CN103366059B - 一种变电站仿真培训系统二次设备模型数据描述方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种变电站仿真培训系统二次设备模型数据描述方法，其包括步骤：（1）将二次设备建模需要的常量类型和实际的二次模型数据都由XML语言描述并存储在XML文本中；（2）定义变电站仿真培训系统的二次设备仿真部分相关的各种模型数据的模板，包括数据类型，层次结构以及各个属性域；（3）从二次设备模板映射到二次设备实例对象；（4）将基于上述特征的模型模板数据对象应用到变电站二次设备仿真系统中。本发明具有较强的数据描述能力和通用性，提高了二次设备仿真系统的真实感和功能细节模拟能力，使得二次设备仿真系统具备架构可伸缩、配置更灵活的特征；有效地减少了变电站仿真培训系统中二次设备建模的难度和工作量，提高了建模效率和准确性。
Description
技术领域
本发明为基于XML语言的变电站仿真培训系统二次设备模型数据描述方法，属于变电站综合自动化领域。
背景技术
变电站二次设备仿真培训系统主要集中与对变电站内二次设备的外形仿真、操作仿真、基本逻辑仿真、故障的发生和处理的仿真等，各部分仿真功能组合，让受培对象有身临其境的感觉，从而产生良好的培训效果。
由于变电站二次设备数量众多，种类繁杂，目前的仿真培训系统基本是各自为政，针对每个站的对每个装置进行仿真建模，并按照一定的方式组织起来形成一套系统，仿真数据格式缺少标准，校核困难，用户很少能够参与到仿真模型的修改和维护上来。而且缺乏有效数据描述格式的建模工作量巨大，并且缺乏建模工具，每次到一个新变电站还得进行重复劳动，工程效率严重低下，准确率不高。
发明内容
针对现有技术上的不足，本发明目的是提供一种提高了建模效率和准确性的变电站仿真培训系统二次设备模型数据描述方法，提高了二次设备仿真系统的真实感和功能细节模拟能力，有效地减少了变电站仿真培训系统中二次设备建模的难度和工作量。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明公开了一种变电站仿真培训系统二次设备模型数据描述方法，其特征包括以下步骤：
（1）将二次设备建模需要的常量类型和实际的二次模型数据都由XML语言描述并存储在XML文本中；
（2）定义变电站仿真培训系统的二次设备仿真部分相关的各种模型数据的模板，包括数据类型，层次结构以及各个属性域；
（3）从二次设备模板映射到二次设备实例对象；
（4）将基于上述特征的模型模板数据对象应用到变电站二次设备仿真系统中；在将基于XML语言的二次设备模型描述模板应用到变电站自动化系统中的过程中，使用二次设备模型组态工具进行二次模型的可视化编辑，生成对应的标准XML文件，二次设备仿真运行模块通过对二次设备模型组态工具生成的XML文件进行解析，提取模型和数据，生成相应的可视化界面和组件用于人机交互。
本发明具有较强的数据描述能力和通用性，适用于所有主流类型的变电站，提高了二次设备仿真系统的真实感和功能细节模拟能力，使得二次设备仿真系统具备架构可伸缩、配置更灵活的特征；有效地减少了变电站仿真培训系统中二次设备建模的难度和工作量，提高了建模效率和准确性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明的描述文件结构示意图；
图2为本发明的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1和图2，本发明是通用的变电站二次设备仿真数据的规范化描述方法，即变电站仿真培训系统二次设备模型数据描述方法，旨在解决变电站二次设备数量众多，种类繁杂，真数据格式缺少标准，校核困难的问题，其适用于所有主流类型的变电站，其包括以下步骤：
1)将二次设备建模需要的常量类型和实际的二次模型数据都由XML语言描述并存储在XML文本中；
在将所需要的常量类型和实际的二次设备模型数据都由XML语言描述并存储在XML文本中的过程中,其使用XML语言为二次设备仿真模型组织数据结构，其数据结构的组织方法为：使用XML的标签和属性值来描述文本中字段的意义。
2）定义变电站仿真培训系统的二次设备仿真部分相关的各种模型数据的模板，包括数据类型，层次结构以及各个属性域；
在定义变电站仿真培训系统的二次设备仿真部分相关的各种模型数据的过程中，按照变电站实际空间层次关系建立图形化的数据模型。该描述方法的通用性在于，描述文件不针对特定的变电站或站内设备类型，具体的设备类型均经过标准的XML语言进行描述，按照“集控站-变电站-屏柜-设备元件-设备量测点”的树形结构组织数据，上一层和下一层XML节点数据是逐层包含的关系。
此外，上述模板生成的步骤如下：
（A）创建装置模板节点；
(B)在自动生成的遥测、遥信、保护信号、关联设备、关联装置、定值区主节点下，增加各自的具体测点或关联点；
(C)选择配置具体测点的类型；
(D)保存模板，供实际匹配使用。
本实施例的层次结构中各层次节点生成的步骤如下：
（Ⅰ）按层次建立二次设备模型，即先创建上层节点（如一个变电站）；
（Ⅱ）配置节点属性（如变电站名称、类型等）；即每个层次的节点对应XML的一个标签（Element）；
（Ⅲ）创建子节点（如保护小室）；每层设备各自的属性对应XML节点的属性(Attribute)；
(Ⅳ)配置子节点属性（如小室名称、类型、属性等）；每层设备各自的属性对应XML节点的属性(Attribute)
（Ⅴ）对于装置节点，还需根据模板配置测点及其关联的属性；对设备元件层次，如测控装置、保护装置，还包括对装置的量测数据及其关联属性（一次设备位置，关联二次装置，信号源属性等）
3）从二次设备模板映射到二次设备实例对象，并定义了一种层次化的别名命名方式。
在所述的步骤（3）中从二次设备模板映射到二次设备实例对象的过程中，具体映射步骤包括如下：
（一）具体厂站定义成与规则模板相同的厂站类型；
（二）具体屏柜类型按外观尺寸定义成对应的屏柜类型；
（三)具体测控保护等二次设备定义成模板的设备类型和对应量测点；
（四)按照XML标准格式解析XML文档模板，生成数据点导入数据库；
（五)按照XML标准格式解析XML文档模板，生成仿真系统背景画面，从数据库读入变化数据，生成动态前景画面；
（六)提供可视化人机交互界面，供用户操作。
4）将基于上述特征的模型模板数据对象应用到变电站二次设备仿真系统中。本实施例在将基于XML语言的二次设备模型描述模板应用到变电站自动化系统中的过程中，其使用二次设备模型组态工具进行二次模型的可视化编辑，生成对应的标准XML文件，二次设备仿真运行模块通过对二次设备模型组态工具生成的XML文件进行解析，提取模型和数据，生成相应的可视化界面和组件用于人机交互。
本发明中，上述变电站仿真培训系统二次设备模型数据描述方法还包括常量字典类型，层次结构的变电站二次设备模型模板及其具体工程数据。
所述字典常量定义了变电站内屏柜、装置、空气开关、压板、电流端子、指示灯、直流系统设备、按钮、切换把手、五防系统设备、计量表计、标签等的具体类型和功能属性。
装置类型有测控装置、保护装置、操作箱、通信对时装置、主变差动保护装置、主变后备保护装置、主变本体保护装置、母差保护装置、PT切换装置、非电量保护装置、备自投装置、同期并列装置、电容器保护装置、接地变保护装置、馈线保护装置等。
空气开关类型有装置直流空开、开关控制电源、交流电压空开、I母交流电压空开、II母交流电压空开、主变高压侧交流电压空开、开关跳圈1控制电源(220kV及以上)、开关跳圈2控制电源(220kV及以上)、主变高压侧开关控制电源、主变中压侧开关控制电源、储能电源、直流屏I段馈线空开，等等。
压板类型有跳闸出口压板（A、B、C相）、远跳开入压板、沟三跳压板、永久跳闸压板、重合闸投入、重合闸闭锁、投检修、遥控分合出口压板、过流保护、过流保护、过流I段、过流II段、过流III段、过流IV段、距离保护、距离I段、距离II段、接地距离保护、失灵启动、充电保护、主变差动跳高侧、高侧间隙保护、高电压投入，过流启动失灵，等等。
切换把手类型包括重合闸方式切换、远方就地（分合）、手动远控同期手合、同期切换、母差运行方式切换、差动切换、失灵切换、充电保护、电压切换、PT切换、备自投方式切换、电压相位切换、UPS切换、编码锁、所变隔离、边开关检修、中开关检修、投远跳、选跳/沟3跳、定值切换、测控装置I、II组直流电源切换开关，等等。
本实施例的计量仪器类型包括电度表、电流表、电压表、接地电流表、接地电压表。
本发明按照以上步骤进行变电站仿真培训系统二次设备模型的编辑，使得二次设备工程数据的组织变得方便直观，高效有序。做完工程数据配置后，组态软件提供一键式工具生成工程数据点导入仿真系统数据库。
二次设备仿真系统启动时读取由通用描述组态软件生成的XML描述文件，解析成相应的实际模型，由对应的测点别名到数据库读取实时数据，生成仿真系统画面，供使用者操作。
上述基于XML的二次仿真系统模型数据描述方法，解决了变电站内二次设备的标准化描述问题，提供的通用组态工具可以方便的进行实际工程的数据配置工作。同时标准格式的XML文件还可以在与调度仿真系统进行交互。因此本方法不仅具有通用性，还具有良好的交互性和扩展性。
本发明具有较强的数据描述能力和通用性，提高了二次设备仿真系统的真实感和功能细节模拟能力，使得二次设备仿真系统具备架构可伸缩、配置更灵活的特征；有效地减少了变电站仿真培训系统中二次设备建模的难度和工作量，提高了建模效率和准确性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种变电站仿真培训系统二次设备模型数据描述方法，其特征在于，其包括以下步骤：
（1）将二次设备建模需要的常量类型和实际的二次模型数据都由XML语言描述并存储在XML文本中；
（2）定义变电站仿真培训系统的二次设备仿真部分相关的各种模型数据的模板，包括数据类型，层次结构以及各个属性域；
（3）从二次设备模板映射到二次设备实例对象；
（4）将基于上述特征的模型模板数据对象应用到变电站二次设备仿真系统中；在将基于XML语言的二次设备模型描述模板应用到变电站自动化系统中的过程中，使用二次设备模型组态工具进行二次模型的可视化编辑，生成对应的标准XML文件，二次设备仿真运行模块通过对二次设备模型组态工具生成的XML文件进行解析，提取模型和数据，生成相应的可视化界面和组件用于人机交互；在所述步骤（1）将二次设备建模需要的常量类型和实际的二次数据都由XML语言描述并存储在XML文本中的过程中，使用XML语言为通用二次设备模型组织数据结构，所述通用二次设备模型组织数据结构的组织方法为：使用XML的标签和属性值来描述通用变电站仿真培训系统二次设备模型文本中字段的意义；所述通用变电站仿真培训系统二次设备模型数据描述文本包括字典常量定义部分和实际二次设备模型描述部分，所述实际二次设备模型描述部分的内容为取与字典常量定义部分描述类型相同的数据域；
在所述步骤（2）中的定义变电站仿真培训系统的二次设备仿真部分相关的各种模型数据的过程中，按照变电站内实际空间层级方式建立二次设备数据模型，按照“集控站-变电站-屏柜-设备元件-设备量测点”的树形结构组织数据，上一层和下一层XML节点数据是逐层包含的关系；
所述各层次节点生成的步骤如下
（Ⅰ）按层次建立二次设备模型；
（Ⅱ）每个层次的节点对应XML的一个标签；
（Ⅲ）每层设备各自的属性对应XML节点的属性；
（Ⅳ）对设备元件层次，如测控装置、保护装置，还包括对装置的量测数据及其关联属性；
在所述的步骤（3）中从二次设备模板映射到二次设备实例的过程中，具体映射步骤包括：
（一）具体厂站定义成与规则模板相同的厂站类型；
（二）具体屏柜类型按外观尺寸定义成对应的屏柜类型；
（三)具体测控保护等二次设备定义成模板的设备类型和对应量测点；
（四）按照XML标准格式解析XML文档模板，生成数据点导入数据库；
（五）按照XML标准格式解析XML文档模板，生成仿真系统背景画面，从数据库读入变化数据，生成动态前景画面；
（六)提供可视化人机交互界面，供用户操作。
2.根据权利要求1所述的变电站仿真培训系统二次设备模型数据描述方法，其特征在于：所述字典常量定义了该通用二次设备模型描述方法常用的常量类型，包括：集控站类型、变电站类型、小室类型、屏柜类型、二次设备类型、设备子类型、测点类型、模型前景属性和关联属性；所述字典常量类型可扩充。
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