，则在分配的空间中绘制它

否则，如果结点是绕组，则在分配的空间中绘制它

否则，如果结点是块，则调用DrawPhysicalLayou

并传递块的位置X和Y以及块的宽度和高度

结束绘制

结束function

图7中示出了创建与电设备的物理配置(如物理布局的几何体)对应的元数据文本文件。计算机700包括输入装置，如键盘701和/或鼠标702，其限定电设备的物理配置。还包括处理器装置720，用于处理物理配置和用于生成具有与物理配置对应的分层格式的元数据元素的文本文件。尽管为了说明而示出了台式计算机700，但应该明白可以使用任何具有处理器的设备，例如，笔记本电脑、PDA、移动工作站等。

输入装置710可用于限定电设备的物理布局的几何体为块和子块来。该系统还包括处理器装置720，用于处理物理布局并生成具有与块对应的分层格式的元数据元素的文本文件，该系统还包括存储器装置730，用于存储文本文件740。显示装置760显示电设备的物理布局的图形表示。文件输出装置750将文本文件传送到应用程序以进行处理。文件输出装置750可将文本文件740输出到同一计算机700中的应用程序，或者通过如LAN、因特网、WiFi连接、红外等方式的有线或无线网络780传送到另一台计算机790中的应用程序。

图8的流程图说明了一种用于创建与电设备的物理布局的几何体对应的元数据文本文件的方法，该方法与前面所述的伪代码对应。限定电设备的物理布局的几何体(800)。如前所述，几何体以块表示电设备。生成具有与块对应的分层格式的元数据元素的文本文件(810)。

前面说明了使用分层数据模型来描述电设备的物理布局的几何体。根据另一实施例，分层数据模型可用于描述电设备的电路布局。例如，图4说明了用于变压器的电路布局，其中变压器具有串联的绕组1-4。该绕组可以包含一个或多个连接在一起的段(segment)。在图4中，绕组1-3具有一段，而绕组4具有5段(即，其中中间段为断开段(break segment))。每个绕组间有存在结点。电流流出绕组，流向结点，然后流进下一个绕组，如箭头所示。

图5说明了用于变压器的电路布局，该变压器具有同样的四个绕组1-4，但是以并联方式连接。如图4中，绕组1-3具有一个段，绕组4具有五个段。但是，电流流动更为复杂。电流从结点1流到绕组1和2。电流从绕组2和3流进结点3。图5说明了结点如何对电流流动来说具有多个源和多个目的地。绕组4包括5个段。除非电流被重新引导到结点，否则电流会从一个段流到邻近的段。绕组4的中间段是断开段。电流本身不会流过断开段。而是，断开段在绕组4中提供可配置的电连接，将断开段之前的段和断开段之后的段连接起来。

用分层数据模型来描述电路布局。在分层的顶部是整个电路布局。分层的下一层是绕组和电路。绕组下面是段，而段下面是引线(lead)的起始和结束。电路下面是结点。每个结点下面是结点的源和目的地。

使用元标记语言将电设备的电路布局限定为绕组、段和结点的数据模型包括用于每个绕组的元数据元素和用于与相应的绕组关联的每个段的元数据元素，此处称为子元数据元素。子元数据元素是对应于相应绕组的父元数据元素的子。用于每个结点的结点元数据元素位于绕组端或多个绕组的结合点(junction)之一处。元数据元素和子元数据元素以分层格式排列。每个子元数据元素在数据模型中位于父元数据元素的起始标志和结束标志之间。如上所述，例如，电设备可以是变压器，而绕组表示变压器的绕组，一个或多个段表示绕组配置，而结点表示绕组端或多个绕组的结合点。

限定图4的电路布局的数据模型如下所示：

</Winding>

</Winding>

</Winding>

</Winding>

</Node>

</Node>

</Node>

</Node>

</Node>

</Circuit>

</CireuitLayout>

图6是计算机图形窗口，用于说明创建与电设备的电路布局相对应的元数据文本文件的图形用户界面。在窗口的左框610是树形图，它示出了块标识符的分层。右框620示出了电路布局的图形表示。开始，在图6的示例中，左框610仅包含单个标识符“Coil”，右框620为空。用户将标识符加在左框610中，并且相应的图形被显示在右框620中。例如，将绕组标识符630、段标识符640、起始/结束引线标识符650和结点标识符660加在左框610中。标识符依照电路布局顺序放置。例如，示出了绕组W1-W3，每个绕组具有段S1，而绕组W4具有段S1-S5。还示出了结点N1-N5。

图7的系统可用于创建与电设备的电路布局对应的元数据文本文件。显示装置760显示与绕组标识符、段标识符和结点标识符对应的电设备的电路布局的图形表示。

可以用多种方法将电路布局组件加到左框中。例如，用户使用鼠标702右击“Coil”，并且弹出菜单出现，允许用户添加绕组或电路。可以用相同的方式将段和结点分别添加到绕组和电路。可选择地，用户可使用键盘701输入组件。当将电路布局组件加到左框610时，就会生成块并在右框620中显示。该示例中，绕组1、2、3均具有一个段。但是，绕组4加了5个段。绕组4中的段3是断开段，并可用不同的颜色同样地指定在右侧。可以向每个结点660加上源和目的地。

当限定相电路(phase circuit)时，文本文件740通过处理器720生成并被存储在存储器730中。用户可用用户界面发送命令，例如，选择文件菜单命令，以启动文本文件740的生成，或者可以由处理器720自动完成以画出相电路图。

可由处理器720执行的示例性功能可由下面的伪代码实现：

对于包含在相电路中的每个绕组

计算X和Y的位置，对于该位置，将在屏幕上放置绕组

计算绕组的高度和宽度

计算绕组中每个段的高度和宽度

保存这些值以备后用

画用于绕组的矩形

对于绕组中的每段

画线以表示每段

确定段的类型

在段区域中用适合其类型的颜色填充

对于每段结束

对于每个绕组结束

对于电路中的每个结点

计算X和Y位置，对于该位置，将在屏幕上放置结点

计算结点的高度和宽度

画出用于结点的矩形

对于在结点中的每个源

确定源的绕组、段和引线，连接结点以从源到结点画线和箭头

对于每个源结束

对于在结点中的目的地

确定目的地的绕组、段和引线，连接结点以从结点到目的地画线和箭头

对于每个目的地结束

对于每个结点结束

图9是说明一种用于创建与电设备的电路布局对应的元数据文本文件的方法的流程图，该方法与前面的伪代码对应。限定电设备的电路布局(900)。电路布局以绕组、段和结点的电路布局来表示电设备。产生具有与绕组、段和结点对应的分层格式的元数据元素的文本文件(910)。

需要强调的是，在本说明书和权利要求中使用用术语“包括”、“包含”时，其指明存在所述特征、步骤、组件，但使用这些术语不排除一个或多个其他的特征、步骤、组件及其组合的存在或附加。

为了便于理解示例性实施例，根据能够被计算机系统的单元执行的活动的顺序说明了许多方面。例如，应该认识到在每个实施例中，各种活动可以由专用电路和线路(例如，连接在一起实现特定功能的分离的逻辑门)、由一个或多个处理器执行的程序指令或两种的组合来完成。

此外，活动的序列可以包含在任何计算机可读介质中，以便通过或连同指令执行系统、设备或装置来使用，如基于计算机的系统、包含系统的处理器、或者可以从计算机可读介质上取指令并执行指令的其他系统。

如此处所用的，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播、或传送程序的装置，以便通过或连同指令执行系统、设备或装置来使用。计算机可读介质可以例如是电、磁、光、电磁、红外或半导体的系统、设备、装置或传播媒介。更多具体的计算机可读介质如下(不是穷尽列表)：具有一条或多条电线的电连接、可移动计算机盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)，光纤和可移动只读压缩盘存储器(CDROM)。

因此，本发明可以以多种方式实施，所有这些方式均在权利要求的范围中。任何一种实施形式都可以在此称为实施所述活动的“逻辑配置”，或者实施所述活动的“逻辑策略”。

应该理解，在不偏离其本质特征的情况下，本领域的技术人员能够以各种具体方式实施本发明。应该认为所公开的实施例在各个方面是说明性的并非是限制性的。本发明的保护范围在所附的权利要求中被指明，而不是由前面的说明书说明，对其所作的等价替换均包含在其范围内。

Claims

1.一种用于创建与电设备的物理配置对应的元数据文本文件的方法，该方法包括：

限定电设备的物理配置；和

生成具有分层格式的、与所述物理配置对应的元数据元素的文本文件。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述物理配置是电设备的物理布局的几何体，该几何体以块来表示电设备。

3.如权利要求2所述的方法，其中，限定物理布局的几何体包括：

在图形用户界面中：

添加表示块的块标识符，该块标识符根据所述物理布局的几何体被顺序地放置；和

当所述块包含子块时，添加表示子块的子块标识符，该子块标识符在所述块中、根据所述物理布局的几何体被顺序地放置。

4.如权利要求3所述的方法，包括：显示与所述块标识符和子块标识符对应的电设备的物理布局的图形表示。

5.如权利要求2所述的方法，其中，所述电设备是变压器，而块表示水平布局部分、垂直布局部分、隔绝物和绕组之一。

6.如权利要求5所述的方法，其中，子块表示包含在水平布局部分和垂直布局部分之一中的绕组和隔绝物之一。

7.如权利要求2所述的方法，其中，生成文本文件包括：对于每个块和子块，向文本文件添加元数据元素。

8.如权利要求7所述的方法，其中，子元数据元素在文本文件中位于父元数据元素的起始标志和结束标之间。

9.如权利要求2所述的方法，其中，至少一个元数据元素包含属性。

10.一种使用元标记语言将电设备的物理布局的几何体限定为块和子块的数据模型，该数据模型包括：

用于每个块的元数据元素；

用于与相应块相关联的每个子块的子元数据元素，该子元数据元素是与所述相应块对应的元数据元素的子元数据元素；

其中，所述元数据元素和子元数据元素以分层格式排列。

11.如权利要求10所述的数据模型，其中，每个子元数据元素在数据模型中位于所述元数据元素的起始标志和结束标志之间。

12.如权利要求10所述的数据模型，其中，至少一个所述元数据元素和子元数据元素包含属性。

13.如权利要求10所述的数据模型，其中，所述电设备是变压器，而块表示水平布局部分、垂直布局部分、隔绝物和绕组之一。

14.如权利要求13所述的数据模型，其中，子块表示包含在水平布局部分和垂直布局部分之一中的绕组和隔绝物之一。

15.如权利要求1所述的方法，其中，所述物理配置是电设备的电路布局，该电路布局以绕组、段和结点来表示所述电设备。

16.如权利要求15所述的方法，其中，限定电路布局包括：

在图形用户界面中：

添加表示绕组的绕组标识符；

添加一个或多个段标识符，每个段标识符表示所述绕组的段；

添加结点标识符，该结点标识符表示位于绕组端或多个绕组的结合点之一处的结点。

17.如权利要求16所述的方法，包括：显示与所述绕组标识符、段标识符和结点标识符对应的电设备的电路布局的图形表示。

18.如权利要求15所述的方法，其中，所述电设备是变压器，而绕组表示该变压器的绕组，一个或多个段表示绕组配置，而结点表示绕组端或多个绕组的结合点。

19.如权利要求15所述的方法，其中，生成文本文件包括：

对于每个绕组、段和结点，向所述文本文件添加元数据元素。

20.如权利要求19所述的方法，其中，子元数据元素在文本文件中位于所述父元数据元素的起始标志和结束标志之间。

21.如权利要求15所述的方法，其中，至少一个元数据元素包含属性。

22.一种使用元标记语言将电设备的电路布局限定为绕组、段和结点的数据模型，该数据模型包括：

用于每个绕组的元数据元素；

用于与相应绕组相关联的每个段的子元数据元素，子元数据元素是与相应绕组对应的父元数据元素的子元数据元素；和

用于每个结点的结点元数据元素，每个结点位于绕组端或多个绕组的结合点之一处；

其中，所述元数据元素和子元数据元素以分层格式排列。

23.如权利要求22所述的数据模型，其中，每个子元数据元素在数据模型中位于所述父元数据元素的起始标志和结束标志之间。

24.如权利要求22所述的数据模型，其中，至少一个元数据元素、子元数据元素和结点元数据元素包含属性。

25.如权利要求22所述的数据模型，其中，所述电设备是变压器，而绕组表示该变压器的绕组，一个或多个段表示绕组的配线，而结点表示绕组端或多个绕组的结合点。

26.一种用于创建与电设备的物理配置对应的元数据文本文件的系统，包括：

输入装置，用于限定电设备的物理配置；

处理器装置，用于处理物理配置并生成具有分层格式的与物理配置对应的元数据元素的文本文件；和

存储器装置，用于存储所述文本文件。

27.如权利要求26所述的系统，其中，所述物理配置是所述电设备的物理布局的几何体，该几何体以块来表示所述电设备。

28.如权利要求26所述的系统，包括：显示装置，其用于显示所述电设备的物理配置的图形表示。

29.如权利要求26所述的系统，包括：文件输出装置，用于将文本文件传送到应用程序以进行处理。

30.如权利要求26所述的系统，其中，所述物理配置是电设备的电路布局，该电路布局以绕组、段和结点来表示电设备。

31.如权利要求30所述的系统，包括：显示装置，用于显示与绕组标识符、段标识符和结点标识符对应的所述电设备的电路布局的图形表示。