CN111881325A - 一种智能变电站多功能继电保护检测分析仪 - Google Patents
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Abstract
一种智能变电站多功能继电保护检测分析仪,涉及变电设备检修领域,开始→解析出对应的IED\LD\数据集或输入(INPUTS)→IED存在是否→是→LD存在是否→是→数据集或输入(INPUTS)存在是否→是→将数据放入对应的数据集或输入(INPUTS)的端子列表中→结束;IED存在是否→否→新建IED对应的对象,LD存在是否→否→新建LD对应的对象,数据集或输入(INPUTS)存在是否→否→新建数据集或输入(INPUTS)对应的对象→将数据放入对应的数据集或输入(INPUTS)的端子列表中→结束。本发明的有益效果:本发明能够实现高可视化方式展示站内物理设备实际连接与逻辑连接;建立光功率测试机制,对近端及远端进行光衰减测试及功率测试;能够实现报文实时侦听、解析及模拟功能;建立常用继电保护实验与检测功能,达到高效检修效果。
Description
技术领域
本发明涉及变电设备监测分析技术领域,特别是涉及一种智能变电站多功能继电保护检测分析仪。
背景技术
智能变电站的引入,给传统的变电站技术带来很多技术上的突破,同时信息的数字化给智能变电站建设和运维提出了一些新的课题;随着智能变电站信息的网络化,传统的连接、端子变的看不见、摸不着;现有的报文记录类产品和方案缺乏将智能变电站中所使用的IED间的配置关系用高可视化的方式进行展现的手段;一般的报文记录及分析手段也无法把通信过程中的一些控制指令、关键事件,通过高可视化的方法进行动态展现;从而给技术人员,尤其是具有传统变电站运检经验背景的技术人员带来很多理解、操作、故障分析定位等方面的困难;本项目研究基于SCD变电站模型的快速解析的方法和基于解析结果的海量通信数据快速对象化分类、关联、存储和分析的算法及实现;研究和实现基于SCD模型和实例的二次设备、设备的物理连接、虚拟二次连接及回路的自动化高可视化图形表现;同时能对智能变电站中发生的重要事件以高可视化的方法动态展现;调测平台的建立可以帮助变电站运行及维护人员迅速找出通信或控制信号中的故障和隐患、对二次系统的操作及事件进行快速可靠的分析,从而大幅度提高现场调试效率及运维水平。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种智能变电站多功能继电保护检测分析仪,其特征在于:开始→解析出对应的IED\LD\数据集或输入(INPUTS) →IED存在是否→是→LD存在是否→是→数据集或输入(INPUTS)存在是否→是→将数据放入对应的数据集或输入(INPUTS)的端子列表中→结束;IED存在是否→否→新建IED对应的对象,LD存在是否→否→新建LD对应的对象,数据集或输入(INPUTS)存在是否
→否→新建数据集或输入(INPUTS)对应的对象→将数据放入对应的数据集或输入(INPUTS)的端子列表中→结束。
具体的算法为遵循GRAPHML标准,生成具体连接端子的图。
具体的算法为展示程序以生成的GRAPHML文件为数据源,进行图的解析。
其方法为目标智能变电站IEC 61850 SCD配置文件的快速解析,并由其建立系统内部的二次设备IED、数据集、虚通道、虚回路等各类复杂的逻辑模块及其关联关系,针对上述模型关系,同时对站内实际部署的二次设备名称进行智能解析、匹配,实现高可视化多图层自动成图。
SCD模型快速解析原理
快速的XML超大文件解析和基于图论的关联搜索的软件算法
基于此,可以进行针对智能变电站IEC61850 SCD配置文件的快速解析,及根据解析结果,建立起系统内部的二次设备IED、数据集、虚通道、虚回路等各类复杂的逻辑模块及其关联关系,形成系统内部的快速搜索索引,为后续调试分析工作所需要的海量实时数据分析提供模型基础;
根据图论的拓扑理论,变电站的主接线图可抽象为拓扑图,其中,N为变电站内结点的集合;B(s(t))为开关元件在t 时刻的状态向量。对于不同接线方式的拓扑图G,可用相应的结点–开关关联矩阵M来表示其拓扑结构,M 的元素可定义为图 3所示的3/2 母线接线方式为例,其通用的结点–开关关联矩阵为将站内相互连通的结点分组编号后即映射为电网拓扑的结点。电网拓扑跟踪算法从系统等效电源点开始对电网结点进行搜索,以递增顺序进行电网结点和支路自动编号。同时辨识电网可分为多少个子电气岛,计算每个子电气岛的结点数量,并为每个结点设置不同的电气岛标志。在搜索过程中为电网的每个结点形成不同的支路链表,设定结点树的树枝、链枝支路,最终形成电气岛的初始结点树,实现关联搜索。
JAXB技术原理
JAXB(Java Architecture for XML Binding, Java XML 绑定架构) 是一个业界的标准,是一项可以根据XML Schema产生Java类的技术。该技术可以提供将XML实例文档反向生成Java对象树的方法,并能将Java对象树的内容重新写到XML实例文档。从另一方面来讲,JAXB提供了快速而简便的方法将XML模式绑定到Java表示,从而使得Java开发者在Java应用程序中能方便加载XML数据,并以XML文件作为数据存储方式。
JAXB技术的优势简单易用:JAXB技术中XML绑定的JAVA框架提供了一种简单而且方便的方法映射XML模型到JAVA类,所以开发人员不用深入了解XML就可以在他们的JAVA程序就处理XML数据。
维护性好:当产品需要更新,或是数据模型需要改变时,只需要重新定义Schema,然后让JAXB重新生成对XML文档进行操纵的类,使得应用程序具有很好的维护性。
数据兼容性:进行版本更新时,往往要考虑兼容性问题。由于使用了XML作为数据交换的格式,只需要提供XSLT的模板就能将原有的数据格式自动转换成新版本的格式。除此以外,还可以将XML表示的图形数据文件任意转换成其他标准的CAD 数据格式。
较好的性能:JAXB在运行时在大部分时间中都是直接操纵内存中的Java对象,只有在读取和存储文件的时候才会与XML文件进行IO操作。
JAXB 技术进行数据绑定
JAXB编译器绑定一个XML模型到一组Java类。一个XML模型就是一个XML文档用于描述在一个特定类型XML文档中指定的元素和属性。XML模型描述是非常的严格的,可以包括诸如一列对象所允许的元素个数,可选,必选属性等等这样的细节。
Schema用于描述和规范XML文档的逻辑结构的一种语言,它最大的作用就是验证XML文件逻辑结构的正确性。可以理解成与DTD(文档类型定义)功能差不多,但是Schema在当前的WEB开发环境下优越很多。因为它本身就是一个有效的XML文档,因而可以更直观地了解XML的结构。除此之外,Schema支持命名空间,内置多种简单和复杂的数据类型,并支持自定义数据类型。如图 3:
命令行工具XJC用于运行JAXB编译器。为了按照自定的模式运行JAXB编译器,运行命令时可以根据需要求改变命令的参数。例:
xjc Schema文件参数这将产生一组用JAXB注释符注释的JAVA类。一些比较有用的可选项描述如下:
o -d <dir>:把生成的文件存入这个目录。
o -p <package>:把生成的文件存入这个包。
o -nv:不要对输入模式进行严格的验证。
o -classpath <arg>:如果有必要的话,指定classpath。
o -readOnly:如果你的操作系统支持这个的话,生成只读源代码文件。
(3)实现简单marshal和unmarshal静态方法
在实现数据绑定过后,就可以根据主要绑定框架包javax.xml.bind提供的三个核心功能编组(marshal)、反编组(unmarshal)和验证(Validator)对XML 文件进行操作。JAXBContext类是Java应用程序到JAXB框架的入口点。JAXBContext实例为编组、反编组和验证操作使用的JAXB 实现将XML 元素名绑定到Java内容接口。JAXBContext提供了一个抽象,该抽象可以管理实现反编组、编组和验证操作必要的XML/Java绑定信息。客户端应用程序通过newInstance方法得到该类的新实例。代码如下:
JAXBContext jaxbContext=JAXBContext.newInstance“( 数据帮定生成Java 类的位置”);
javax.xml.bind包中的Marshaller类使得客户端应用程序能够将Java内容树转换成XML 数据。编组一个使用工厂方法人为创建的内容树和反编组操作得到的内容树之间没有什么区别。客户端能够将Java 内容树编组回到java.io.OutputStream 或java.io.Writer的XML数据中。
通过已编组的数据流生成一个XML文件,代码如下:
Marshaller marshaller=jc.createMarshaller();
marshaller.marshal(数据流,new FileOutputStream“( 文件名“);
能够将XML数据转换成Java内容对象树。模式的unmarshal方法(在命名空间内)允许将模式中声明的任何全局XML元素反编组成实例文档的根,如图 4所示。
简单的读取一个XML文件,代码如下:
Unmarshaller u=jc.createUnmarshaller();
JAXBElement 数据流 =(JAXBElement) u.unmarshal(new FileInputStream(”文件名“);
VTD-XML技术原理
VTD-XML是一种无提取的XML解析方法,它较好的解决了DOM占用内存过大的缺点,并且还提供了快速的解析与遍历、对XPath的支持和增量更新等特性。VTD-XML是一个开源项目,目前有Java、C两种平台支持。
为了实现non-extractive(非提取)这个目的,它将原XML文件原封不动的以二进制的方式读进内存,连解码都不做,然后在这个二进制byte数组上解析每个 element的位置并把一些信息记录下来,这种记录就被成为VTD(Virtual Token Descriptor,虚拟令牌描述符)。
之后的遍历操作便在这些保存下来的记录上进行,如果需要提取XML内容就利用记录中的位置等 信息在原始byte数组上进行解码并返回字符串。
VTD结构描述
VTD是一个64bits定长的数值类型,记录了每个元素的起始位置(offset),长度(length),深度(depth)以及令牌(元素标签)的类型(type)等信息。
如图 5,表示了每个元素的位置及类型信息,对Xml的所有操作都是基于这个数据结构。
图6表示了VTD目前所支持的所有元素的类型(12种):
查询与更新
如果需要提取XML内容,就查找VTD数组,利用VTD记录中的位置等信息在原始比特数组上进行解码并返回字符串。
而且VTD-XML还可以高效的实现增量更新,例如,如果想在一个大型XML文档中找出一个节点元素并删除它,那么只需要找到这个元素的VTD,将这个VTD从VTD数组中删除,然后再利用所有的VTD写出到另一个二进制数组中就可以了,这就是所谓增量更新。这个过程实际上就是一个二进制数组的拷贝过程,其效率是非常高的。
图7是三种主要的XML解析的相关功能及性能比较:
SCD模型快速数据处理的技术方案
智能变电站配置文件SCD的通过VTD进行解析,并将解析的所有内容存储到临时的内存数据库中,根据解析后的元素类别放到不同的表结构中,作为分析用的基础数据。分析过程是通过从内存数据库中提取相关数据,并查找相关的数据进行关联分析,最终形成智能变电站IED之间的关联关系和IED下的虚段子列表以及虚通道信息。
具体步骤如下:
读取SCD文件
VTD将SCD文件以二进制方式读入内存中,并记录下每个节点的位置信息。
解析SCD文件
解析进程将通过VTD对配置文件中的不同类型信息进行解析,根据位置信息读取出内容,最终保存到临时的内存数据库中。
解析结果智能分析
配置文件的所有内容都解析完毕并存储到内存数据库中后,再通过多线程遍历内存数据库中的数据,并根据分析属性找到关联信息,最后将分析后的结果记录到业务数据库中。
可视化呈现
分析结果通过可视化工具最终呈现到页面,展示出相关属性信息和关联关系,主要通过SVG展示网络图和JUNG展示逻辑图。
配置文件解析分析流程如图8:
SCD文件组成部分说明:
SCL语言
SCL(Substation Configuration description Language) 变电站配置描述语言,基于扩展标记语言XML(Extensible Markup Language XML)1.0版。专门用以描述变电站智能电子设备IED的配置情况。
该语言依据IEC61850标准之第5和第7部分描述智能电子设备IED的配置和通信系统。描述了变电站自动化系统和变电站(开关场)本身的相对关系,也描述了在应用层上开关场拓扑本身和配置在智能电子设备IED上的变电站自动化功能(逻辑节点)的相对关系。
变电站智能电子设备配置语言SCL 主要目的是允许不同厂家的配置工具和系统配置工具间可互操作地交换系统配置数据。允许将智能电子设备IED配置的描述传输给通信和应用系统工具,允许以某种兼容的方式将整个系统的配置描述传递给智能电子设备IED的配置工具。
SCL对象模型
SCL对象模型,是对SCL语言描述的模型的一个总称。在SCL范畴内,SCL模型包含以下内容:
一次系统结构:描述了系统使用哪些一次功能设备,设备之间的连接关系,规定了所有开关在系统中所发挥的作用。
通信系统:描述了IED设备具体通过哪些访问点接入网络的,描述了所有IED是如何组网(子网)的。
应用层通信:描述了如何将自身数据对象组成数据集、提供哪些服务、发送哪些数据集、响应哪些其他IED的数据输入。
每个IED:描述每一个IED配置了哪些逻辑设备,每个逻辑设备拥有哪些不同类型的逻辑节点,发送哪些报告,及报告的内容。
实例的逻辑节点(LN)类定义∶定义实例化的LNType,它包含实际可用的数据对象(DO)和服务。
一方面描述实例的逻辑节点之间关系(和主IED的关系),另一方面描述开关场(功能)各部分之间关系。
图 9为SCL对象模型结构图。从图中可以看出逻辑节点(LN,LNode)是转换对象,它将各个基本对象层结合在一起,用于连接不同结构类型。这意味着:逻辑节点作为产品,在开关场的功能范围内有功能特征,在变电站自动化系统范围内有通信特征。
SCL文件简介
SCL文件用于在可能来自不同制造商的不同工具间交换配置数据。对SCL数据交换,至少有四种目的。因此,对于工具间的数据交换,存在四种类型SCL文件要加以区别。文件通过文件后缀名加以区分。此外,每个文件的内容应符合SCL语言规则。每个文件应编有文件的版本号和修订号,以区分同一文件的不同版本。这意味着每个工具必须保留最后发出文件的版本号和修订号信息,或读回现有最终文件,确定其版本。
要区分下述SCL文件类型∶
ICD文件
用于从IED配置器工具到系统配置工具的数据交换。描述了IED的能力。为描述IED的全部能力,确切地包含一个IED段,IED的名称是临时性的。含有所需数据类型模板,包含逻辑节点类型规定,还可能有可选变电站段落,此处变电站的名称也必须是临时性的。若定义了变电站,与一次设备绑定的逻辑节点实例标识预先规定的功能。使用该IED的任何变电站必须配一个合适的变电站拓扑部分。文件中,可能有一段可选通信段落,规定IED可能的缺省地址。
SSD文件
用于系统规范工具到系统配置工具的数据交换。该文件描述变电站主接线和所要求的逻辑节点。其内容应有变电站描述段落、所需数据类型模板和逻辑节点类型规定。若分配给变电站段落的逻辑节点还没有分配给IED,IED名称引用应为“NONE”。若变电站段落中的逻辑节点没有与IED绑定,也没有规定的逻辑节点类型,则仅对该逻辑节点的必备部分加以详细说明。若变电站自动化系统部分已知,在IED和通信段落中可选择性的包含这部分。
SCD文件
用于从系统配置工具到IED配置器工具的数据交换。这个文件包含了全部IED、通信配置段和变电站描述段落内容。
CID文件
用于IED配置工具到IED的数据交换。描述项目中一个实例化IED设备。通信段落中含有该IED的当前地址。可能包含与该IED相关的变电站段落且应具有根据项目特定的名称所赋予的名字。这是一个SCD文件,有关该IED应知道从SCD文件中可能摘取什么内容。
并非所有上述提及到的IED和变电站名称限制能够在XML模式中描述。符合IEC61850标准的服务功能的IED设备应该有ICD文件配套,或者应配套一个能产生ICD文件的工具,并应能分别使用由能使用SCD文件的工具伴随的SCD文件,在ICD文件声明的限制内,配置该SCD文件中IED的通信部分。
变电站模型
变电站模型是基于变电站功能结构的对象分层。尽管每个对象都是自包含的,但其引用命名是由其在层次结构中的位置派生的。因为逻辑节点执行整个变电站环境下的功能,故它们可作为功能对象附属于每个站级功能能层。一般的,开关控制逻辑节点附属于开关设备,测量逻辑节点附属于提供测量值的间隔,而与变压器有的关逻辑节点附属于相应的变压器。
变电站模型用于:
将逻辑节点、逻辑节点的功能与变电站功能形成关联。
从变电站结构中派生逻辑节点的功能命名。
在SCL模型中使用了以下变电站功能对象(按分层次序):
变电站(Substation):标识整个变电站的对象。
电压等级:可标识的,电气上连接具有同一电压等级的变电站部分。
间隔(bay):某一电压等级内开关场的一个可标识部分或子功能。
设备(Device):开关场内的设备。如断路器、隔离开关、电压互感器、变压器线圈等。用开关场的单线图就可以表示这些一次设备的电气连接。由连接节点对象建模这些连接。这样,每个一次设备在其端点,含有对其连接的连接节点的引用。一般在单线图上,一次设备连接一个或两个端点。
子设备(Subdevice) :一次设备的一部分,特别是三相设备的一相;
连接节点(ConNode):连接节点对象连接不同的一次设备,典型的连接节点有:在间隔内的连接节点、连接相同电压等级几个间隔的母线、连接不同变电站多个间隔的线路。
产品(IED)模型
产品由硬件和软件两部分构成,实现开关场的功能。就产品而言,SCL的范畴仅涉及组成变电站自动化系统的硬件设备,称为智能电子设备IED,限于对它们建模。作为产品的一次设备不包含在SCL范畴之中,仅就一次设备的功能,通过变电站结构建模,以达到功能命名的目的。
智能电子设备(IED):变电站自动化系统设备,通过逻辑节点执行变电站自动化功能。在变电站自动化系统中,智能化电子设备IED一般通过通信系统与其它的智能电子设备IED进行通信。通信系统中访问点对象形成智能电子设备IED与通信系统网络(子网)的连接。
服务器(Server):IED的通信实体。它允许通信系统通过访问点,对服务器中逻辑设备和逻辑结点的数据进行访问。
逻辑设备(LDevice):包含在IED的服务器中的逻辑设备,实现对应的功能。
逻辑节点(LNode):逻辑节点包含在IED的逻辑设备中。逻辑节点包含其它逻辑节点请求的数据对象(DO),逻辑节点需要其它逻辑节点的数据对象以完成自身功能。提供的数据对象在SCL中定义,需要的数据对象由功能实现决定,由设计系统的工程师使用SCL配置工具分别设置。SCL允许对数据对象进行描述,从而可以对逻辑节点间数据层面上的数据流建模。
数据对象(DO):包含在逻辑节点LN内,用于通信的数据结构模型。
通信系统模型
通信系统模型和其它模型相比,是非分层结构模型。它借助访问点跨过子网和IED对可能的逻辑连接建模。子网在此仅被视为访问点之间的一个连接节点,并不是一个物理结构。IED 的逻辑设备通过访问点连接到子网。访问点可能是一个物理口或是IED 的一个逻辑地址(服务器)。客户逻辑节点利用访问点的地址属性与包含在别的IED中的服务器建立关联。
虽然子网只建模了可能的逻辑连接模型,但通过合适的子网和访问点命名,以及访问点和(一个或多个)物理访问点的关系可以建立物理结构的相互关联。通信系统的物理结构描述和维护不在SCL核心范围内。
子网:访问点间直接(链路层)通信的连接节点。在网桥层可包含路由器,但不在网络层。所有连接到同一子网上的访问点可以与在同一子网上的所有其他访问点用同一协议相互通信。用于此处的子网是逻辑概念。带不同高层网络通信协议的一些逻辑子网可用在同一物理总线上,使得在同一物理层上可以混合使用高层网络通信协议。
访问点:IED的逻辑设备与子网的通信访问点。在这个逻辑建模层面上,一个逻辑设备和子网最多只能有一个连接(冗余的原因除外)。一个访问点可服务几个逻辑设备。逻辑设备中逻辑节点作为客户,可使用多个访问点连接不同的子网。例如:一个开关控制器逻辑节点可作为客户从过程子网获取数据,同时作为服务器向间隔内子网提供数据。访问点可由服务器、客户或两者所用。同一访问点可支持不同物理访问端口,如以太网连接和基于PPP串行连接,连接到同一高层网络通信协议的访问点和服务器。
SCD模型快速数据处理应用展示
运用了快速的XML超大文件解析和基于图论的关联搜索的软件算法、JAXB技术、VTD-XML技术,及运用以上所介绍的解析方案可实现对SCD模型的快速解析,解析时间截图如下:
SCD模型自动成图与可视化
SCD模型的高可视化自动成图的原理
针对复杂逻辑连接关系的自动成图的软件实现方法,在一些新兴领域,如互联网社交网络和网络地图服务等,已得到了充分的验证和很好的实践。但在电力系统领域,还较少有成功的运用。在本项目中,我们采用关联图论理论和基于SVG(Scalable Vector Graphics)的计算机图形学的技术方法为基础,重点研究了基于智能站模型的二次系统物理及逻辑连接的高可视化自动成图的系列方法和具体软件实现技术;
SVG 是W3C 组织发布的一种开放标准的文本式矢量图形描述语言,基于XML 的特性使其适合作为异构系统间图形交换的载体。以其良好的可扩充性、更利于检索、减少网络流量、互操作性和重用性等特点,国际电工委员会已将SVG 确定为图形交换的标准格式。图模一体化技术在电网自动化领域得到了很好的应用,其核心思想是利用图形生成设备模型和拓扑结构,使图形和数据库相互对应。图形信息以SVG方式存储和传输时,用户通过解析、过滤SVG 文档获得自己感兴趣的图形信息,并能够根据应用需要形成新的SVG 图形,如由电力主接线图形成实时监控、潮流分析、培训仿真等不同应用所需要的图形。在电网故障定位、隔离与恢复系统中,需要完成对电网结构的图形化描述,生成拓扑矩阵,根据拓扑矩阵,实现电网的故障定位、隔离、恢复与校核、电网着色等功能。
SCD模型的高可视化自动成图技术方案
网络连接图
网络连接图用于表达设备与网络的连接信息。利用SVG(可缩放矢量图形ScalableVector Graphics)技术,可以将SCD文件中的通讯节点(COMMUNICATION)下的内容,以图形的方式将变电站网络拓扑结构展现出来。
首先将IED自动划归不同电压等级之下,然后根据电压等级,按不同的间隔分组。根据间隔宽度,及间隔的数量,确定一行中能放置多少个间隔。在一个间隔内,根据IED的类型,依据IEC 61850规定的层级,将不同类型IED置于不同的层级上。
本项目利用Apache的Batik库来完成对SVG的解读,进而确定对应的设备在图上的位置,从而完成设备与网络的布局。对SVG的写入,采用DOM4j技术。
具体算法是:
访问解析结果,并将各个间隔及其对应的IED列表缓存起来。
在各个间隔内,按照IED的类型,将IED进行布局。每个间隔分为五行,从下向上依次是合并单元、智能终端、保护、测控、其它类型,布局完成后,将间隔的宽度记录下来。
根据间隔的宽度、数量、电压等级进行间隔的排列,原则是电压等级从高至低,并且尽量将整个图排列成一个正方形。
图形如图 10所示:
本发明的有益效果在于:
本发明能够实现高可视化方式展示站内物理设备实际连接与逻辑连接;建立光功率测试机制,对近端及远端进行光衰减测试及功率测试;能够实现报文实时侦听、解析及模拟功能;建立常用继电保护实验与检测功能,达到高效检修效果;快速的XML超大文件解析和基于图论的关联搜索的软件算法,基于模型关系的高可视化多图层自动成图机制,结合复杂二次系统交互事件的智能关联分析方法,基于光纤衰减量的光功率测试,针对IED交互报文的完备仿真能力。
附图说明
图1为本发明的逻辑模块示意图;
图2为 2/3母线接线方式;
图3为 JAXB数据绑定流程;
图4为marshal静态方法;
图5为VTD结构;
图6为 VTD数据类型;
图7为主要XML解析比较;
图8为配置文件解析流程图;
图9为SCL对象模型图;
图10为网络连接图。
五、具体实施方式
实施例1,一种智能变电站多功能继电保护检测分析仪,其特征在于:开始→解析出对应的IED\LD\数据集或输入(INPUTS) →IED存在是否→是→LD存在是否→是→数据集或输入(INPUTS)存在是否→是→将数据放入对应的数据集或输入(INPUTS)的端子列表中→结束;IED存在是否→否→新建IED对应的对象,LD存在是否→否→新建LD对应的对象,数据集或输入(INPUTS)存在是否→否→新建数据集或输入(INPUTS)对应的对象→将数据放入对应的数据集或输入(INPUTS)的端子列表中→结束。
具体的算法为遵循GRAPHML标准,生成具体连接端子的图。
具体的算法为展示程序以生成的GRAPHML文件为数据源,进行图的解析。
其方法为目标智能变电站IEC 61850 SCD配置文件的快速解析,并由其建立系统内部的二次设备IED、数据集、虚通道、虚回路等各类复杂的逻辑模块及其关联关系,针对上述模型关系,同时对站内实际部署的二次设备名称进行智能解析、匹配,实现高可视化多图层自动成图。
Claims (4)
1.一种智能变电站多功能继电保护检测分析仪,其特征在于:开始→解析出对应的IED\LD\数据集或输入(INPUTS) →IED存在是否→是→LD存在是否→是→数据集或输入(INPUTS)存在是否→是→将数据放入对应的数据集或输入(INPUTS)的端子列表中→结束;IED存在是否→否→新建IED对应的对象,LD存在是否→否→新建LD对应的对象,数据集或输入(INPUTS)存在是否→否→新建数据集或输入(INPUTS)对应的对象→将数据放入对应的数据集或输入(INPUTS)的端子列表中→结束。
2.根据权利要求1所述的一种智能变电站多功能继电保护检测分析仪,其特征在于:具体的算法为遵循GRAPHML标准,生成具体连接端子的图。
3.根据权利要求1所述的一种智能变电站多功能继电保护检测分析仪,其特征在于:展示程序以生成的GRAPHML文件为数据源,进行图的解析。
4.根据权利要求1所述的一种智能变电站多功能继电保护检测分析仪,其特征在于:其方法为目标智能变电站IEC 61850 SCD配置文件的快速解析,并由其建立系统内部的二次设备IED、数据集、虚通道、虚回路等各类复杂的逻辑模块及其关联关系,针对上述模型关系,同时对站内实际部署的二次设备名称进行智能解析、匹配,实现高可视化多图层自动成图。
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101706816A (zh) * | 2009-12-22 | 2010-05-12 | 广东电网公司电力科学研究院 | 一种数字化变电站模型检测方法 |
CN105429291A (zh) * | 2015-10-26 | 2016-03-23 | 山东网聪信息科技有限公司 | 智能变电站一次接线图和二次系统逻辑连接图的关联方法 |
CN110908962A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-03-24 | 南昌科晨电力试验研究有限公司 | 一种用于智能变电站scd模型快速数据处理方法 |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101706816A (zh) * | 2009-12-22 | 2010-05-12 | 广东电网公司电力科学研究院 | 一种数字化变电站模型检测方法 |
CN105429291A (zh) * | 2015-10-26 | 2016-03-23 | 山东网聪信息科技有限公司 | 智能变电站一次接线图和二次系统逻辑连接图的关联方法 |
CN110908962A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-03-24 | 南昌科晨电力试验研究有限公司 | 一种用于智能变电站scd模型快速数据处理方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112698584A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-23 | 长沙诺思谱瑞仪器有限公司 | 一种变电站一键顺控仿真测试方法、装置、设备及介质 |
CN112698584B (zh) * | 2020-12-29 | 2024-03-15 | 长沙诺思谱瑞仪器有限公司 | 一种变电站一键顺控仿真测试方法、装置、设备及介质 |
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