CN105807658B - 一种智能变电站与调度主站图模信息共享的方法 - Google Patents
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Abstract
一种智能变电站与调度主站图模信息共享的方法，包括以下步骤：步骤一：创建包含有图形和模型信息的SCD文件；步骤二：调度主站将SCD文件导入到调控系统，并对SCD文件进行校验；步骤三：将校验通过的SCD文件转换成CIM/E文件和CIM/G文件；步骤四：转换后的CIM/E文件通过模型拆分、拼接技术，完成模型文件的导入，步骤五：转换后的CIM/G文件导入人机系统，验证图模关联和显示，完成图形文件导入。本发明简化智能变电站与调度主站静态模型文件交互过程，为实现智能电网调度控制系统的图、模、库一体化，以及智能电网“源端维护、全局共享”提供切实可行的技术手段。
Description
技术领域
本发明属于电力系统自动化领域，具体涉及一种智能变电站与调度主站图模信息共享的方法。
背景技术
目前智能变电站遵循IEC61850标准，其中定义的变电站配置描述文件（SCD）用来描述全站配置信息。IEC61850是国际电工委员会制定的关于电力系统自动化信息交换体系的国际标准。SCD文件遵循XML Schema（可扩展标记语言架构）语法，用来描述变电站配置所涉及的各类对象，包括系统结构、智能电子设备IED模型、通信系统模型以及实例化的逻辑节点模型等方面的信息。
调度主站的智能电网调度控制系统采用CIM/E作为模型维护规范，CIM /G作为图形维护规范。CIM/E是在IEC 61970-301电力系统公用数据模型的基础上，为解决CIM以XML（eXtensible Markup Language）方式进行描述时的效率问题而开发的一种新型高效的电力系统数据描述与交换规范。CIM/G规范包括定义文件和图形文件两种文件格式，定义了CIM模型中电力设备的图形绘制和存储方式，以XML作为文件存储格式，克服了基于SVG（可缩放矢量图形）的公共图形交换格式无法直接表达电力系统图形的缺点。
调度主站的智能电网调度控制系统（D5000）采用国产关系数据库，通过表结构方式管理模型和历史数据，实时数据库采用与关系数据库相同的表结构，数据通过关系库下装。D5000关系库/实时库的表结构是基于CIM设计的，CIM/E通过定义相关的数据类和属性能够表达全部信息。
随着智能电网建设的开展，对电网一体化运行和统一协调控制的要求也不断增长，不仅需要在多个调控中心或多级调控中心之间实现电网图形和模型的一体化维护和信息共享，还需要在调控中心和变电站之间实现图形和模型的信息共享。由于SCD文件和CIM/E、CIM/G文件在文件的语法结构、建模的侧重点、模型关联关系的表示方法等方面均不相同，造成智能变电站和调度主站之间各自维护自己的文件和图模信息，难以做到信息共享。
因此，目前急需一种将变电站提供的SCD文件转换为CIM/E、CIM/G文件导入调度主站的方法，实现能电网调度控制系统的图、模、库一体化。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现智能变电站与调度主站图模信息共享的方法。建立SCD文件和CIM/E、CIM/G文件的映射关系，完成SCD文件在调度主站中的转换，在智能变电站和调度主站之间实现图模信息共享。
为实现上述发明目的，本发明提供的技术方案是：
一种智能变电站与调度主站图模信息共享的方法，包括以下步骤：
步骤一 智能变电站从能力描述文件 IED、数据库和人机界面中提取信息，创建包含有图形和模型信息的变电站配置描述文件SCD；
步骤二 调度主站将变电站配置描述文件SCD导入到调控系统，并对变电站配置描述文件SCD进行校验是否满足转换要求，校验失败的变电站配置描述文件SCD返回智能变电站修改；
步骤三 将校验通过的变电站配置描述文件SCD转换成用于规范电网通用模型的公共信息模型高效描述规范文件CIM/E和公共信息模型图形交换规范文件CIM/G；
步骤四 转换后的公共信息模型高效描述规范文件CIM/E通过模型拆分、拼接技术，生成结构化查询语言增量脚本sql，执行所述增量脚本，将模型导入关系数据库，下装到实时数据库和共享内存，完成模型文件的导入；
步骤五 转换后的公共信息模型图形交换规范文件CIM/G导入人机系统，验证图模关联和显示，完成图形文件导入。
进一步地，在步骤一中，所述创建包含有图形和模型信息的变电站配置描述文件SCD的步骤是整合包含智能变电站内各智能电子设备的模型和通信配置信息，导入数据库内的预配置信息和人机界面系统接线图、间隔图的图形和图元信息，建立模型和图形的关联关系。
进一步地，在步骤一中，所述变电站配置描述文件SCD包含一次设备模型信息、二次设备模型信息、一次设备拓扑结构信息、一次和二次设备关联关系信息以及图形描述信息，以及包含满足调度主站转换需要的规范化的描述和设备信息命令。
进一步地，在步骤三中，所述转换的步骤包括：
步骤三a对变电站配置描述文件SCD进行语法和功能性校验；
步骤三b 根据变电站配置描述文件SCD与公共信息模型高效描述规范文件CIM/E、公共信息模型图形交换规范文件CIM/G和数据库在一次设备、二次设备、一次设备拓扑结构、一次和二次设备关联关系以及图形描述的映射关系，建立模型转换规则文件和图形转换规则文件，模型转换规则文件和图形转换规则文件将变电站配置描述文件SCD和公共信息模型高效描述规范文件CIM/E、公共信息模型图形交换规范文件CIM/G之间复杂的对应关系转换为一对一的简单映射关系；
步骤三c将校验通过的变电站配置描述文件SCD进行抽取，抽取模型信息和图形信息，标记模型时间的关联关系，供转换时填写模型信息的标识和图形信息的标识使用；
步骤三d 使用提取的模型信息、关联关系标记和模型转换规则文件，实现SCD文件转换为公共信息模型高效描述规范文件CIM/E；
步骤三e 使用提取的图形信息、关联关系标记和图形转换规则文件，实现SCD文件转换为公共信息模型图形交换规范文件CIM/G。
进一步地，在步骤三b中，所述一次设备模型对应关系的转换，分成四种情况处理：
第一种情况，在变电站配置描述文件SCD和公共信息模型高效描述规范文件CIM/E中类型相同、名字相同或相似、并且存在一对一的对应关系的模型，形成直接映射关系；
第二种情况，一个SCD模型存在多个相同类型的CIM/E模型，结合SCD模型的属性或描述，确定映射到某一个CIM/E模型；
第三种情况，在变电站配置描述文件SCD中缺少定义而在公共信息模型高效描述规范文件CIM/E中存在的模型，对变电站配置描述文件SCD进行类型扩充，形成直接映射关系；
第四种情况，在变电站配置描述文件SCD中有定义而在公共信息模型高效描述规范文件CIM/E中没有定义的模型，采用在公共信息模型高效描述规范文件CIM/E中作等值处理的方式形成映射关系。
进一步地，在步骤三b中，所述二次设备模型对应关系的转换，将变电站配置描述文件SCD中的模拟量模型和信号量模型映射到公共信息模型高效描述规范文件CIM/E的遥测类和遥信类；将变电站配置描述文件SCD中的保护模型映射到公共信息模型高效描述规范文件CIM/E文件中扩充的保护类；并在公共信息模型高效描述规范文件CIM/E的遥信类中添加控制属性，形成变电站配置描述文件SCD中的控制模型到公共信息模型高效描述规范文件CIM/E的遥信类的映射关系。
进一步地，在步骤三b中，所述一次设备拓扑连接对应关系的转换，将变电站配置描述文件SCD中的连接点和端点的关联关系，映射为公共信息模型高效描述规范文件CIM/E中一次设备模型通过物理连接点的连接关系。
进一步地，在步骤三b中，所述一次和二次设备关联关系的转换，记录变电站配置描述文件SCD中逻辑节点所包含的数据与一次设备的对应关系，并根据标记的对应关系正确填写公共信息模型高效描述规范文件CIM/E中量测数据的设备名称和设备标识属性的值，以及填写公共信息模型高效描述规范文件CIM/E中的模型信息的标识和公共信息模型图形交换规范文件CIM/G文件中的图形信息的标识，从而建立CIM/E方式的关联关系。
进一步地，在步骤三b中，所述图形描述的转换，针对变电站配置描述文件SCD中的系统规格描述文件SSD部分，对绘图所需属性进行扩展，包括字体、线性、宽度和高度、坐标变换；扩充非一、二次设备的基本绘图元素和属性，包括连接线、静态文本、动态文本，扩充图元信息描述，建立设备元素和图元的关联关系，变电站配置描述文件SCD转换成公共信息模型图形交换规范文件CIM/G。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明在不影响SCD文件和CIM/E文件在智能变电站和调度主站已使用的功能的前提下，对模型进行适当扩充，建立SCD文件和CIM/E、CIM/G文件的映射关系，完成SCD文件在调度主站进行转换，并将转换后的CIM/E、CIM/G文件导入调控系统，实现图模信息共享，避免了多端、多文件交叉维护在一致性、准确性、便捷性方面带来的诸多问题。
本发明提供一种实现智能变电站与调度主站图模信息共享的方法，用以解决智能变电站与调度主站之间的图模信息共享问题，简化智能变电站与调度主站静态模型文件交互过程，为实现智能电网调度控制系统的图、模、库一体化，以及智能电网 “源端维护、全局共享”提供切实可行的技术手段。
附图说明
图1智能变电站调度主站图模信息共享逻辑图；
图2 为优选实施例转换方法示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的结构图及具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明设计了一种智能变电站与调度主站图模信息共享的方法，对变电站配置描述文件（SCD文件）的一次设备模型进行扩充，对SCD文件的绘图元素、属性和图元进行扩充，对公共信息模型高效描述规范文件（CIM/E文件）的保护和控制模型进行扩充，从一次设备模型、二次设备模型、一次设备拓扑、一次和二次设备关联、图形描述和转换几个方面建立映射关系，实现SCD文件到CIM/E、公共信息模型图形交换规范文件(CIM/G文件)的转换。
由智能变电站提供SCD文件给调度主站，调度主站导入SCD文件通过文件转换、模型拼接、结构化查询语言增量脚本sql导出、图形和模型入库操作，实现智能变电站与调度主站图模信息共享。
图1为智能变电站调度主站图模信息共享逻辑图，如图1所述，方法包括以下步骤：
步骤一 智能变电站从能力描述文件IED、数据库和人机界面中提取信息，创建包含有图形和模型信息的SCD文件；
步骤二 调度主站将SCD文件导入到调控系统，并对SCD文件进行校验是否满足转换要求，校验失败的SCD文件返回智能变电站修改；
步骤三 将校验通过的SCD文件转换成CIM/E文件和CIM/G文件；
步骤四 转换后的CIM/E文件通过模型拆分、拼接技术，生成sql增量脚本，执行sql增量脚本，将模型导入关系数据库，下装到实时数据库和共享内存，完成模型文件的导入，
步骤五 转换后的CIM/G文件导入人机系统，验证图模关联和显示，完成图形文件导入。
实施例1
在步骤三中，转换的步骤如图2所示，图2方法的示意图，包括以下步骤：
步骤三a对SCD文件进行语法和功能性校验；
步骤三b 根据SCD文件与CIM/E、CIM/G文件和数据库在一次设备、二次设备、一次设备拓扑结构、一次和二次设备关联关系以及图像描述的映射关系，建立模型转换规则文件和图形转换规则文件，模型转换规则文件和图形转换规则文件将SCD文件和CIM/E、CIM/G文件之间复杂的对应关系转换为一对一的简单映射关系；
步骤三c将校验通过的SCD文件进行抽取，抽取模型信息和图形信息，标记模型时间的关联关系，供转换时填写模型信息的标识mRID和图形信息的标识keyID使用；
步骤三d 使用抽取出提取的模型信息 、关联关系标记和模型转换规则文件，实现SCD文件转换为CIM/E文件；
步骤三e 使用抽取出提取的图形信息 、关联关系标记和图形转换规则文件，实现SCD文件转换为CIM/G文件。
实施例2
在步骤三b中，涉及到模型的转换，方法具体如下：
一次设备模型转换，根据SCD文件与CIM/E文件对一次设备模型描述的差异性，分以下四种情况进行处理：1）对于在SCD文件和CIM/E文件中，类型相同、名字相同或相似、并且存在一对一的对应关系的模型，直接映射；2）对于一个SCD模型，存在多个相同类型的CIM/E模型时，则进一步结合SCD模型的属性或描述，确定映射到某一个CIM/E模型；3）对于在SCD文件中缺少定义而在CIM/E文件中存在的模型，在SCD文件中进行类型扩充；4）对于在SCD文件中有定义而在CIM/E文件中没有定义的模型，采用在CIM/E文件中作等值处理的方式进行映射。
二次设备模型转换，主要将SCD文件中的模拟量模型和信号量模型映射到CIM/E文件的遥测Analog类和遥信Discrete类；将SCD文件中的保护模型映射到CIM/E文件中扩充的保护类；并在CIM/E文件的遥信类中添加控制属性，实现SCD文件中的控制模型到CIM/E文件的遥信类的映射。
一次设备拓扑连接的转换，就是将SCD文件中的连接点和端点的关联关系，映射为CIM/E文件中一次设备模型通过物理连接点的连接关系。
一次和二次设备关联关系的转换，需要记录SCD文件中逻辑节点LNode所包含的数据与一次设备的对应关系，并根据标记的对应关系正确填写CIM/E文件中量测数据的设备名称devname和设备标示devID属性的值，以及填写CIM/E文件中的模型信息的标识mRID和CIM/G文件中的图形信息的标识keyID，从而建立CIM/E方式的正确的关联关系。
图形描述的转换，则针对SCD文件中的系统规格描述文件SSD部分，对绘图所需的多方面属性进行扩展，包括字体、线性、宽度和高度、坐标变换；扩充非一、二次设备的基本绘图元素和属性，包括连接线、静态文本、动态文本。扩充图元信息描述，建立设备元素和图元的关联关系。SCD文件转换成CIM/G文件，除了设备元素和连接关系的转换外，还需要保证CIM/G文件中的属性keyID值与CIM/E文件中ID值的一致性关联关系。
调度主站将SCD文件导入到调控系统，首先对接收到的SCD文件进行校验，抽取文件转换相关信息，同时标记一、二次设备模型的关联关系，根据规则文件将SCD文件转换成CIM/E和CIM/G文件，通过模型的增量比较和拼接，生成sql脚本，导入到关系数据库，之后下装到实时数据库和共享内存，同时将CIM/G文件导入到人机系统。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种智能变电站与调度主站图模信息共享的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一 智能变电站从能力描述文件IED、数据库和人机界面中提取信息，创建包含有图形和模型信息的变电站配置描述文件SCD；
步骤二 调度主站将变电站配置描述文件SCD导入到调控系统，并对变电站配置描述文件SCD进行校验是否满足转换要求，校验失败的变电站配置描述文件SCD返回智能变电站修改；
步骤三 将校验通过的变电站配置描述文件SCD转换成用于规范电网通用模型的公共信息模型高效描述规范文件CIM/E和公共信息模型图形交换规范文件CIM/G；
步骤四 转换后的公共信息模型高效描述规范文件CIM/E通过模型拆分、拼接技术，生成结构化查询语言增量脚本，执行所述增量脚本，将模型导入关系数据库，下装到实时数据库和共享内存，完成模型文件的导入；
步骤五 转换后的公共信息模型图形交换规范文件CIM/G导入人机系统，验证图模关联和显示，完成图形文件导入；
在步骤一中，所述创建包含有图形和模型信息的变电站配置描述文件SCD的步骤是整合包含智能变电站内各智能电子设备的模型和通信配置信息，导入数据库内的预配置信息和人机界面系统接线图、间隔图的图形和图元信息，建立模型和图形的关联关系；
在步骤一中，所述变电站配置描述文件SCD包含一次设备模型信息、二次设备模型信息、一次设备拓扑结构信息、一次和二次设备关联关系信息以及图形描述信息，以及包含满足调度主站转换需要的规范化的描述和设备信息命令；
在步骤三中，所述转换的步骤包括：
步骤三a对变电站配置描述文件SCD进行语法和功能性校验；
步骤三b根据变电站配置描述文件SCD与公共信息模型高效描述规范文件CIM/E、公共信息模型图形交换规范文件CIM/G和数据库在一次设备、二次设备、一次设备拓扑结构、一次和二次设备关联关系以及图形描述的映射关系，建立模型转换规则文件和图形转换规则文件，模型转换规则文件和图形转换规则文件将变电站配置描述文件SCD和公共信息模型高效描述规范文件CIM/E、公共信息模型图形交换规范文件CIM/G之间复杂的对应关系转换为一对一的简单映射关系；
步骤三c将校验通过的变电站配置描述文件SCD进行抽取，抽取模型信息和图形信息，标记模型时间的关联关系，供转换时填写模型信息的标识和图形信息的标识使用；
步骤三d使用提取的模型信息、关联关系标记和模型转换规则文件，实现变电站配置描述文件SCD转换为公共信息模型高效描述规范文件CIM/E；
步骤三e使用提取的图形信息、关联关系标记和图形转换规则文件，实现变电站配置描述文件SCD转换为公共信息模型图形交换规范文件CIM/G。
2.根据权利要求1所述的图模信息共享的方法，其特征在于，在步骤三b中，所述一次设备模型对应关系的转换，分成四种情况处理：
第一种情况，在变电站配置描述文件SCD和公共信息模型高效描述规范文件CIM/E中类型相同、名字相同或相似、并且存在一对一的对应关系的模型，形成直接映射关系；
第二种情况，一个SCD模型存在多个相同类型的CIM/E模型，结合SCD模型的属性或描述，确定映射到某一个CIM/E模型；
第三种情况，在变电站配置描述文件SCD中缺少定义而在公共信息模型高效描述规范文件CIM/E中存在的模型，对变电站配置描述文件SCD进行类型扩充，形成直接映射关系；
第四种情况，在变电站配置描述文件SCD中有定义而在公共信息模型高效描述规范文件CIM/E中没有定义的模型，采用在公共信息模型高效描述规范文件CIM/E中作等值处理的方式形成映射关系。
3.根据权利要求1所述的图模信息共享的方法，其特征在于，在步骤三b中，所述二次设备模型对应关系的转换，将变电站配置描述文件SCD中的模拟量模型和信号量模型映射到公共信息模型高效描述规范文件CIM/E的遥测类和遥信类；将变电站配置描述文件SCD中的保护模型映射到公共信息模型高效描述规范文件CIM/E文件中扩充的保护类；并在公共信息模型高效描述规范文件CIM/E的遥信类中添加控制属性，形成变电站配置描述文件SCD中的控制模型到公共信息模型高效描述规范文件CIM/E的遥信类的映射关系。
4.根据权利要求1所述的图模信息共享的方法，其特征在于，在步骤三b中，所述一次设备拓扑连接对应关系的转换，将变电站配置描述文件SCD中的连接点和端点的关联关系，映射为公共信息模型高效描述规范文件CIM/E中一次设备模型通过物理连接点的连接关系。
5.根据权利要求1所述的图模信息共享的方法，其特征在于，在步骤三b中，所述一次和二次设备关联关系的转换，记录变电站配置描述文件SCD中逻辑节点所包含的数据与一次设备的对应关系，并根据标记的对应关系正确填写公共信息模型高效描述规范文件CIM/E中量测数据的设备名称和设备标识属性的值，以及填写公共信息模型高效描述规范文件CIM/E中的模型信息的标识和公共信息模型图形交换规范文件CIM/G文件中的图形信息的标识，从而建立CIM/E方式的关联关系。
6.根据权利要求1所述的图模信息共享的方法，其特征在于，在步骤三b中，所述图形描述的转换，针对变电站配置描述文件SCD中的系统规格描述文件SSD部分，对绘图所需属性进行扩展，包括字体、线性、宽度和高度、坐标变换；扩充非一、二次设备的基本绘图元素和属性，包括连接线、静态文本、动态文本，扩充图元信息描述，建立设备元素和图元的关联关系，变电站配置描述文件SCD转换成公共信息模型图形交换规范文件CIM/G。
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