CN109408960B - 基于scd自动生成智能变电站主接线图的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种基于SCD自动生成智能变电站主接线图的方法和系统。该方法，包括以下步骤：S1、SCD解析；S2、IED数据分析；S3、母线绘制；S4、间隔绘制；S5、主接线图生成。系统，其特征在于：包括SCD解析模块(1)、IED数据分析模块(2)、母线绘制模块(3)、间隔绘制模块(4)、主接线图生成模块(5)。该系统，包括SCD解析模块(1)、IED数据分析模块(2)、母线绘制模块(3)、间隔绘制模块(4)、主接线图生成模块(5)。本发明可以解析SCD内IED实例的相关内容自动生成主接线图，减少了智能变电站建设和改造初期的配置工作量。

Description

基于SCD自动生成智能变电站主接线图的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种智能电网系统，更具体地说，涉及一种自动生成智能变电站主接线图的方法和系统。

背景技术

随着我国新能源战略的推进与智能电网建设的深入，基于IEC61850的智能变电站技术也在我国得到了前所未有的发展，智能电网进入全面建设阶段，基建变电站按智能变电站标准建设，部分传统变电站的升级亦需按照智能变电站标准进行改造，新技术的推广，必定伴随着大量智能变电站配置工作的产生，主要体现在：

1、二次设备网络化。建立在IEC61850通信规范基础上的智能变电站，采用三层两网的架构体系，以过程层网络替代大量的二次回路电缆。在过程层采用合并单元和智能终端实现信息数字化，为基于网络平台的信息共享奠定基础。二次回路的硬端子转变为基于采样值(SV)和通用面向对象变电站事件(GOOSE)通信协议的虚端子，设备间通过订阅、发布的方式来反映二次回路的连接关系。

2、图纸信息数字化。传统变电站以CAD图图纸对变电站的结构和保护逻辑进行描述，这种方式有利于施工，但是CAD图纸信息难于解析，不利于系统的自动化和智能化。智能变电站使用全站系统配置文件SCD(Substation Configuration Description)作为智能变电站的配置描述文件，是二次系统运行配置的重要依据。SCD文件替代CAD图纸，描述了智能变电站的一二次设备配置、设备通信配置、以及二次设备间的虚回路连接等，是智能变电站自动化系统和站内二次设备运行配置的唯一数据来源。

完成SCD的配置工作，理论上就能通过对SCD解析获取一系列资料性和配置性的文件，如CID(已配置的智能电子设备描述)、CCD(二次回路实例配置文件)、二次设备台账、虚端子表等。而智能变电站主接线图是变电站建设或者改造不可缺少的资料性文件之一，目前都是通过人工绘制，内容繁琐，工作量大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于SCD自动生成智能变电站主接线图的方法，将SCD中各个实例设备的主变各侧电压等级信息，母线信息以及间隔信息解析出来，并利用这些信息完成对主接线图绘制。

本发明的另一目的在于提供一种基于SCD自动生成智能变电站主接线图的系统，将SCD中各个实例设备的主变各侧电压等级信息，母线信息以及间隔信息解析出来，并利用这些信息完成对主接线图绘制。

本发明的目的可以这样实现，设计一种基于SCD自动生成智能变电站主接线图的方法，包括以下步骤：

S1、SCD解析，接收用户导入的SCD文件，并进行标准化的XML解析；

S2、IED数据分析，获取由SCD解析模块生成的IED结构体数据集合，获取每个结构体数据中的name属性；

S3、母线绘制，从统计的间隔信息中获取各个电压等级参数绘制各个电压侧的母线模型；

S4、间隔绘制，从归类的间隔信息中获取标准间隔类型并绘制出各个电压等级下的所有间隔图形，将间隔描述信息绘制在相应的间隔中；

S5、主接线图生成，将绘制好的母线分布至主变的各个电压等级侧，并将相应电压等级的间隔均匀的分布至母线上，完成主接线图的绘制。

SCD解析包括以下步骤：

S101、解析SCL根节点，对SCD文件进行标准化XML解析，获取SCD文件的根节点信息<SCL>；

S102、读取所有IED节点及其属性，获取<SCL>根节点下的所有<IED>节点及其节点属性参数，节点属性参数包括configVersion、desc、manufacturer、name、type；

S103、定义一个IED结构体，结构体的主要信息包括configVersion、desc、manufacturer、name、type，将IED的所有属性信息存储至数据结构体中。

所述IED数据分析包括以下步骤：

S201、读取存储在IED结构体中的数据；

S202、读取IED设备名称及其设备描述；

S203、判断是否读取完所有IED结构数据，是则进入下一步，否则重回步骤S201；

S204、将IED设备名称拆分并归类；

拆分步骤：按对应规则对name属性进行解析分类；name属性的值由7个字符组成，第一个字符代表设备类型，第二个字符代表间隔类型，第三至第四个字符组成电压等级，第五至第六个字符代表间隔序号，第七个字符代表网络标示，如果只有一个过程层网络则不存在网络标示字符；

归类：通过获取name属性的间隔类型、电压等级及间隔编号生成唯一的间隔信息，并对各个电压等级的间隔信息进行统计和归类。

母线绘制包括以下步骤：

S301、由IED设备名称归类信息中获取电压等级参数；

S302、读取母线接线类型，母线接线类型包括单母线、双母线；

S303、根据获取的电压等级参数、母线接线类型参数在主变各电压等级侧自动绘制不同电压等级的母线。

间隔绘制包括以下步骤：

S401、获取IED设备名称归类信息中的电压等级、间隔类型、数量参数；

S402、根据参数绘制不同间隔类型的标准间隔；

S403、将设备描述中的间隔描述信息添加至间隔中。

主接线图生成包括以下步骤：

S501、将绘制好的母线分布至主变各个电压等级侧；主变分高中低三侧、或者高低两侧，由电压等级参数决定；

S502、将间隔的电压等级分别匹配各母线电压等级；间隔的电压等级参数与母线的电压等级参数相匹配，就判断该间隔属于这段母线；

S503、计算各电压等级母线上的间隔数，设置计数器标记该母线上间隔的数量；

S504、调整母线长度并将间隔分配至各个电压等级的母线；通过设置间隔长度s1，间隔间间隙长度s2以及间隔数量n确定母线长度L(L＝(s1+s2)*n),并将n个间隔均匀的绘制到母线上；

S505、完成绘制。

本发明的另一目的可以这样实现，设计一种基于SCD自动生成智能变电站主接线图的系统，包括SCD解析模块、IED数据分析模块、母线绘制模块、间隔绘制模块、主接线图生成模块，其中，

SCD解析模块，接收用户导入的SCD文件，并进行标准化的XML解析，获取<SCL>根节点下的所有<IED>节点及其节点属性参数，并存储至结构体中；

IED数据分析模块，获取由SCD解析模块生成的IED结构体数据集合，获取每个结构体数据中的name属性，按规则对name属性进行解析分类，该模块通过获取name属性的间隔类型、电压等级及间隔编号生成唯一的间隔信息，并对各个电压等级的间隔信息进行统计和归类；

母线绘制模块，从统计的间隔信息中获取各个电压等级参数，并根据用户提供的母线接线方式绘制各个电压侧的母线模型；

间隔绘制模块，从归类的间隔信息中获取标准间隔类型并绘制出各个电压等级下的所有间隔图形，将间隔描述信息绘制在相应的间隔中；

主接线图生成模块，将绘制好的母线分布至主变的各个电压等级侧，计算间隔中电压等级与母线电压等级相匹配的数量，重新绘制调整母线长度，并将相应电压等级的间隔均匀的分布至母线上。

所述节点属性参数包括版本号、智能电子设备描述、厂家、智能电子设备名称、智能电子设备类型。

进一步地，name属性的值由7个字符组成；第一个字符代表设备类型，第二个字符代表间隔类型，第三至第四个字符组成电压等级，第五至第六个字符代表间隔序号，第七个字符代表网络标示，如果只有一个过程层网络则不存在网络标示字符。

本发明可以用于解析SCD内IED实例的相关内容自动生成主接线图，减少了智能变电站建设和改造初期的配置工作量。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的系统结构示意图；

图2是本发明较佳实施例的SCD文件结构示意图；

图3是本发明较佳实施例的SCD解析流程示意图；

图4是本发明较佳实施例的IED数据分析流程示意图；

图5是本发明较佳实施例的母线绘制流程示意图；

图6是本发明较佳实施例的间隔绘制流程示意图；

图7是本发明较佳实施例的主接线图生成流程示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的描述。

智能变电站全站系统配置文件SCD采用可扩展标记语言XML，对智能变电站的结构和配置进行描述，包括智能变电站的一、二次设备能力描述信息及其通信配置和信号关联，是智能变电站运行的重要数据来源。

如图1所示，一种基于SCD自动生成智能变电站主接线图的方法，包括以下步骤：

S1、SCD解析，接收用户导入的SCD文件，并进行标准化的XML解析；

S2、IED数据分析，获取由SCD解析模块生成的IED结构体数据集合，获取每个结构体数据中的name属性；

S3、母线绘制，从统计的间隔信息中获取各个电压等级参数绘制各个电压侧的母线模型；

S4、间隔绘制，从归类的间隔信息中获取标准间隔类型并绘制出各个电压等级下的所有间隔图形，将间隔描述信息绘制在相应的间隔中；

S5、主接线图生成，将绘制好的母线分布至主变的各个电压等级侧，并将相应电压等级的间隔均匀的分布至母线上，完成主接线图的绘制。

如图3所示，SCD解析包括以下步骤：

S101、解析SCL根节点，对SCD文件进行标准化XML解析，获取SCD文件的根节点信息<SCL>；

S102、读取所有IED节点及其属性，获取<SCL>根节点下的所有<IED>节点及其节点属性参数，节点属性参数包括configVersion、desc、manufacturer、name、type；本实施例中，<IED>节点内容如下：IED configVersion＝"V1.00"；desc＝"220kV红扬线线路保护A"；manufacturer＝"长园深瑞"；name＝"PL2201A"；type＝"PRS-753A-DA-G"。

S103、定义一个IED结构体，结构体的主要信息包括configVersion、desc、manufacturer、name、type，将IED的所有属性信息存储至数据结构体中。

如图4所示，所述IED数据分析包括以下步骤：

S201、读取存储在IED结构体中的数据；

S202、读取IED设备名称及其设备描述；

S203、判断是否读取完所有IED结构数据，是则进入下一步，否则重回步骤S201；

S204、将IED设备名称拆分并归类；

拆分步骤：按下述表1至表5的对应规则对name属性进行解析分类；name属性的值由7个字符组成，第一个字符代表设备类型，如表1所示；第二个字符代表间隔类型，如表2所示；第三至第四个字符组成电压等级，如表3所示；第五至第六个字符代表间隔序号，如表4所示；第七个字符代表网络标示，如表5所示；如果只有一个过程层网络则不存在网络标示字符；

归类：通过获取name属性的间隔类型、电压等级及间隔编号生成唯一的间隔信息，并对各个电压等级的间隔信息进行统计和归类。

IED数据分析，获取每个结构体数据中的name属性，按表1至表5的对应规则对name属性进行解析分类。

表1设备类型代号

表2间隔类型代号

代号	含义	含义	作用
				B	开关	T	主变
L	线路	M	母线
				R	电抗器/高抗	C	电容
S	所变	U	所用电
				E	母联/分段	Z	备自投

表3电压等级代号

代号	含义	含义	作用
				10	10kV	35	35kV
66	66kV	11	110kV
				22	220kV	33	330kV
50	500kV	75	750kV
				1K	1000kV	00	公用

表4间隔序号

序号	含义
		01、02、…、FF	序号范围为01-FF

表5网络标示代号

代号	含义
		A	第一套
B	第二套
		C	第三套

如图5所示，母线绘制包括以下步骤：

S301、由IED设备名称归类信息中获取电压等级参数；

S302、读取母线接线类型，母线接线类型包括单母线、双母线；

S303、根据获取的电压等级参数、母线接线类型参数在主变各电压等级侧自动绘制不同电压等级的母线。

如图6所示，间隔绘制包括以下步骤：

S401、获取IED设备名称归类信息中的电压等级、间隔类型、数量参数；

S402、根据参数绘制不同间隔类型的标准间隔；标准间隔类型包括线路间隔、断路器间隔、主变间隔、分段/母联间隔；

S403、将设备描述中的间隔描述信息添加至间隔中。

如图7所示，主接线图生成包括以下步骤：

S501、将绘制好的母线分布至主变各个电压等级侧；主变分高中低三侧、或者高低两侧，由电压等级参数决定；

S502、将间隔的电压等级分别匹配各母线电压等级；间隔的电压等级参数与母线的电压等级参数相匹配，就判断该间隔属于这段母线；

S503、计算各电压等级母线上的间隔数，设置计数器标记该母线上间隔的数量；

S504、调整母线长度并将间隔分配至各个电压等级的母线；通过设置间隔长度s1，间隔间间隙长度s2以及间隔数量n确定母线长度L(L＝(s1+s2)*n),并将n个间隔均匀的绘制到母线上；

S505、完成绘制。

本发明可以将SCD文件中的智能电子设备IED属性信息解析出来，并将信息依据《智能变电站系统组态规范》中IED命名规范进行分类重组，获取母线、间隔等绘图信息进行主接线图的自动绘制，以达到减少工作量，减少重复配置的目的。

如图1所示，一种基于SCD自动生成智能变电站主接线图的系统，包括SCD解析模块1、IED数据分析模块2、母线绘制模块3、间隔绘制模块4、主接线图生成模块5。

SCD解析模块1，接收用户导入的SCD文件，并进行标准化的XML解析，SCD文件结构如图2所示；获取SCL根节点下的所有IED节点及其节点属性参数，并存储至结构体中。所述节点属性参数包括版本号(configVersion)、智能电子设备描述(desc)、厂家(manufacturer)、智能电子设备名称(name)、智能电子设备类型(type)。

IED数据分析模块2，获取由SCD解析模块1生成的IED结构体数据集合，获取每个结构体数据中的name属性，按表1至表5的对应规则对name属性进行解析分类。name属性的值由7个字符组成；第一个字符代表设备类型，第二个字符代表间隔类型，第三至第四个字符组成电压等级，第五至第六个字符代表间隔序号，第七个字符代表网络标示，如果只有一个过程层网络则不存在网络标示字符。通过获取name属性的间隔类型、电压等级及间隔编号生成唯一的间隔信息，并对各个电压等级的间隔信息进行统计和归类。

母线绘制模块3，从统计的间隔信息中获取各个电压等级参数，并根据用户提供的母线接线方式绘制各个电压侧的母线模型。

间隔绘制模块4，从归类的间隔信息中获取标准间隔类型并绘制出各个电压等级下的所有间隔图形，最后将desc属性中的间隔描述信息取出并绘制在相应的间隔中。

主接线图生成模块5，将绘制好的母线分布至主变的各个电压等级侧，计算间隔中电压等级与母线电压等级相匹配的数量，重新绘制调整母线长度，并将相应电压等级的间隔均匀的分布至母线上。

本发明的技术依据有：根据电力行业变电站配置语言SCL的标准结构访问方法实现SCD文件的解析功能；本系统利用C++作为开发语言；本系统利用AutoCAD进行插件化开发，并绘制图形。

本发明通过所述各模块的应用，将SCD中各个实例设备的主变各侧电压等级信息，母线信息以及间隔信息解析出来，并利用这些信息完成对主接线图绘制。本发明的方法由于依赖于SCD中实例化设备的属性信息，所以与国家电网以及南方电网相关配置规范相契合，在推进SCD标准化配置的同时，极大地减轻智能变电站设计人员的劳动强度，具有非常实用的工程应用价值。

Claims (1)

1.一种基于SCD自动生成智能变电站主接线图的方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、SCD解析，接收用户导入的SCD文件，并进行标准化的XML解析；

SCD解析包括以下步骤：

S101、解析SCL根节点，对SCD文件进行标准化XML解析，获取SCD文件的根节点信息<SCL>；

S102、读取所有IED节点及其属性，获取<SCL>根节点下的所有<IED>节点及其节点属性参数，节点属性参数包括configVersion、desc、manufacturer、name、type；

S103、定义一个IED结构体，结构体的主要信息包括configVersion、desc、manufacturer、name、type，将IED的所有属性信息存储至数据结构体中；

S2、IED数据分析，获取由SCD解析模块生成的IED结构体数据集合，获取每个结构体数据中的name属性；

所述IED数据分析包括以下步骤：

S201、读取存储在IED结构体中的数据；

S202、读取IED设备名称及其设备描述；

S203、判断是否读取完所有IED结构数据，是则进入下一步，否则重回步骤S201；

S204、将IED设备名称拆分并归类；

拆分步骤：按对应规则对name属性进行解析分类；name属性的值由7个字符组成，第一个字符代表设备类型，第二个字符代表间隔类型，第三至第四个字符组成电压等级，第五至第六个字符代表间隔序号，第七个字符代表网络标示，如果只有一个过程层网络则不存在网络标示字符；

归类：通过获取name属性的间隔类型、电压等级及间隔编号生成唯一的间隔信息，并对各个电压等级的间隔信息进行统计和归类；

S3、母线绘制，从统计的间隔信息中获取各个电压等级参数绘制各个电压侧的母线模型；

母线绘制包括以下步骤：

S301、由IED设备名称归类信息中获取电压等级参数；

S302、读取母线接线类型，母线接线类型包括单母线、双母线；

S303、根据获取的电压等级参数、母线接线类型参数在主变各电压等级侧自动绘制不同电压等级的母线；

S4、间隔绘制，从归类的间隔信息中获取标准间隔类型并绘制出各个电压等级下的所有间隔图形，将间隔描述信息绘制在相应的间隔中；

间隔绘制包括以下步骤：

S401、获取IED设备名称归类信息中的电压等级、间隔类型、数量参数；

S402、根据参数绘制不同间隔类型的标准间隔；

S403、将设备描述中的间隔描述信息添加至间隔中；

S5、主接线图生成，将绘制好的母线分布至主变的各个电压等级侧，并将相应电压等级的间隔均匀的分布至母线上，完成主接线图的绘制；

主接线图生成包括以下步骤：

S501、将绘制好的母线分布至主变各个电压等级侧；主变分高中低三侧、或者高低两侧，由电压等级参数决定；

S502、将间隔的电压等级分别匹配各母线电压等级；间隔的电压等级参数与母线的电压等级参数相匹配，就判断该间隔属于这段母线；

S503、计算各电压等级母线上的间隔数，设置计数器标记该母线上间隔的数量；

S504、调整母线长度并将间隔分配至各个电压等级的母线；通过设置间隔长度s1，间隔间间隙长度s2以及间隔数量n确定母线长度L(L＝(s1+s2)*n),并将n个间隔均匀的绘制到母线上；

S505、完成绘制。