CN109635319A - 一种具有仿真功能的图纸档案系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有仿真功能的图纸档案系统本系统采用面向对象的技术，在windows环境下使用，以Visual Graph Window作为软件的开发工具，用TBL数据库存储图形数据及管理图纸。该系统功能包括绘制工具和图纸档案管理工具两部分，利用绘制工具可以将图纸绘画好，并以数据库文件的形式存放在计算机中。这也是图纸管理的基础。图纸的管理则是对图纸的文件进行了分类归档，供用户查阅。本系统包含绘图工具、仿真库、数据库、图库、图纸管理四大模块。本系统解决了二次回路仿真中快速建模和回路快速分析的计算问题，实现了二次回路仿真系统的快速搭建和系统运行时间回路测量结果的快速准确计算。

Description

一种具有仿真功能的图纸档案系统

技术领域

本发明涉及电气图纸管理，具体涉及一种具有仿真功能的图纸档案系统。

背景技术

继电保护专业由于专业的特殊性，对图纸的要求非常严格。然而当前二次图纸仍然采用纸质存档，图纸的管理也一直采用资料柜对其分门别类的存储。这样的技术和管理现状，给图纸的及时修改、补充、管理、保存带来了相当大的困难。同时，继保人员需要对不满足规范的二次回路进行更改，为了保持图纸相符，需要修改大量的纸质回路目前所有变电站的图纸管理系统都是采用CAD软件进行电子化，然后通过web技术让图纸存储在云端，检修人员使用的时候，在云端进行下载。

当前图档管理系统对图纸的管理仅仅是将图纸的电子化，使用的时还需要一页页的寻找，查阅图纸效率低下，不够方便快捷，同时图纸的更新比较麻烦，当发生多个间隔进行保护改造或者综自改造时图库的更新比较麻烦。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种具有仿真功能的图纸档案系统，以便于对二次回路图纸进行管理。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种具有仿真功能的图纸档案系统，包括图库模块、绘图工具模块、数据库模块、仿真库模块以及图纸管理模块；其中，

所述图库模块定义存储有端子、导线、触点、继电器、二极管、电阻六种基本元件模板；

所述绘图工具模块用于根据上述的六种基本元件模块绘制二次仿真回路或者元件以及用于对数据库中所存储图形文件进行编辑；并采用可视化图形编辑方法，将需要的绘制的图形分解成图元，各种图元以控件的方式置于工具箱内，制图时选中相应图元，在编辑窗口进行绘图；

所述数据库模块用于将绘图工具模块所绘制出来的图形或者是编辑后的图形以数据库文件的形式进行存储，；

所述仿真库模块融合了变电站常见的故障，并采用二次回路图形自动化建模方法和快速二次回路分析算法，以实现二次回路仿真的搭建和二次回路仿真测量结果计算；

所述图纸管理模块用于对数据库模块所存储的图形文件进行分类归档、查询搜索、下载管理。

所述二次回路图形自动化建模方法包括：

对绘图工具模块所绘制出来的图纸，或是CAD、PDF转换过来的图纸转换为动态图纸，并对动态图纸进行自定义属性，以实现快速查找。

所述快速二次回路分析算法为：

对二次仿真回路以回路为单元进行拓扑分析，并在初始化时，对二次仿真回路做一次全局计算；当二次仿真回路发生扰动时，只针对发生扰动的回路单元进行计算。

所述仿真库模块还设置有模拟万用表，所述模拟万用表用于接入二次仿真回路中，以测量任意的电位，并作出分析。

所述图纸管理模块具有Web发布功能，被封装成标准的免费插件，下载安装后可集成在移动终端上，用户可免费无限次下载使用。

所述二次仿真回路会根据其不同的工作状态会有不同的颜色显示

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

1、本系统的采用最新Visual Graph Window作为软件的开发工具，系统运行更加安全可靠。

2、将图纸数据存储在数据库独立表中进行管理，废除了软件物理文件的管理方式，图纸的保密性更强了，且管理更加安全。

3、流程设计更加灵活、更加符合用户的需要。系统将图纸入库流程和图纸修改流程融合在一起，均存储于数据库模块中。入库图纸流程方便初次使用时批量导入图库中，而图纸的修改流程则是解决了长期图纸修改过程中图纸的维护流程。

4、具备多种形式下图纸的查询功能。本系统结合当前实际情况，采用变电站、电压等级、设备名称、装置型号、图纸类型等多个条件进行查询。由于采用了数据库搜索技术，图纸的查询搜索功能更加迅速，更加实用和易用。

5、图纸具有Web发布功能，被封装成标准的免费插件，下载安装后可集成在移动终端上，用户可免费无限次下载使用，不需购买。

附图说明

图1为本发明实施例提供的具有仿真功能的图纸档案系统的组成示意；

图2为本系统的应用效果图；

图3为快速回路计算的转换示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例：

本系统采用面向对象的技术，在windows环境下使用，以Visual Graph Window作为软件的开发工具，将变电站的每一个二次设备以图元的形式进行转化，同时还可以在图元之间相互跳转。检修人员只需采用鼠标点击需要选择的二次回路，本系统可以直接跳转至与该图元相连的设备，另一方面当变电站进行技改或者二次回路修改时，只需修改其中变化的图元就可以更新完所有的图库

具体地，参阅图1所示，本实施例提供的具有仿真功能的图纸档案系统主要包括绘图工具模块1、仿真库模块2、数据库模块3、图库模块4以及图纸管理模块5。

其中，由于变电站的二次设备包括保护装置、测控装置、电度表、录波装置。真实的二次回路元件基本可以抽象为端子、导线、触点、继电器、二极管、电阻六种，在构建的图库时首先定义了这六种基本元件模板，模板定义了该类元件最基本的一组属性。也就是说，在初始状态时，图库模块将存储定义有上述的六种基本元件模块，因此所有的图库二次回路元件都可以从这6种模板派生或者直接用模板定义。

以端子类模板定义为例。其中电阻、当前及初始连接状态、当前异常状态元件的物理属性，两端节点等拓扑属性，均服务于仿真的需要，为仿真系统呈现一个真实的二次回路状态。而颜色、所在图纸名称、元件简介则是为了方便查找相关回路。

当建好模型后，形成二次仿真回路。其中回路分别是电流回路、电压回路、信号回路、保护开入回路、保护开出回路。试验人员采用预先设定好的逻辑关系，通过定位追踪的方法，当查询到其中一根线的端子号与他相连的端子号是相同的名称时，点击鼠标对这根线进行跟踪，查到本条支路的上一端子在何处，点击该支路的出现端就可以查询到改线的流出位置。

当图库中的相关回路发生修改时，在图库的开发模式下，可以采用修改相连的这根线的命名就可以追踪这根线的流向，并将修改后的图形保存在图库中。

具体地，上述的绘图工具模块完成本仿真系统的可视化图形编辑，将需要绘制的图形分解成图元，各种图元以控件的方式置于工具箱内，制图时选中相应图元，在编辑窗口进行绘图，整个绘图过程中是可视，考虑到图元的数量较多，还将图元进行了归纳，把可以合并的图元进行合并，通过选不同参数加以区别。各种图元根据各自的属性如坐标、颜色、功能、元件状态加以区分，如此，当将二次回路绘制完成后，二次回路的仿真主要体现在回路的智能着色，借助动态的智能着色功能，现场人员可以通过显示的几条典型回路，随着仿真通过鼠标点击单步着色，通过智能着色可以直观看到自己选择的回路，当进行模拟仿真时，如果某一个回路出现二次回路异常时，系统可以根据二次元件的动作顺序依次着色突变，方便检修人员理解，具体如图2所示。

同时，由于二次系统图的元件多，图形复杂且数量较大。所以开发出的绘图工具必须简捷、快速、使用方便等特点，本绘图工具模块具有如下的特点。

1、用户可以采用点击鼠标来选择工具箱中的图形与元件，相似的图元可以通能够过改变参数加以确定，而且系统默认图元初始大小与图纸上的元件大小应该要一致。

2、能够采用常用的剪切、复制、粘贴、恢复等编辑功能，对于选中的图形具有整体移动的功能，当移动时选中的图形能够一起跟随鼠标移动，方便用户操作。

3、为了加快图形的编辑，每个元件必须设定相应的状态参数，允许用户进行设置，如文字、角度、颜色、线条、填充等。

4、提供了拉伸图形元素及对图形的放大缩小功能，用户选择中的图形元素可向四个方向进行伸缩；对选中的图形块进行整放大、缩小，并可以对放大缩小的图形进行文件存储。

而数据库模块则是将系统的图形数据通过数据库文件的形式进行存储，图形中的每一个图元为一个记录，显示图形的过程即为数据扫描的过程，这种存储图形的方法具有存储量小和编程简单等特点，而且容易实现和其他应用程序的接口。数据库的设计是整个系统的设计核心，因为数据库结构将直接影响应用程序的组织。本系统在数据库的设计过程中采用将电流电压定义为红色，远动信号、录波信号定义为绿色，失灵启动定义为黄色。

仿真库模块则是基于绘图工具及数据库模块延伸出来。仿真库集成了线路保护及元件保护。正常运行时，保护装置未进入启动状态。当保护装置出现某一相电流增大时，同时该采样值大于保护定值，保护装置将启动，会进入故障计算程序中。若该故障经过计算满足跳闸，则将会发出跳闸命令。同时该仿真系统具有二次回路缺陷的查找和定位功能。

同时，本系统还设置一模拟万用表，提供典型的档位，检修人员在使用的过程中，通过点击鼠标将虚拟的万用表接入仿真回路中，可以测量任意的电位，并作出分析。同时该仿真库模块也具有故障过程的动作重演。电网系统发生扰动时，二次系统往往会出现一系列的元件动作，而这一系列的状态变化多在毫秒级时间段内完成。

具体地，该模拟万用表由表头、测量电路及转换开关等三个主要部分组成。

表头是灵敏电流计。表头上的表盘印有多种符号，刻度线和数值。符号A一V一Ω表示这只电表是可以测量电流、电压和电阻的多用表。表盘上印有多条刻度线，其中右端标有“Ω”的是电阻刻度线，其右端为零，左端为∞，刻度值分布是不均匀的。符号“－”或“DC”表示直流，“～”或“AC”表示交流，“～”表示交流和直流共用的刻度线。

选择开关。万用表的选择开关是一个多档位的旋转开关。用来选择测量项目和量程。

转换开关。其作用是用来选择各种不同的测量线路，以满足不同种类和不同量程的测量要求。转换开关一般是一个圆形拨盘，在其周围分别标有功能和量程。

拟万用表的原理：数字万用表的测量过程由转换电路将被测量转换成直流电压信号，再由模/数(A/D)转换器将电压模拟量转换成数字量，然后通过电子计数器计数，最后把测量结果用数字直接显示在显示屏上。

数字直流电压表A/D转换器将随时间连续变化的模拟电压量变换成数字量，再由电子计数器对数字量进行计数得到测量结果，再由译码显示电路将测量结果显示出来。逻辑控制电路控制电路的协调工作，在时钟的作用下按顺序完成整个测量过程。

提供典型的档位，检修人员在使用的过程中，通过将红黑两支表笔放置到二次回路可测量的任意两点，系统可根据两支表笔的位置通过快速回路分析算法计算出测量结果数据并按当前档位换算成显示数值显示在虚拟的万用表表盘上。

同时，由于从CAD、PDF转换过来的图纸，虽然保存了图纸的绘图风格及完整性，但是图中元件为静态图元，所以需要将上述图纸转换为动态图纸。一般情况下，在一套图纸内某一元件的图符都是相同的，或者相似的，因此可根据指定元件的外观在全部图纸里搜索，凡是与该元件外观类似度较高的均自动替换成指定模型。以常闭触点为例，一般横向为5个长度，纵向3个长度，逆时针偏离X轴负方向40度的一根线段。

自动定义元件属性。通常绘图时，大部分元件名称都在元件旁边比较固定的位置。基于这个明显特征，系统在自定义属性时，搜索元件周围的文本，并将该文本与图纸别名相结合生成元件唯一id，如果在自动搜索定义的过程中遇到同一张图纸上出现相同的id，则系统默认在id后按照照顺序加上数字编号。

快速回路计算过程。本系统采用一种新的快速分析方法，该方法利用二次回路拓扑等特点，以回路为单元进行拓扑分析，直接化简回路，最后只需计算一个简单的电阻回路即可。通过变电站二次回路可以发现，大部分回路全都是并联在正负两条小母线之间的回路，回路与回路之间没有联系，因此可以考虑单个回路为单元进行分析。通过观察单个回路可以发现，一是大多数在正负母之间只有一条主要的通路，其他的均并联在这条支支路上。二是电阻元件比较少，可忽略电阻的端子、接点等元件众多。因此可以借助深度优先搜素方法先形成以回路为单元的拓扑数据，通过开路判断、短路判断、△/Y转换，并联简化等，可以得到一条从正母至负母线简单的电阻回路。

从正母线至负母线只有一条主回路0,该主路上并联了两条支路1、2，支路1上又并联了一条支路3.按从短到长的顺序将并联支路合并，例如图中将3合并到1得到1’，将2合并到0得到0’，再将1’合并到0’得到0”,0”即为一条从正母到负母的无分支回路。如遇到类似桥接等无法直接合并的，可以通过三角变换，最终可以转换至如图3所示的模型。

一般在电力系统发生扰动时，一般只出现开关变位、保护动作，但只有部分回路发生状态变位，而其他回路保持不变。因此在对回路单元进行计算时，仿真系统只需在初始化时做一次二次回路全局计算，而在一次设备或二次设备发生故障时，计算相关的几条二次回路即可，从而略去了大部分不需要的分析计算，提高了效率。

由此可知，本系统与现有技术相比，具有如下的技术优势：

1、本系统的采用最新Visual Graph Window作为软件的开发工具，系统运行更加安全可靠。

2、将图纸数据存储在数据库独立表中进行管理，废除了软件物理文件的管理方式，图纸的保密性更强了，且管理更加安全。

3、流程设计更加灵活、更加符合用户的需要。系统将图纸入库流程和图纸修改流程融合在一起。入库图纸流程方便初次使用时批量导入图库中，而图纸的修改流程则是解决了长期图纸修改过程中图纸的维护流程。

4、具备多种形式下图纸的查询功能。本系统结合当前实际情况，采用变电站、电压等级、设备名称、装置型号、图纸类型等多个条件进行查询。由于采用了数据库搜索技术，图纸的查询搜索功能更加迅速，更加实用和易用。

5、图纸具有Web发布功能，被封装成标准的免费插件，下载安装后可集成在移动终端上，用户可免费无限次下载使用，不需购买。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种具有仿真功能的图纸档案系统，其特征在于，包括图库模块、绘图工具模块、数据库模块、仿真库模块以及图纸管理模块；其中，

所述图库模块定义存储有端子、导线、触点、继电器、二极管、电阻六种基本元件模板；

所述绘图工具模块用于根据上述的六种基本元件模块绘制二次仿真回路或者元件以及用于对数据库中所存储图形文件进行编辑；并采用可视化图形编辑方法，将需要的绘制的图形分解成图元，各种图元以控件的方式置于工具箱内，制图时选中相应图元，在编辑窗口进行绘图；

所述数据库模块用于将绘图工具模块所绘制出来的图形或者是编辑后的图形以数据库文件的形式进行存储，；

所述仿真库模块融合了变电站常见的故障，并采用二次回路图形自动化建模方法和快速二次回路分析算法，以实现二次回路仿真的搭建和二次回路仿真测量结果计算；

所述图纸管理模块用于对数据库模块所存储的图形文件进行分类归档、查询搜索、下载管理。

2.如权利要求1所述的具有仿真功能的图纸档案系统，其特征在于，所述二次回路图形自动化建模方法包括：

对绘图工具模块所绘制出来的图纸，或是CAD、PDF转换过来的图纸转换为动态图纸，并对动态图纸进行自定义属性，以实现快速查找。

3.如权利要求1或2所述的具有仿真功能的图纸档案系统，其特征在于，所述快速二次回路分析算法为：

对二次仿真回路以回路为单元进行拓扑分析，并在初始化时，对二次仿真回路做一次全局计算；当二次仿真回路发生扰动时，只针对发生扰动的回路单元进行计算。

4.如权利要求3所述的具有仿真功能的图纸档案系统，其特征在于，所述仿真库模块还设置有模拟万用表，所述模拟万用表用于接入二次仿真回路中，以测量任意的电位，并作出分析。

5.如权利要求1所述的具有仿真功能的图纸档案系统，其特征在于，所述图纸管理模块具有Web发布功能，被封装成标准的免费插件，下载安装后能集成在移动终端上。

6.如权利要求1所述的具有仿真功能的图纸档案系统，其特征在于，所述二次仿真回路会根据其不同的工作状态会有不同的颜色显示。