CN103605660B - 一种变电站配置描述文件的图形化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种对符合IEC61850标准的变电站配置描述（SCD）文件的图形化处理方法，该方法包括以下步骤：解析从智能变电站服务器中获取的SCD文件；判断所述SCD文件是否符合XML文件规范和IEC61850标准的SCL语言规范；生成并显示图形化SCD文件；构建所述图形化SCD文件的关联性超链接；对所述图形化SCD文件进行多层次编辑操作；反向解析所述图形化SCD文件生成并判断SCD文件是否符合XML文件规范和IEC61850标准的SCL语言规范；保存操作后生成的SCD文件。该方法是将可视化人机界面方法和智能处理技术应用于数字化变电站和智能变电站中SCD文件处理的新的自动化方法，将原来动辄10万行以上的文本文件处理变成了高效、智能的图形化处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力系统及其自动化领域的方法，具体讲涉及一种变电站配置描述文件的图形化处理方法。
背景技术
数字变电站（Digital Substation）是智能电网的物理基础，其数字化和智能化是智能电网建设中变电站的必然发展趋势。国内外都进行了广泛和深入的研究。其中依据国际标准IEC61850的数字化变电站和智能变电站已经在国内外得到大量工程应用。
变电站配置描述（SCD，Substation Configuration Description）文件是IEC61850标准规定的变电站基础模型信息文件，是数字化变电站和智能变电站运维过程中实现自动化和智能化的关键性文件,也是电子设备制造商、系统集成商、系统使用方、系统设计方、检测机构沟通信息的桥梁。SCD文件用于描述整个变电站的一次及二次设备配置的信息。当前SCD文件非常庞大和复杂，动辄10万行以上，甚至上百万行（视变电站规模而定），技术人员和现场工程人员在工作中对SCD文件进行查找、修改、增加等操作非常费时费力。同时由于文件中各部分信息是相互关联的，所以以上操作还很容易造成文件内部不一致，大大降低了工作效率和可靠性。
目前，变电站自动化系统中部分系统已经实现了对SCD文件的解析功能，但普遍以文本方式显示和编辑SCD文件。例如《电力与电工》杂志2011年第3期上的《基于TinyXML的智能变电站SCD文件的解析》一文中实现了对SCD文件的解析，能理解其含义，并抽取所感兴趣的GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event)和SMV(Sampled MeasuredValues)等配置信息，但没有涉及对SCD文件的修改、编辑等功能，同时也没有涉及以图形化的方式处理SCD文件本身以及所抽取的结果信息。在已公开的发明专利《智能变电站SCD配置文件图形化展示方法》中，所提供的智能变电站SCD配置文件图形化展示方法，实质是“采用网络拓扑图展现全站IED之间的数据流关系，用户可方便地查看目标IED和相关联IED之间信息交互的具体内容”，但并没有涉及对SCD文件的图形化修改编辑，同时所关注的是“全站IED之间的数据流关系”，并没有涉及SCD文件中除IED之外的其他信息的处理。
因此，找出可以高效、快速、可靠地展示、维护、修改SCD文件的方法是一个工程应用上亟待解决的重要问题。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种对符合IEC61850标准的SCD文件新的图形化处理的方法，将可视化人机界面（Visual Human-machine Interface）方法和智能处理技术应用于数字化变电站和智能变电站中SCD文件处理。该方法综合应用树状图形化展示、智能图形化编辑操作、自动关联超链接跳转等手段，把原来动辄10万行以上的文本文件处理，变成了高效、智能的图形化处理。
实现上述目的所采用的解决方案为：
一种变电站配置描述文件的图形化处理方法，其改进之处在于：所述方法包括以下步骤：
I、解析从智能变电站服务器中获取的SCD文件；
II、判断所述SCD文件是否符合XML文件规范和IEC61850标准的SCL语言规范；
III、生成并显示图形化SCD文件；
IV、构建所述图形化SCD文件的关联性超链接；
V、对所述图形化SCD文件进行多层次编辑操作；
VI、反向解析所述图形化SCD文件生成并判断SCD文件是否符合XML文件规范和IEC61850标准的SCL语言规范；
VII、保存操作后生成的SCD文件。
进一步的，所述步骤I的解析SCD文件包括以下步骤：
S101、从智能变电站服务器中获取SCD文件；
S102、构建内存单元结构，确定SCD文件的解析对象；
S103、分配新的内存单元；
S104、根据所述SCD文件的解析对象依次确定所述新的内存单元的节点名称、节点类型、属性和指针的指向；
S105、通过指针将所述节点加入内存树结构；
S106、判断所述SCD文件是否解析完成，完成则进入步骤S107；否则返回步骤S102；
S107、形成存储所述节点的内存树结构。
进一步的，所述步骤II包括：比对SCD文件，判断文件是否符合XML文件规范和IEC61850标准的SCL语言规范；不符合则提示用户处理。
进一步的，所述节点名称根据SCD文件构成单元的字符串类型名称确定；
所述节点类型根据SCL语言规范确定，包括元素、文本、注释、指令和其他；
所述属性根据字符串构成的结构数组类型确定，对于节点的构成单元所具有的属性，依 次记录属性名和对应属性值；
所述指针的类型包括父亲指针、下一个兄弟指针和首个儿子指针，分别用于指向节点的构成单元的长层父单元、同层下一个兄弟单元和下一层第一个儿子单元。
进一步的，所述属性名和对应属性值的确认包括：遍历SCD文件中“‘属性名’=‘属性值’”形式的属性内容，获取属性名和对应属性值；为所述属性名和对应属性值分配属性结构空间；写入所述属性名和对应属性值。
进一步的，所述步骤III中，根据节点指针依次将节点关联，形成内存树结构，并将内存树结构导入图形工具中，形成SCD文件的图形化展示。
进一步的，所述步骤IV包括：根据指针的指向确定图形化树形结构中的节点关系；构建关联性超链接；依据SCL语言规范找到关联的节点并显示超链接。
进一步的，所述步骤V中，包括对所述图形化SCD文件的增、删、改、拷贝、粘贴、拖动操作，所述图形化SCD文件对应的SCD内存树结构相应修改；根据所述SCD内存树结构的修改，局部更新图形树结构中变动的部分。
进一步的，所述步骤VI包括：根据解析过程反向解析所述图形化SCD文件对应的SCD内存树结构，生成新的SCD文件，判断所述SCD文件是否符合XML文件规范和IEC61850标准的SCL语言规范；不符合则提示用户处理，符合则进入步骤III。
进一步的，所述步骤VII包括：将所生成的SCD文件保存于计算机文件系统中。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的方法实现了用户在图形界面上的操作就等于对SCD文本文件处理这一功能，避免了工程实际应用中直接处理文本文件的诸多不便。
（2）本发明的方法实现了对SCD文件的图形化智能显示，原来对于动辄10万行以上的SCD文件，用户在浏览过程中既费时费力，又很容易“迷失”所处的位置；通过将SCD文件显示为一棵树，同时可按用户要求只显示这棵树的某一个层级的树枝，便于用户对整个SCD文件结构的快速把握和准确定位；同时在把SCD文件显示为一棵树的同时，会内部检查SCD文件的一致性，并把其中不一致，或者可能不一致的地方，提示给用户发现问题和纠错。
（3）本发明的方法在图形化处理SCD文件的过程中，提出了一种基于SCD文件内部相关性的自动超链接功能，实现SCD文件处理中智能化和自动化的处理，解决了需要根据相关性一项一项判读和搜索的问题，大大提高工程技术人员的处理效率。
（4）本发明的方法在SCD文件的图形化处理中，通过把SCD文件显示为一棵树，允许用 户对相关树枝和树叶的进行拷贝、粘贴和拖动操作，等同于对文本文件的直接操作，提高了用户对于SCD文件的处理效率。
（5）本发明的方法在SCD文件的图形化处理中，注意了不同操作层次的协同，可针对不同层次的节点进行操作，而对应的子节点也自动生效，从而将SCD文本文件处理中相应操作进行了集成，提高了工作效率，大大减少了工作复杂度。
附图说明
图1为变电站配置描述文件的图形化处理方法的流程图；
图2为解析SCD文件的基本内存单元结构图；
图3为解析SCD文件的内存树结构图；
图4为SCD文件的图形化展示结构图；
图5为变电站配置描述文件的图形化处理方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
如图1所示，图1为变电站配置描述文件的图形化处理方法的流程图；变电站配置描述文件的图形化处理方法包括以下：
步骤一、从智能变电站服务器中获取SCD文件。
步骤二、对SCD文件进行解析，并校验SCD文件，判断SCD文件是否符合XML文件规范和IEC61850标准中的SCL（变电站配置语言，Substation Configuration Language）语言规范。
步骤三、通过解析生成并显示图形化SCD文件。
步骤四、构建图形化SCD文件上的关联性超链接。
步骤五、在形成的树形结构上对图形化SCD文件进行增、删、改、拷贝、粘贴、拖动等编辑操作，并对应修改图形化SCD文件对应的SCD内存树结构。
步骤六、反向解析所述SCD内存树结构，生成并判断所生成的SCD文件是否符合XML文件规范和IEC61850标准中的SCL语言规范。
步骤七、将所生成的SCD文件保存于计算机文件系统中，供历史查询。
步骤一中，读入SCD文件，定义如图2所示的解析SCD文件的基本内存单元结构，再对 SCD文件进行解析。
解析SCD文件包括：读取SCD文件到内存中；按照解析规则从SCD文件头部开始解析，依次根据SCD文件中对象申请内存创建新的基本内存单元，确定该内存单元的节点名称、节点类型、可变数目的属性；通过指针确定新申请的内存单元的位置，将新申请的基本内存单元加入内存树中；直到SCD文件解析结束；从而获得如图3所示的解析SCD文件的内存树结构图。
节点名称为SCD文件中元素等各组成成员对象的字符串名称。
节点类型根据SCD文件中XML对象类型确定，每个内存单元由唯一的节点类型，包括元素（Element）、文本（Text）、属性（Attribute）、注释（Comment）、指令（Processing_Instruction）和其他（Other）构成单元。
属性由字符串构成的结构数组类型确定，对于SCD文件的元素等各组成成员对象所具有的属性，依次记录属性名和对应属性值。
指针类型包括父亲指针、下一个兄弟指针和首个儿子指针。父亲指针用于指向构成单元的长层父单元，下一个兄弟指针用于指向同层下一个兄弟单元，首个儿子指针用于指向下一层第一个儿子单元。
举例说明，解析SCD文件如下表1的规则所示：
元素属性的获取如下表2的规则所示：
步骤二中，对于读入内存的SCD文件，根据步骤一的解析进行校验，判断SCD文件是否符合XML文件规范和IEC61850标准中的SCL语言规范。其中判断SCD文件是否符合XML文件规范，主要是依据有关的XML语言标准，这可以借助于许多软件库来校验，例如W3C组织推荐的处理可扩展置标语言（XML）的标准编程接口DOM函数等。判断SCD文件是否符合IEC61850标准中的SCL规范，主要是依据SCL规范文本，判断SCD文件结构是否完整，对象命名前后是否一致等。如有不符合之处，则在图形化界面上提示用户，例如可以弹出告警窗等。
步骤三中，SCD文件的图形化显示，即将解析SCD文件后所建立的内存树结构用可视化人机界面的方式显示出来，从而把文本SCD文件变成了图形化的展示。
所显示的图形化SCD文件，以及必要的折叠、展开、搜索操作如图4对SCD文件的图形化展示结构图所示。图形化可通过图形工具实现，例如微软公司Windows平台上的VisualStudio技术，UNIX平台基于Motif环境的图形用户界面开发技术，Linux平台KDE和GNOME环境图形用户界面技术，跨平台的QT界面技术等。将内存树结构导入图形工具中，展示SCD文件的图形化展示结构图。
1）针对SCL语言规范的特点，采用界面图形化显示，对元素、元素的属性和值、文本、指令、注释等都显示在树形结构上。对于内存树结构中节点的属性，将属性分别作为该节点的子节点显示。
2）为了区分SCD文件中不同的节点，针对SCD文件中不同的节点类型，综合考虑根节点和属性的显示需求，设置了以下几类图符：元素图符（包括根元素图符、一般元素图符）、文本图符、注释图符、指令图符、其他图符和属性图符。图中的节点图符可为以上图符中的任意一种。通过不同的图符，区分不同的图形节点属性。
3）对所显示的树形结构，实现必要的折叠、展开、搜索等操作。例如，可以对树形图中任一节点要求折叠，则该节点的所有子节点（包括子元素、子属性、子文本）等都隐藏显示。反之，也可以对树形图中任一节点要求展开，则该节点的所有子节点都予以展开显示。同时，还可实现根据名称搜索树上任意节点并显示，若根据该名称，找到多个符合条件的节点，则可以显示第1个，再次以同样条件搜索则显示第2个，依次类推，直到所有符合条件的节点都予以显示。
步骤四中，构建图形化SCD文件上的关联性超链接。
由于SCD文件的内部相关性，对SCD文件局部的修改，可能导致整体SCD文件的不一致。在SCD文件图形化显示的基础上，提供了一种自动智能超链接跳转功能，用户在用鼠标点击到SCD树结构上的某个节点时，自动显示出到与该节点一致性相关的若干节点的超链接，用户点击该超链接，直接跳到相关的节点。
超链接的方法包括以下步骤：
1）解析SCD文件对象，依次获得新的内存单元的节点的节点名称、节点类型、属性和指针的指向；通过指针将新的内存单元加入内存树结构中，形成完整的内存树结构；根据所述指正形成链接关系，从而形成超链接的指向；
2）确定当前的内存单元，即用户选中的图形化树形结构中的对象节点；
3）依据SCL语言规范，找到和选中的所点对象节点对应的关联对象所对应的节点。如下表3中根据IEC61850标准所规定的SCL语言规范和特征，举出了部分关键性的对象关联关系；
4）显示超链接，实现方式根据所用软件工具的不同，可以有几种，例如可以是一个按钮，也可以是动态菜单。
对于超链接跳转操作，可实现回退功能，并且至少可以回退3步，即若点击超链接跳转了，用户还可以选择回退，从而回退到跳转前的位置，并且如果已经跳转过多次，这一回退功能是可以确保至少可以回退3步的。
根据IEC61850标准所规定的SCL语言规范和特征，如下表3所示，举例说明了实现以下相关的超链接方法：
对于以上超链接跳转，如果没有找到符合条件的节点，则不显示超链接跳转。
步骤五中，对图形化SCD文件的多层次增、删、改、拷贝、粘贴、拖动编辑操作。允许在SCD文件的图形化树结构中，直接进行增加、删除、修改、拷贝、粘贴、拖动等编辑操作。
所述多层次的操作即若所操作的对象包含子元素等后代节点，则一并处理。例如删除一个节点，则该节点的所有后代节点一并删除。增加一个节点，则根据用户需要，确定是哪一个层次的操作，并增加相应层次的节点。修改操作，则按照用户需要在节点上做修改操作。
所述增、删、改、拷贝、粘贴、拖动等操作分别实现方法如下：
1）删除操作的实现：
i.在图形化SCD文件树界面上指定待删除的图形节点，删除并释放该节点以及该节点所有后代对应的内存结构；
ii.调整和维护新的树形内存结构：遍历内存树结构，若被删除节点是它父亲的第一个儿子，则把被删除节点的“指向下一个兄弟”的指针赋予它父亲的“指向首个儿子”的指针，否则把被删除节点的“指向下一个兄弟”的指针赋予它上一个兄弟的“指向下一个兄弟”的指针。
iii.根据内存树结构的改变，局部刷新图形化SCD文件树界面上所涉及到的变动的部分。
2）增加操作的实现：
i.在图形化SCD文件树界面上指定位置，增加相应层次的节点；
ii.界面允许用户输入该节点的信息；
iii.在SCD树形内存结构中增加对应新增图形节点的内存结构，并根据树形结构的特征，调整该节点及直接关联节点的指针值。
iiii.根据内存树结构的改变，局部刷新图形化SCD文件树界面上所涉及到的变动的部分。
3）修改操作的实现
i.在图形化SCD文件树界面上指定某个节点，用户输入该节点新的信息；
ii.在SCD树形内存结构中更新对应所修改图形节点的内存结构。
iii.根据内存树结构的改变，局部刷新图形化SCD文件树界面上所涉及到的变动的部 分。
4）拷贝操作的实现
i.在图形化SCD文件树界面上指定某个节点，记住待操作对象所对应的内存单元或属性结构。
5）粘贴操作的实现
i.在图形化SCD文件树界面上指定位置，找到所对应的内存单元。
ii.根据一定的规则决定是否允许粘贴操作，所述规则例如对于本次鼠标所点击的节点是属性节点，上次执行拷贝操作时鼠标所点击的节点也是属性节点，就不允许拷贝操作。其他还可以根据IEC61850规范以及应用约定，决定是否运行粘贴操作。
iii.在SCD内存树结构中，将执行拷贝操作时确定的节点及其子节点作为当前所点击节点的子节点，并根据树形结构的特征，调整该节点及直接关联节点的指针值。
iiii.根据内存树结构的改变，局部刷新图形化SCD文件树界面上所涉及到的变动的部分。
6）拖动操作的实现
i.拖动操作允许用户在图形化显示的树形结构上，直接把树中的某一部分“拖动”到树中的其他位置，并自动更新对应的内存结构。
ii.拖动操作的实现是前述拷贝、粘贴、删除操作的方便组合。具体包括：对所拖动的节点执行拷贝操作；对所拖动到的位置执行粘贴操作，但暂不更新图形化界面上的树形结构；对所拖动的节点执行删除操作，但暂不更新图形化界面上的树形结构。
iii.根据内存树结构的改变，局部刷新图形化SCD文件树界面上所涉及到的变动的部分。
步骤六，根据用户编辑操作结果，将图形化显示的内存树结构反向解析生成SCD文件，即在内存中形成新的SCD文件，其过程即为反向的解析过程，并判断SCD文件是否符合XML文件规范和IEC61850标准中的SCL语言规范。
其中，判断SCD文件是否符合XML规范，主要是依据XML语言规范，可借助于软件库来校验，例如W3C组织推荐的处理可扩展置标语言（XML）的标准编程接口DOM函数等。判断SCD文件是否符合IEC61850标准中的SCL规范，主要是依据SCL规范，判断SCD文件结构是否完整，对象命名前后是否一致等。如有不符合之处，则在图形化界面上提示用户，例如可以弹出告警窗等，并回到步骤3等待用户进一步修改。
步骤七，将在内存中所生成的SCD文件保存于系统中。
本发明还提供了一种使用本方法的装置，如图5所示，图5为变电站配置描述文件的图形化处理系统的结构图；包括：用于从智能变电站服务器中获取SCD文件的数据接收模块；
用于读入和解析获取的SCD文件的数据处理模块；
用于校验SCD文件的数据校验模块；
用于图形化显示SCD文件，构建图形化SCD文件上的关联性超链接，并对图形化SCD文件的多层次编辑操作的前端显示和智能编辑模块；
用于将图形化SCD文件反向解析生成为SCD文件的反解析模块。
数据接收模块从智能变电站服务器中获取SCD文件，数据处理模块读入获取的SCD文件，由数据校验模块校验SCD文件，判断SCD文件是否符合XML文件规范和IEC61850标准的SCL语言规范；数据处理模块解析SCD文件，将SCD文件图形化显示，形成图形化SCD文件，构建所述图形化SCD文件上的关联性超链接；对图形化SCD文件的多层次编辑操作；反解析模块将图形化SCD文件反向解析生成为SCD文件；数据校验模块再次校验生成的SCD文件，判断是否符合XML文件规范和IEC61850标准的SCL语言规范；将SCD文件保存。
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种变电站配置描述文件的图形化处理方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
I、解析从智能变电站服务器中获取的SCD文件；
II、判断所述SCD文件是否符合XML文件规范和IEC 61850标准的SCL语言规范；
III、生成并显示图形化SCD文件；
IV、构建所述图形化SCD文件的关联性超链接；
V、对所述图形化SCD文件进行多层次编辑操作；
VI、反向解析所述图形化SCD文件生成并判断SCD文件是否符合XML文件规范和IEC61850标准的SCL语言规范；
VII、保存操作后生成的SCD文件；
所述步骤I的解析SCD文件包括以下步骤：
S101、从智能变电站服务器中获取SCD文件；
S102、构建内存单元结构，确定SCD文件的解析对象；
S103、分配新的内存单元；
S104、根据所述SCD文件的解析对象依次确定所述新的内存单元的节点名称、节点类型、属性和指针的指向；
S105、通过指针将所述节点加入内存树结构；
S106、判断所述SCD文件是否解析完成，完成则进入步骤S107；否则返回步骤S102；
S107、形成存储所述节点的内存树结构。
2.如权利要求1所述的一种变电站配置描述文件的图形化处理方法，其特征在于：所述步骤II包括：比对SCD文件，判断文件是否符合XML文件规范和IEC 61850标准的SCL语言规范；不符合则提示用户处理。
3.如权利要求1所述的一种变电站配置描述文件的图形化处理方法，其特征在于：所述节点名称根据SCD文件构成单元的字符串类型名称确定；
所述节点类型根据SCL语言规范确定，包括元素、文本、注释和指令；
所述属性根据字符串构成的结构数组类型确定，对于节点的构成单元所具有的属性，依次记录属性名和对应属性值；
所述指针的类型包括父亲指针、下一个兄弟指针和首个儿子指针，分别用于指向节点的构成单元的长层父单元、同层下一个兄弟单元和下一层第一个儿子单元。
4.如权利要求3所述的一种变电站配置描述文件的图形化处理方法，其特征在于：所述属性名和对应属性值的确认包括：遍历SCD文件中“‘属性名’＝‘属性值’”形式的属性内容，获取属性名和对应属性值；为所述属性名和对应属性值分配属性结构空间；写入所述属性名和对应属性值。
5.如权利要求1所述的一种变电站配置描述文件的图形化处理方法，其特征在于：所述步骤III中，根据节点指针依次将节点关联，形成内存树结构，并将内存树结构导入图形工具中，形成SCD文件的图形化展示。
6.如权利要求1所述的一种变电站配置描述文件的图形化处理方法，其特征在于：所述步骤IV包括：根据指针的指向确定图形化树形结构中的节点关系；构建关联性超链接；依据SCL语言规范找到关联的节点并显示超链接。
7.如权利要求1所述的一种变电站配置描述文件的图形化处理方法，其特征在于：所述步骤V中，包括对所述图形化SCD文件的增、删、改、拷贝、粘贴、拖动操作，所述图形化SCD文件对应的SCD内存树结构相应修改；根据所述SCD内存树结构的修改，局部更新图形树结构中变动的部分。
8.如权利要求1所述的一种变电站配置描述文件的图形化处理方法，其特征在于：所述步骤VI包括：根据解析过程反向解析所述图形化SCD文件对应的SCD内存树结构，生成新的SCD文件，判断所述SCD文件是否符合XML文件规范和IEC 61850标准的SCL语言规范；不符合则提示用户处理，符合则进入步骤III。
9.如权利要求1所述的一种变电站配置描述文件的图形化处理方法，其特征在于：所述步骤VII包括：将所生成的SCD文件保存于计算机文件系统中。
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