CN102262703B - 用于智能变电站设计的图形及rdf模型构建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于智能变电站设计的图形及RDF模型构建方法，采用与IEC61970CIM相同的形式用RDF描述IEC61850模型，给出IEC61850模型的RDFSchema，以确定IEC61850模型对象的结构,所述IEC61850模型对象的结构包括模型类、模型类属性及模型类之间的关联关系。在AutoCAD中定义图元类型，在图元类型中描述与模型类的一一对应关系。采用本方法设计智能装置及虚端子的模型类及图元开发二次系统设计工具，可以使智能变电站二次系统的工程设计深入到逻辑层面，从而以图形化方式描绘出逻辑功能的互操作关系，保证智能变电站设计任务的顺利进行。一次系统的模型采用了IEC61970-CIM模型描述，能够与调度机构所采用的一次系统模型数据实现兼容和互操作。

Description

用于智能变电站设计的图形及RDF模型构建方法
技术领域
本发明涉及一种用于智能变电站设计的图形及RDF模型构建方法。
背景技术
随着建设坚强智能电网发展规划的提出，智能电网建设将是电力行业发展的核心目标。其中智能变电站是智能电网中的重要节点。智能变电站(包括数字化变电站)利用网络通信技术和分层信息处理技术，与常规变电站相比其通信结构和运行形态发生了根本性的变化。在常规变电站中由于二次回路的物理接线与逻辑信号存在一对一的映射关系，通过二次回路接线就可以反映变电站的功能配置情况以及功能之间信息或信号的输入输出关系。
但对于智能变电站二次系统的工程设计来说，影响最大的变化就是：智能变电站以通信网络取代了常规二次回路，网络中的虚拟数字信息取代了物理上的电气信号，二次系统功能信息逻辑和信号的输入输出关系与通信网络接线不再一一对应，传统的二次回路的形式无法表达智能变电站中功能逻辑和信号逻辑。由于设计单位缺乏完备的图形支持的设计手段，工程设计仅限于完成硬接线设计的深度，不能提供工程建设阶段所需要的智能装置功能配置、通信配置和相关设计资料。而现有的建模工具软件，主要注重的是SCD、ICD、CID的输出，大多数只是作为一个便捷的编辑工具来使用，对于厂站二次系统的网络结构建模、智能装置实例建模、IED之间通信关系的建模缺乏形象的展示。模型结构只能根据设计人员的其他形式描述进行录入编辑，不是一种所见即所得的方式。因此对于模型信息的准确性也很难保证，其结果是导致目前在智能变电站的工程建设阶段必须由大量研究开发人员参与、自行商定逻辑层面的功能通信配置并在现场不断修改软件代码和反复调试，建设过程很不规范且周期很长，使变电站的建设难度和成本大大增加。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种用于智能变电站设计的图形及RDF模型构建方法，它采用与IEC61970 CIM相同的形式用RDF描述IEC61850模型，给出IEC61850模型的RDF Schema，以确定IEC61850模型对象的结构，所述IEC61850模型对象的结构包括模型类、模型类属性及模型类之间的关联关系。在AutoCAD中定义图元类型，在图元类型中描述与模型类的一一对应关系。采用本方法设计智能装置及虚端子的模型类及图元开发二次系统设计工具，可以使智能变电站二次系统的工程设计深入到逻辑层面，从而以图形化方式描绘出逻辑功能的互操作关系，保证智能变电站设计任务的顺利进行。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
用于智能变电站设计的图形及RDF模型构建方法，该方法的实现步骤如下：
步骤1：在系统数据库中设计模型RDF Schema：
a)依据IEC61850-6，将SCL中智能装置IED、访问点AccessPoint、服务器server、逻辑设备LD、逻辑节点LN元素分别映射为RDF的智能装置IED、访问点AP、服务器server、逻辑设备LD、逻辑节点LN模型类，依据《IEC61850继电保护规范》将输入虚端子映射为输入信号InSignal模型类，输出端子映射为输出信号OutSignal模型类；
b)依据IEC61850-6，将外部信号引用ExtRef元素表示为Link模型类，用于描述信号的输入输出关系即虚回路，Link模型类描述的是从某IED的输出虚端子到另一IED的输入虚端子的通信关系；
步骤2：在AutoCAD中设计图元类型：
a)依据设计要求，设计IED图元，用于表示智能装置；
b)依据设计要求，设计IED图元上的引脚，用于表示虚端子；
c)依据设计要求，设计IED图元上的访问点子图元，用于表示虚端子所属的访问点；
d)IED图元及其管脚、访问点子图元都有一个扩展属性用于记录RDF模型类对象的资源唯一标识；
步骤3：利用所述的资源唯一标识建立了图元与模型类的一一对应关系。
所述模型RDF Schema中各个模型类间的关联关系如下：Link模型类分别与输入信号模型类、输出信号模型类及LNode模型类普通关联，输入信号模型类和输出信号模型类分别与LNode模型类普通关联，LNode模型类分别与Access Point及LDevice聚合关联，LDevice与服务器聚合关联，server分别与IED及Access Point聚合关联，Access Point还与IED聚合关联。
本发明的有益效果：采用本方法设计智能装置及虚端子的模型类及图元开发二次系统设计工具，可以使智能变电站二次系统的工程设计深入到逻辑层面，从而以图形化方式描绘出逻辑功能的互操作关系，保证智能变电站设计任务的顺利进行；智能变电站的设计采用本方法开发的设计工具以后，设计成品将能更好的指导施工，简化和规范了工程调试过程，节省了人力物力成本，提高了工程建设的效率；另外，一次系统的模型采用了IEC61970-CIM模型描述，能够与调度机构所采用的一次系统模型数据实现兼容和互操作。
附图说明
图1为智能装置图元示意图；
图2为模型类图。
具体实施方式
下面结合附图与实例对本发明作进一步说明。
本发明提供一种用于智能变电站设计的图形及RDF模型构建方法。采用与IEC61970 CIM相同的形式用RDF描述IEC61850模型，给出IEC61850模型的RDF Schema，以确定IEC61850模型对象的结构，所述IEC61850模型对象的结构包括模型类、模型类属性及模型类之间的关联关系。在AutoCAD中定义图元类型，在图元类型中描述与模型类的一一对应关系。
本发明的详细实现步骤如下：
步骤1：在系统数据库中设计模型RDF Schema：
a)依据IEC61850-6，将SCL中智能装置IED、访问点AccessPoint、服务器server、逻辑设备LD、逻辑节点LN元素分别映射为RDF的智能装置IED、访问点AP、服务器server、逻辑设备LD、逻辑节点LN模型类，依据《IEC61850继电保护规范》将输入虚端子映射为输入信号InSignal模型类，输出端子映射为输出信号OutSignal模型类；
b)依据IEC61850-6，将外部信号引用ExtRef表示为Link模型类，用于描述信号的输入输出关系即虚回路，Link模型类描述的是从某IED的输出虚端子到另一IED的输入虚端子的通信关系；
步骤2：在AutoCAD中设计图元类型
a)依据设计要求，设计IED图元，用于表示智能装置；
b)依据设计要求，设计IED图元上的引脚，用于表示虚端子；
c)依据设计要求，设计IED图元上的访问点子图元，用于表示虚端子所属的访问点；
d)IED图元及其管脚、访问点子图元都有一个扩展属性用于记录RDF模型类对象的资源唯一标识；
步骤3：利用所述的资源唯一标识建立了图元与模型类的一一对应关系。
如图1中，以图框表示智能装置本体；以横线加文字描述表达虚端子，箭头方向表述虚端子信号输入输出关系；另外添加了访问点图元标识，用于表达IEC61850-6中规定的访问点与虚端子的包含关系。
如图2所示为涉及到的模型类及其关联定义，方框表示模型类，方框之间的连线表示模型类之间的关联，连线头上带菱形标识的表示该关联为聚合关联，不带菱形标识的连线表示普通关联。聚合关联是一种特殊的关联，表达模型类之间的整体与部分关系，而普通关联不表达类似的整体与部分的关系。下面以IED和Server的聚合关联、Link与InSignal的普通关联为例说明：
1)IED模型类和Server模型类之间有连线说明这两个模型类之间有聚合关联，即IED包含Server；
2)一个IED模型类的对象可以关联0-n个Server模型类的对象；
3)一个Server模型类的对象可以关联1个IED模型类的对象；
而Link与InSignal之间的关联则为普通关联，即Link与InSignal之间没有整体与部分的关系。
1)一个Link模型类的对象可以关联1个InSignal模型类的对象；
2)一个InSignal模型类的对象可以关联0-1个Link模型类的对象；
图2中涉及到的模型类的具体定义如下表，表中描述了每个模型类的属性及关联，且具体说明了每个属性的名称、简述及数据类型，每个关联模型类的名称、简述、关联的对象数量限制及是否被聚合。
Figure BDA0000082155330000041
Figure BDA0000082155330000052
Figure BDA0000082155330000053
Figure BDA0000082155330000061
Figure BDA0000082155330000062
Figure BDA0000082155330000063
Figure BDA0000082155330000073
Figure BDA0000082155330000081
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (2)

1.用于智能变电站设计的图形及RDF模型构建方法，其特征是，该方法的实现步骤如下：
步骤1：在系统数据库中设计模型RDF Schema：
a）依据IEC61850-6，将SCL中智能装置IED、访问点AccessPoint、服务器server、逻辑设备LD、逻辑节点LN元素分别映射为RDF的智能装置IED模型类、访问点AccessPoint模型类、服务器server模型类、逻辑设备LD模型类、逻辑节点LN模型类，依据《IEC61850继电保护规范》将输入虚端子映射为输入信号InSignal模型类，输出端子映射为输出信号OutSignal模型类；
b）依据IEC61850-6，将外部信号引用ExtRef元素表示为Link模型类，用于描述信号的输入输出关系即虚回路，Link模型类描述的是从某IED的输出虚端子到另一IED的输入虚端子的通信关系；
步骤2：在AutoCAD中设计图元类型：
a）依据设计要求，设计IED图元，用于表示智能装置；
b)依据设计要求，设计IED图元上的引脚，用于表示虚端子；
c)依据设计要求，设计IED图元上的访问点子图元，用于表示虚端子所属的访问点；
d)IED图元及其管脚、访问点子图元都有一个扩展属性用于记录RDF模型类对象的资源唯一标识；
步骤3：利用所述的资源唯一标识建立了图元与模型类的一一对应关系。
2.如权利要求1所述的用于智能变电站设计的图形及RDF模型构建方法，其特征是，所述模型RDF Schema中各个模型类间的关联关系如下：Link模型类分别与输入信号模型类、输出信号模型类及逻辑节点LN 模型类普通关联，输入信号模型类和输出信号模型类分别与逻辑节点LN模型类普通关联，逻辑节点LN模型类分别与访问点Access Point及 逻辑设备LD聚合关联，逻辑设备LD与服务器server聚合关联，服务器server分别与IED及访问点Access Point聚合关联，访问点 Access Point还与IED聚合关联。
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