CN106780110A - 基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法，根据全站系统配置文件创建若干个不同设备类型的用于存储虚端子连接方式的虚回路模板，形成虚回路模板库；将多个不同的全站系统配置文件内的智能电子设备与虚回路模板库进行匹配得到对应的虚回路模板，并根据所述虚回路模板自动生成对应的虚端子连接。通过引入中英文分词技术和相似度算法解决了模板自动创建及复用性的问题，不断的升级维护设备模板库，采用批量的设计方法选择相应类型的模板并实例，能快速高效的完成SCD文件的制作，可以在SCD文件的自动设计方面提高效率。

Description

基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法

技术领域

本发明属于智能变电站设计领域，尤其涉及一种基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法。

背景技术

智能变电站的二次逻辑回路主要是智能电子设备之间的信号连接关系，按照国网的要求，由设计人员完成虚端子的连接，主流的配置工具在配置SCD时主要是通过表格或图模一体的方式点对点依次连接完成，一次连接只能完成一根虚端子连线；有些工具虽然提供间隔复制，批量复制等功能，但依然主要依靠人力完成，当变电站等级越高，IED设备越多时，SCD的虚端子连线也就会成倍的增加；而且SCD配置一般由一位设计人员独立完成，并不容易拆分由多人独立完成，多人完成也存在版本分散、即时同步合并的问题，因此基于以上原因就造成了SCD的配置的工作量大且配置效率不高的问题，在时间紧迫的情况下此问题更显得突出。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供了一种基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法，具体由以下方案实现：

所述基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法，根据全站系统配置文件创建若干个不同设备类型的用于存储虚端子连接方式的虚回路模板，形成虚回路模板库；将多个已投运站的全站系统配置文件内的智能电子设备与已有虚回路模板库进行匹配得到更具复用性的虚回路模板库，并将新建变电站的全站系统配置文件根据所述虚回路模板库自动生成对应的虚端子连接。

所述基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法的进一步设计在于，所述虚回路模板的创建包括如下具体步骤：首先批量导入多个已投运变电站的全站系统配置文件，接着通过自动学习的方法提取每个全站系统配置文件内的元素信息，对所述元素信息中的设备描述和智能电子设备名称的关键字以及虚端子描述和引用名关键字通过或的逻辑运算方式不断累加，形成新的虚回路模板添加至虚回路模板库。

所述基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法的进一步设计在于，所述虚回路模板通过分词技术和相似度匹配对全站系统配置文件内含有同义词关键字的元素信息进行合并的方式生成更具复用性的虚回路模板库。

所述基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法的进一步设计在于，所述虚回路模板文件与全站系统配置文件通过用户词典实现匹配，所述用户词典根据已有的全站系统配置文件创建，所述匹配的方式包括：

智能电子设备的匹配，通过智能电子设备的描述关键字和智能电子设备名称关键字与用户词典进行匹配；

虚端子的匹配，通过虚端子的描述和虚端子引用名关键字与用户词典进行匹配。

所述基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法的进一步设计在于，所述用户词典的创建包括如下步骤：

(1)创建用于存储关键字词典的文本文件；

(2)解析全站系统配置文件提取智能电子设备与虚端子的描述信息，并将所述描述信息存储成文本文件；

(3)将所述用户词典和描述信息导入ICTCLAS系统中进行分词，获取分词结果及关键字；

(4)将新产生的关键字追加记载至用户词典。

所述基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法的进一步设计在于，所述虚回路模板采用XML的虚回路模板文件进行存储。

所述基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法的进一步设计在于，所述虚回路模板文件为三层结构：第一层为虚回路模板智能电子设备层，第二层为面向通用对象的变电站事件接收和采样测量值接收层，第三层为外部智能电子设备层，第四层为虚回路关系层。

所述基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法的进一步设计在于，所述虚回路模板文件按照虚端子的特点与设备类型进行分类，类别包括线路保护模板、母线保护模板、变压器保护模板、合并单元模板、智能终端模板以及测控模板，每个设备类型虚回路模板文件包括不同电压等级的虚回路。

所述基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法的进一步设计在于，虚回路模板与全站系统配置文件的匹配的具体步骤如下：

(1)模板文件的匹配，模板文件按设备类型划分，要根据全站系统配置文件中解析的智能电子设备描述、IEDname、等获取相应的模板文件；

(2)模板文件中智能电子设备匹配，根据全站系统配置文件中解析的智能电子设备描述、智能电子设备名称确定模板文件的智能电子设备；

(3)GOOSE与SV发送智能电子设备的匹配，根据全站系统配置文件中虚端子的发送智能电子设备描述、智能电子设备名称确定模板文件的发送智能电子设备；

(4)GOOSE与SV发送智能电子设备虚端子匹配，根据全站系统配置文件中发送智能电子设备的虚端子描述、引用名关键字确定模板文件的发送虚端子；

(5)GOOSE与SV接收智能电子设备虚端子匹配，根据全站系统配置文件中接收虚端子描述、引用名关键字确定模板文件的接收虚端子。

本发明的有益效果为：

基于模板的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法通过自动创建虚端子连接模板，通过不断的升级维护，可以在SCD文件的自动设计方面提高效率。目前的虚回路设计依然主要依靠人工方式单根连接完成，本发明在定义了虚回路模板的具体格式的同时，又通过引入中英文分词技术和相似度算法解决了模板自动创建及复用性的问题。并且建立虚端子连接模板，采用批量的设计方法选择相应模板并实例，能快速高效的完成SCD文件的制作。

附图说明

图1为模板文件的结构的示意图。

图2为关键字自动提取流程的示意图。

图3为IED关键字自动提取及整合流程示意图。

图4为虚回路设计流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

本实施例的基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法，根据全站系统配置文件(后文简称为SCD)创建若干个用于存储虚端子连接方式的虚回路模板，形成虚回路模板库；将全站系统配置文件内的智能电子设备(后文简称为IED)与虚回路模板库进行匹配得到对应的虚回路模板，并根据虚回路模板自动生成对应的虚端子连接。从后期的维护管理的便捷性、存储的信息量、层次关系表达上考虑，本实施例的虚回路模板采用XML的虚回路模板文件进行存储。

虚回路模板的创建包括如下具体步骤：首先批量导入多个已投运变电站的全站系统配置文件，接着通过自动学习的方法提取每个全站系统配置文件内的元素信息，对元素信息中的设备描述和智能电子设备名称的关键字以及虚端子描述和引用名关键字通过或的逻辑运算方式不断累加，形成新的虚回路模板添加至虚回路模板库。

虚回路模板通过分词技术和相似度匹配对全站系统配置文件内含有同义词关键字的元素信息进行合并的方式生成更具复用性的虚回路模板库。

虚回路模板文件与全站系统配置文件通过用户词典实现匹配，用户词典根据已有的全站系统配置文件创建。上述匹配的方式包括：智能电子设备的匹配，通过智能电子设备的描述关键字和智能电子设备名称关键字与用户词典进行匹配。虚端子的匹配，通过虚端子的描述和虚端子引用名关键字与用户词典进行匹配。

设备的匹配主要通过IED的描述关键字和IEDname关键字进行匹配。描述关键字通过正则表达式来反应描述的匹配模式，如“220kV甲乙线合智一体A套”，关键字可以为“{合并单元or合智一体}and 220and线and A”，关键字通过逻辑符号连接，and表示与，or表示或，{}表示优先处理，对于线路的匹配因为一般SCD的描述都会写成“XX线”，可能匹配到母线，因此需要增加IEDname的匹配进一步确定，当IEDname中含有“ML”、“PL”、“IL”、“HL”等则可以进一步确定是线路。

虚端子匹配主要通过描述和引用名关键字匹配的方式，这是因为考虑到现阶段虚端子的描述及引用名只有相关规范对保护的虚端子进行了统一，其他设备尚未进行或开展，因此这里全部采用描述和引用名关键字匹配的方式。如虚端子描述为“断路器分相跳闸位置TWJa”，描述关键字为“{断路器or开关}and位置and A相”，需要注意的是，对于时标t，一般描述和stVal相同，需要借助引用名关键字进行匹配，因此模板中也增加了引用名关键字部分，对于描述相同但是引用路径不同起到了辅助甄别的作用。

通过以上分析虚端子的连接模板以线路保护模板文件的220kV线路A套为例，示意如下：

上述文件格式解释说明如下：

(1)IED元素，表示一个设备类型，一个VLTPL元素含有多个IED元素。IED的属性有configVersion、extRule、desc、descKey、Connectionmode、type、manufacturer、name：configVersion表示版本号，默认为“1.00”；extRule表示扩展匹配规则，默认为空，表示通过关键字匹配，可增加“name”，表示通过IEDname和关键字组合匹配，多用于线路；desc表示描述，如“220kV线路保护A套”；descKey表示描述关键字，如“220”and“线”and“保护”and“A”，关键字通过逻辑符号连接，and表示与，or表示或，{}表示优先处理的部分，以下所有关键字都按照这个逻辑符号进行填写；Connectionmode表示连接接线方式，如：“双母线”、“3/2接线”；type表示设备类型，默认为“通用”，目前的模板采用通用模板，不根据设备类型进行设置；manufacture表示生成厂商，默认为“通用”，目前的模板采用通用模板，不根据厂商类型进行设置；name表示IEDname的关键字，如“ML22and A”，可以作为扩展匹配规则的填写项。

(2)GoRx元素，表示变GOOSE接收，一个IED元素含有一个GoRx元素。

(3)SvRx元素，表示变GOOSE接收，一个IED元素含有一个SvRx元素。

(4)TxIED元素，表示发送侧设备，一个GoRx或SvRx元素含有一个或多个TxIED元素，根据设备的实际连接情况填写。TxIED属性包括extRule、desc、descKey、type、name、manufacturer，各个属性的具体含义见IED元素。

(5)VLink元素，表示虚回路，一个TxIED含有一个或多个VLink元素，根据设备的实际连接情况填写。VLink属性包括desc、mark：desc表示虚回路的描述名，一般取接收侧的虚端子即可；mark表示备注信息，因为虚回路模板是最大化的虚回路，在校验的时候不是每个虚回路模板都需要作为校验依据，因此需要对每个虚端子进行标注其试用用场合，默认不填写表示始终需要设计和校验，当填写了想关文字，则需要根据文字的含义进行处理。目前已经使用的描述文字有“远传1_远传2_其它保护动作_仅适用于光纤电流差动保护装置”表示“远传1_远传2_其它保护动作”的虚回路仅对光纤差动保护装置有效。此元素可在后续根据工程和设备具体使用不断扩充。

(6)Rx元素，表示虚回路的接收侧，一个VLink包含一个Rx元素，Rx属性包括extRule、stddesc、descKey、refKey、stdref：extRule表示扩展匹配规则，默认为空，表示通过关键字匹配；stddesc表示“六统一”的标准描述，如“断路器分相跳闸位置TWJa”，目前只有保护装置有标准描述项，其他设备类型的虚端子尚未进行规范；descKey表示描述关键字，如“{断路器or开关}and位置and A相”，关键字通过逻辑符号连接，and表示与，or表示或，{}表示优先处理的部分；stdref表示标准引用名，默认为空，暂不使用；refKey表示引用名关键字，如“RPIT/*XCBR*.Pos.stVal”，这里的*为通配符，代替0个或多个字符，可以用来模糊匹配。

(7)Tx元素，表示虚回路的发送侧，一个VLink包含一个Tx元素，Tx属性包括extRule、stddesc、descKey、refKey、stdref：extRule表示扩展匹配规则，默认为空，表示通过关键字匹配，填写“refKey”表示通过引用名关键字匹配，主要用于测控装置的外部信号未知描述的匹配；stddesc表示“六统一”的标准描述，“支路6_保护跳闸”，目前只有保护装置有，其他设备类型的虚端子尚未进行规范；descKey表示描述关键字，如“{断路器or开关}and位置and A相”，关键字通过逻辑符号连接，and表示与，or表示或，{}表示优先处理的部分；stdref表示标准引用名，默认为空，暂不使用；refKey表示引用名关键字，RPIT/*GGIO*.*Ind*.stVal用于匹配各个外部引用名。

关键字主要指IED和虚端子的描述关键字，关键字一般是高频词。目前相关文献已经对中文分词技术进行了较深入的研究，中文分词技术可以从大量的描述文字自动分解词语，提取关键字，此外可以通过导入用户词典的方式提供更接近用户业务对象的分词结果。本实施例的用户词典的创建流程，如图2，包括如下步骤：(1)创建用于存储关键字词典的文本文件。(2)解析全站系统配置文件提取智能电子设备与虚端子的描述信息，并将描述信息存储成文本文件。(3)将用户词典和描述信息导入ICTCLAS系统中进行分词，获取分词结果及关键字。(4)将新产生的关键字追加记载至用户词典。

模板中IED有关键字，如“500and断路器and保护and A”，当扫描SCD文件中提取到“500and开关and保护and A”，需要最终合并为{500and断路器and保护and A}or{500and开关and保护and A}。此时就遇到无法在模板文件中找到同种设备类型继而合并关键字的问题。

本发明引入了RKR-GST相似度算法，GST(Greedy String Tiling)算法，是贪心串覆盖算法的简称，同时引入KR(Karp-Rabin)算法，是随机串匹配算法的简称。RKR-GST算法，结合了GST算法和KR算法的优点。算法的基本思想是：模式串于文本串中的每个元素不需要一一进行比较，只有在模式串子串的散列值与文本串子串的散列值相同时进行比较，是一种运行效率较高的模式匹配算法。对两个不同的字符串进行相似度比较后，相似度其中Coverage代表的是两个不同字符串中相同的字符的个数，Length(P)和Length(T)代表两个不同字符串各自的字符个数。

IED关键字的自动提取流程适用于IED和TxIED元素的自动创建，如图3所示。

(1)导入某SCD文件样本，解析IED的描述(名称的提取方法同描述)。

(2)根据IED用户词典，进行中英文分词和提取关键字，新增加的关键字增补进入用户词典。

(3)遍历模板IED，对SCD和模板的关键字依次进行相似度计算。存在相同关键字，不处理；不存在，最大相似度超过60％(为了保证模板的准确性，需要对修改模板的准入门槛抬高，避免模板修改的随意性，另外由于本应用场景下的字符串本身大多是短串，也不能抬的太高)通过or连接；不存在，最大相似度小于60％，则可能需要人工判断重新创建模板类型或者否相同含义合并。

虚端子的关键字提取流程同IED关键字的提取流程，只不过需要定位到TxIED下的几根连线中，以减小遍历次数和增加成功概率。

进一步地，如图1，虚回路模板文件为三层结构：第一层为虚回路模板IED层，第二层为面向通用对象的变电站事件GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event接收和采样测量值SV(Sampled Mesured Value)接收层，第三层为外部IED层，第四层为虚回路关系层。

考虑到从程序解析的角度如果所有的模板都存在一个文件，解析占用的内存消耗过大，而采用多个模板文件方式更为适宜。因此本实施例中的虚回路模板文件按照虚端子的特点与设备类型进行分类，类别包括线路保护模板、母线保护模板、变压器保护模板、合并单元模板、智能终端模板以及测控模板，每个设备类型虚回路模板文件包括不同电压等级的虚回路，具体如表1所示。

表1模板文件的分类

虚回路模板与全站系统配置文件的匹配的具体步骤如下：

(1)模板文件的匹配，模板文件按设备类型划分，要根据全站系统配置文件中解析的智能电子设备描述、IEDname、等获取相应的模板文件；

(2)模板文件中智能电子设备匹配，根据全站系统配置文件中解析的智能电子设备描述、智能电子设备名称确定模板文件的智能电子设备；

(3)GOOSE与SV发送智能电子设备的匹配，根据全站系统配置文件中虚端子的发送智能电子设备描述、智能电子设备名称确定模板文件的发送智能电子设备；

(4)GOOSE与SV发送智能电子设备虚端子匹配，根据全站系统配置文件中发送智能电子设备的虚端子描述、引用名关键字确定模板文件的发送虚端子；

(5)GOOSE与SV接收智能电子设备虚端子匹配，根据全站系统配置文件中接收虚端子描述、引用名关键字确定模板文件的接收虚端子。

综上，虚回路的工作流程如图4所示：

(1)虚回路模板创建部分：在虚回路编辑模板，通过导入多个SCD，自动提取SCD的必要信息，以XML语言的方式创建虚回路模板，并以中文分词及相似度计算技术，自动合并不同SCD内提取的必要信息的同义词关键字，进行整合，以完善虚回路模板的复用性。

(2)解析和匹配部分：导入SCD，解析IED列表和Inputs信息，获取IED信息和虚回路信息。通过输入IED描述、IEDname等，可以在模板文件匹配到相应的IED模板。

(3)校验输出和展示部分：将模板的IED虚端子信息通过描述关键字、引用名关键字进行匹配生成虚端子连接，将虚端子连接结果进行展示。

本实施例的基于模板的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法通过自动创建虚端子连接模板，通过不断的升级维护，可以在SCD文件的自动设计方面提高效率。目前的虚回路设计依然主要依靠人工方式单根连接完成，本发明在定义了虚回路模板的具体格式的同时，又通过引入中英文分词技术和相似度算法解决了模板自动创建及复用性的问题。通过建立虚端子连接模板，可以采用批量的设计方法选择相应模板并实例，能快速高效的完成SCD文件的制作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法，其特征在于根据全站系统配置文件创建若干个不同设备类型的用于存储虚端子连接方式的虚回路模板，形成虚回路模板库；将多个已投运站的全站系统配置文件内的智能电子设备与已有虚回路模板库进行匹配得到更具复用性的虚回路模板库，并将新建变电站的全站系统配置文件根据所述虚回路模板库自动生成对应的虚端子连接。

2.根据权利要求1所述的基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法，其特征在于所述虚回路模板的创建包括如下具体步骤：首先批量导入多个已投运变电站的全站系统配置文件，接着通过自动学习的方法提取每个全站系统配置文件内的元素信息，对所述元素信息中的设备描述和智能电子设备名称的关键字以及虚端子描述和引用名关键字通过或的逻辑运算方式不断累加，形成新的虚回路模板添加至虚回路模板库。

3.根据权利要求1所述的基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法，其特征在于所述虚回路模板通过分词技术和相似度匹配对全站系统配置文件内含有同义词关键字的元素信息进行合并的方式生成更具复用性的虚回路模板库。

4.根据权利要求3所述的基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法，其特征在于，所述虚回路模板文件与全站系统配置文件通过用户词典实现匹配，所述用户词典根据已有的全站系统配置文件创建，所述匹配的方式包括：

智能电子设备的匹配，通过智能电子设备的描述关键字和智能电子设备名称关键字与用户词典进行匹配；

虚端子的匹配，通过虚端子的描述和虚端子引用名关键字与用户词典进行匹配。

5.根据权利要求4所述的基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法，其特征在于所述用户词典的创建包括如下步骤：

（1）创建用于存储关键字词典的文本文件；

（2）解析全站系统配置文件提取智能电子设备与虚端子的描述信息，并将所述描述信息存储成文本文件；

（3）将所述用户词典和描述信息导入ICTCLAS系统中进行分词，获取分词结果及关键字；

（4）将新产生的关键字追加记载至用户词典。

6.根据权利要求2所述的基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法，其特征在于所述虚回路模板采用XML的虚回路模板文件进行存储。

7.根据权利要求6所述的基于模板的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法，其特征在于所述虚回路模板文件为三层结构：第一层为虚回路模板智能电子设备层，第二层为面向通用对象的变电站事件接收和采样测量值接收层，第三层为外部智能电子设备层，第四层为虚回路关系层。

8.根据权利要求7所述的基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法，其特征在于所述虚回路模板文件按照虚端子的特点与设备类型进行分类，类别包括线路保护模板、母线保护模板、变压器保护模板、合并单元模板、智能终端模板以及测控模板，每个设备类型虚回路模板文件包括不同电压等级的虚回路。

9.根据权利要求8所述的基于模板库的全站系统配置文件虚回路自动生成的方法，其特征在于虚回路模板与全站系统配置文件的匹配的具体步骤如下：

（1）模板文件的匹配，模板文件按设备类型划分，要根据全站系统配置文件中解析的智能电子设备描述、IEDname、等获取相应的模板文件；

（2）模板文件中智能电子设备匹配，根据全站系统配置文件中解析的智能电子设备描述、智能电子设备名称确定模板文件的智能电子设备；

（3）GOOSE与SV发送智能电子设备的匹配，根据全站系统配置文件中虚端子的发送智能电子设备描述、智能电子设备名称确定模板文件的发送智能电子设备；

（4）GOOSE与SV发送智能电子设备虚端子匹配，根据全站系统配置文件中发送智能电子设备的虚端子描述、引用名关键字确定模板文件的发送虚端子；

（5）GOOSE与SV接收智能电子设备虚端子匹配，根据全站系统配置文件中接收虚端子描述、引用名关键字确定模板文件的接收虚端子。