CN112949066B - 一种基于智能变电站逻辑模型提取二次信号回路方法 - Google Patents

一种基于智能变电站逻辑模型提取二次信号回路方法 Download PDF

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Abstract

一种基于智能变电站逻辑模型提取二次信号回路方法。提供了一种能够在复杂的二次设备连接中，通过缺陷信号名称便可高效地查询出相应二次回路，方便快速故障定位的基于智能变电站逻辑模型提取二次信号回路方法。包括以下步骤：S1、根据SCD、SPCD文件的结构化数据建立存储数据库表；S2、读取SCD、SPCD文件，通过dom4j将xml数据持久化到数据库表；S3、在SCD文件中根据信号名称查询发送装置、接收装置及接收端口；S4、接收SCD文件提供的接收装置、接收端口和发送装置进行SPCD动态解析；S5、合并电图和光缆网线图，形成完整的回路关系。本发明使得二次检修作业智能化，减少对人员经验和水平依赖程度，提高了工作效率。

Description

一种基于智能变电站逻辑模型提取二次信号回路方法
技术领域
本发明涉及电力系统，尤其涉及一种基于智能变电站逻辑模型提取二次信号回路方法。
背景技术
智能变电站自动化系统采用开放式分层分布结构，由“三层两网”构成，“三层”指站控层、间隔层、过程层，“两网”指站控层/间隔层网络、过程层网络。站控层/间隔层网络是间隔层和站控层设备之间的网络，实现站控层内部以及站控层和间隔层之间的数据传输，网络通信协议采用MMS，也称MMS网。过程层网络为GOOSE/SV网，是间隔层设备和过程层设备之间的网络，实现间隔层设备和过程层设备之间的数据传输。GOOSE网用于间隔层和过程层设备之间的状态与控制数据交换。SV网用于间隔层和过程层设备之间的采样值传输。
二次检修作为电网企业核心生产专业，日常主要负责变电站技改、扩建、维护、抢修及消缺等工作，是守护电网安全的“哨兵”。随着智能站推广应用，电缆由光纤替代，物理端子由虚拟端子替代，二次回路看不见、摸不着，定位物理故障点和执行检修安措难度均变得很大，使得二次检修消缺的开展仍需要人工翻阅大量资料，且严重依赖于经验长期积累和人员专业水平，面对变电站数量不断增加和智能化水平不断提升的新形势，二次检修业务开展面临极大挑战。
目前二次检修在缺陷信号处理的过程中，完全依靠CAD图纸进行，主要问题是一个完整的信号回路会分布在多个卷册的多张CAD图纸中，查找极不方便，且图纸不易保存，易丢失。
完整二次信号回路一般包括电回路、光纤回路和网线回路，目前基本实现光纤网络（过程层）自动绘制，现有技术中，还没有以缺陷信号名称为对象，实现完整的二次信号回路查询的方法。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种能够在复杂的二次设备连接中，通过缺陷信号名称便可高效地查询出相应二次回路，方便快速故障定位的基于智能变电站逻辑模型提取二次信号回路方法。
本发明的技术方案为：包括以下步骤：
S1、根据SCD、SPCD文件的结构化数据建立存储数据库表；
S2、读取SCD、SPCD文件，通过dom4j将xml数据持久化到数据库表；
S3、在SCD文件中根据信号名称查询发送装置、接收装置及接收端口；
S4、接收SCD文件提供的接收装置、接收端口和发送装置进行SPCD动态解析；
S5、合并电图和光缆网线图，形成完整的回路关系。
步骤S1包括：
标签名与表名对应；标签属性与数据库表字段对应；然后标签之间父子关系使用冗余外键字段表示。
步骤S2包括：
根据文件路径创建一个文件对象；
如果找不到文件，会抛出文件找不到异常；
将文件输入流加载到SAXReader，获得到Document对象；
通过Document获取到根节点信息，然后通过迭代可以获取到所有节点的信息Element；
通过Element可以获取到标签的值以及标签属性以及值；
然后将解析到的对象批量持久化到数据库表中。
步骤S3包括：
先查询出告警信号的地址；
根据告警信号地址去ExtRef中匹配接收信号的地址，ExtRef标签中的iedName为发送该告警信号的地址，ExtRef所在的父IED标签为该告警信号的接收装置；
通过上一步中获取到ExtRef中的intAddr，然后截取”:”前面的数据为接收装置的端口。
步骤S4包括：
首先，从SCD文件获取中间点、两个port和终点，网线端为监控主机A ；
然后，进行网线回路推导、电图解析和光缆解析。
所述网线回路推导包括：
1）、网线端推导到装置Switch交换机结束，通过监控主机为起点，从core和intcore标签作为关系切入点，找type为SJX类型的连接关系，推导过程按递归调用的形式进行检索，推导关系，直到找完所有的网线关系；
2）、中间装置从两侧推导，接网线端的推导到Switch交换机结束， 从中间装置为起点，从 core和intcore标签作为关系切入点，找type为SJX类型的连接关系，推导网线关系，推导过程按照递归调用的形式进行检索，最终合并结果，完成网线端的解析；
3）、中间装置从两侧推导，从接光缆端的两个port点为起点往后推导，到Switch交换机结束，从 core和intcore标签作为关系切入点，推导网线关系，推导过程按照递归调用的形式进行检索，并以交换机为结束点；
4）、终端装置无法确定port，往后找光缆连接的关系，一直推导到Switch交换机结束。
所述电图解析包括：
1）、回路绘制的入口为语音或文本形式的装置名称输入；
2）、根据名称匹配对应的port标签属性为usage的数据获取port；
3）、从端口左右两侧出发进行推导，找type为DL类型的连接关系；
4）、排版，以正级从左至右排列，通过中间装置两端推导，以正负极为终点，采用递归方法找出完整的电路回路关系，实现电回路的展示。
所述光缆解析包括：
1）、当ODF光配架存在分叉多个ODP光配架，SPCD文件会产生光配架多路的关系intcore标签；
在终端推导过程中，如果存在多个ODF分叉，依次迭代，直到找到Switch交换机为止，根据终端推导出的Switch交互机，做比对，如果相同则合并；
2）、当ODF光配架不经过Switch交换机时，需要从接收装置的接收端口一直推导到发送装置直到结束。
本发明在工作中，通过SCD、SPCD文件解析，数据存储以及二次信号回路数据提取，利用dom4j解析xml文件，将数据存储到postgre sql中，基于缺陷信号名称，根据数据之间的关系来实现相应信号回路的查询定位，使得二次检修作业智能化，减少对人员经验和水平依赖程度，提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明的流程图，
图2是网线关系推导图，
图3是从中间装置找网线关系推导图，
图4是从接收装置推导光缆图，
图5是发送装置推导光缆图，
图6是从中间装置端口A找电路关系推导流程图，
图7是从中间装置端口B找电路关系推导流程图，
图8是光缆解析处理图一，
图9是光缆解析处理图二，
图10是网络图的结构示意图，
图11是结果图的结构示意图。
具体实施方式
本发明如图1-11所示，包括以下步骤：
S1：根据SCD、SPCD文件的结构化数据建立存储数据库表；
其中，标签名与表名对应，比如标签<IED/>对应表tb_ied；
标签属性与数据库表字段对应，比如<IED name=”PL1101”/>中的name与tb_ied.name字段对应；
然后，标签之间父子关系使用冗余外键字段来表示，比如AccessPoint是IED里面的子标签，需要在tb_access_point表中创建冗余字段ied_id来与父标签IED进行关联。
S2：读取SCD、SPCD文件，通过dom4j将xml数据持久化到数据库表中；
具体包括：根据文件路径创建一个文件对象；
如果找不到文件，会抛出文件找不到异常；
将文件输入流加载到SAXReader，获得到Document对象；
通过Document获取到根节点信息，然后通过迭代可以获取到所有节点的信息Element；
通过Element可以获取到标签的值以及标签属性以及值；
然后将解析到的对象批量持久化到数据库表中。
S3：在SCD中根据信号名称查询发送装置，接收装置及接收端口；
具体包括：先查询出告警信号在哪些DOI标签出现过，同时tb_doi表中冗余了该告警信号的地址；
根据告警信号地址去ExtRef（外部信号索引）中匹配接收信号的地址，ExtRef标签中的iedName（智能装置名称）就是发送该告警信号的地址，ExtRef所在的父IED标签就是该告警信号的接收装置；
通过上一步中获取到ExtRef中的intAddr（内部地址），然后截取”:”前面的数据就是接收装置的端口。
S4：接收SCD文件提供的接收装置、接收端口和发送装置做SPCD动态解析；
首先，从scd文件获取，中间点（衔接网线端的装置名称）及两个port（约定在board标签的slot属性，和port标签的no属性，即X1-A）和终点（衔接电路信号的装置名称），网线端为监控主机A；
网线回路推导过程：
从三个端点出发进行推导，
1）网线端推导到装置Switch交换机结束，通过监控主机为起点，从core和intcore标签作为关系切入点，找type为SJX类型的连接关系，推导过程按递归调用的形式进行检索，推导关系，直到找完所有的网线关系，并以交换机为结束点，如图2所示：
2）中间装置从两侧推导，接网线端的推导到Switch交换机结束， 从中间装置为起点，从 core和intcore标签作为关系切入点，找type为SJX类型的连接关系，推导网线关系，推导过程按照递归调用的形式进行检索，最终合并结果，完成网线端的解析，如图3所示；
3）中间装置从两侧推导，从接光缆端的两个port点为起点往后推导，到Switch交换机结束，从 core和intcore标签作为关系切入点，推导网线关系，推导过程按照递归调用的形式进行检索，并以交换机和结束点，如图4所示：
4）终端装置无法确定port，往后找光缆连接的关系，(不考虑ODF光配架分路问题和终端多路问题)一直推导到Switch交换机结束，如图5所示；
最后，合并三条连接，形成一个完整的光缆网线回路，如以上解析步骤所示，通过分段处理、多路并行的算法解析方案，拆分光缆、网线之间的连接关系，而后做合并处理。这样既能高效的利用计算机多核计算的处理能力，也能极大的降低关系的复杂度，更容易让人理解。
电图解析：
分正负极，约定三个回路的中间装置的两个port点为起始点左右推导；
回路绘制的入口为语音或文本形式的装置名称输入；
根据名称匹配对应的port标签属性为usage的数据获取port；
从端口左右两侧出发进行推导，找type为DL类型的连接关系。以IED装置，或正极关联装置结束，如图6、7所示，两个端口推导的过程图：
排版，以正级从左至右排列；通过中间装置两端推导，以正负极为终点，采用递归方案找出完整的电路回路关系，实现电回路的展示。
光缆解析：
光缆解析场景处理一：当ODF光配架存在分叉多个ODP光配架问题，SPCD文件会产生光配架多路的关系intcore标签。解决思路是在终端推导过程中，如果存在多个ODF分叉问题，依次迭代，直到找到Switch交换机为止，根据终端推导出的Switch交互机，做比对，如果相同则合并，如图8所示；
光缆解析场景处理二：当ODF光配架不经过Switch交换机时，需要从接收装置的接收端口一直推导到发送装置直到结束，如图9所示：
S5：合并电图和光缆网线图，形成完整的回路关系。
具体实施中，如图10所示，通过这个网络图，找到指定回路；
首先，通过告警信号名称从SCD文件获取发送装置（110kv线路合智一体装置）和接收装置（110kv线路保测一体装置），端口（X1板卡 RX01,TX01的两个端口）作为解析光缆，网线的输入条件通过GIS设备断路器气室压力表找到确定GISSG63的中间装置端口A（1）和中间装置端口B（2）作为解析电路图的输入条件；
通过流程图做电图解析：
1、从GIS设备断路器气室压力表的1端口通过intcore和core标签找到端子排14Q2D2的端口，装置为（110kv线路智能控制柜）为正极即结束；
2、从GIS设备断路器气室压力表的2端口通过intcore和core标签找到端子排X10-a12的端口，装置为（110kv线路合智一体装置）为负极即结束；
3、通过GIS设备断路器气室压力表作为回路关系的连接点做合并，电图解析完毕。
通过流程图做光缆图解析：
1、从接收装置（110kv线路保测一体装置），端口（X1板卡 RX01,TX01的两个端口）找到ODF端口为（A04,A03的两个端口）通过intcore，和core关系逐步推导，直到找到端口为（RX04,TX04）的交换机（110kv过程层交换机）结束；
2、从发送装置（110kv线路合智一体装置），通过端口为X1 TX01找到ODF端口为A01的端口，通过intcore，core标签逐步解析关系，直到找到端口为RX03的交换机（110kv过程层交换机）结束，通过端口为X1 RX01找到ODF端口为A02的端口，通过intcore，core标签逐步解析关系，直到找到端口为TX03的交换机（110kv过程层交换机）结束；
3、通过交换机（110kv过程层交换机）作为回路关系的连接点做合并，光缆图解析完毕。
通过流程图做网线图解析：
1、从监控主机出发，从NET1端口通过core标签，cable标签type为SJX的网线关系，找到端口为NET2端口的交换机（站控层交换机）结束；
2、从接收装置（110kv线路保测一体装置）出发，从NET1端口通过core标签，cable标签type为SJX的网线关系，找到端口为NET1端口的交换机（110kv间隔层交换机）结束；
3、判定交换机（站控层交换机）端口NET2与交换机（110kv间隔层交换机）端口NET1的网线连接关系，作为回路关系的连接点做合并，网线图解析完毕。
合并三条回路关系，电图以发送装置为（110kv线路合智一体装置）为连接点，连接光缆回路，以接收装置（110kv线路保测一体装置）为连接点，连接网线回路，最终合并成一条完整的回路图，如图11所示。
完整的智能站二次回路包含逻辑回路（又称为虚回路）和物理回路（又称为实回路）。逻辑回路反映二次设备间的逻辑连接关系，通过SCD文件描述订阅/发布关系，以GOOSE/SV数字报文进行交互，通过SPCD（substation physical configurationdescription file）描述变电站物理配置，采用XML文件格式，描述全站物理回路的配置文件。原有物理回路特指光纤物理回路，主要表达二次设备物理端口通过光缆、尾缆、跳纤进行连接的关系，本发明SPCD文件还包含一、二次设备端口间电缆连接关系。逻辑回路和物理回路紧密依存，体现逻辑回路交互关系的数字报文在物理回路中传输，是逻辑回路传输的载体（又称为虚实映射关系）。
本发明在SPCD文件新增电回路信息的基础上，对电回路、光纤回路和网线回路全部进行解析，以构建具体信号从信号发生源（节点）到监控系统的整个完整回路，使得用户可以直观地了解到某个具体信号完整的发生传送回路信息。
对于本案所公开的内容，还有以下几点需要说明：
（1）、本案所公开的实施例附图只涉及到与本案所公开实施例所涉及到的结构，其他结构可参考通常设计；
（2）、在不冲突的情况下，本案所公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例；
以上，仅为本案所公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本案所公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于智能变电站逻辑模型提取二次信号回路方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据SCD、SPCD文件的结构化数据建立存储数据库表；
S2、读取SCD、SPCD文件，通过dom4j将xml数据持久化到数据库表；
S3、在SCD文件中根据信号名称查询发送装置、接收装置及接收端口；
S4、接收SCD文件提供的接收装置、接收端口和发送装置进行SPCD动态解析；
步骤S4包括：
首先，从SCD文件获取中间点、两个port和终点，网线端为监控主机A；
然后，进行网线回路推导、电图解析和光缆解析；
所述网线回路推导包括：
1）、网线端推导到装置Switch交换机结束，通过监控主机为起点，从core和intcore标签作为关系切入点，找type为SJX类型的连接关系，推导过程按递归调用的形式进行检索，推导关系，直到找完所有的网线关系；
2）、中间装置从两侧推导，接网线端的推导到Switch交换机结束， 从中间装置为起点，从 core和intcore标签作为关系切入点，找type为SJX类型的连接关系，推导网线关系，推导过程按照递归调用的形式进行检索，最终合并结果，完成网线端的解析；
3）、中间装置从两侧推导，从接光缆端的两个port点为起点往后推导，到Switch交换机结束，从 core和intcore标签作为关系切入点，推导网线关系，推导过程按照递归调用的形式进行检索，并以交换机为结束点；
4）、终端装置无法确定port，往后找光缆连接的关系，一直推导到Switch交换机结束；
所述电图解析包括：
1）、回路绘制的入口为语音或文本形式的装置名称输入；
2）、根据名称匹配对应的port标签属性为usage的数据获取port；
3）、从端口左右两侧出发进行推导，找type为DL类型的连接关系；
4）、排版，以正级从左至右排列，通过中间装置两端推导，以正负极为终点，采用递归方法找出完整的电路回路关系，实现电回路的展示；
所述光缆解析包括：
1）、当ODF光配架存在分叉多个ODP光配架，SPCD文件会产生光配架多路的关系intcore标签；
在终端推导过程中，如果存在多个ODF分叉，依次迭代，直到找到Switch交换机为止，根据终端推导出的Switch交互机，做比对，如果相同则合并；
2）、当ODF光配架不经过Switch交换机时，需要从接收装置的接收端口一直推导到发送装置直到结束；
S5、合并电图和光缆、网线图，形成完整的回路关系；电图以发送装置为连接点，连接光缆回路，以接收装置为连接点，连接网线回路，最终合并成一条完整的回路图。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能变电站逻辑模型提取二次信号回路方法，其特征在于，步骤S1包括：
标签名与表名对应；标签属性与数据库表字段对应；然后标签之间父子关系使用冗余外键字段表示。
3.根据权利要求2所述的一种基于智能变电站逻辑模型提取二次信号回路方法，其特征在于，步骤S2包括：
根据文件路径创建一个文件对象；
如果找不到文件，会抛出文件找不到异常；
将文件输入流加载到SAXReader，获得到Document对象；
通过Document获取到根节点信息，然后通过迭代可以获取到所有节点的信息Element；
通过Element可以获取到标签的值以及标签属性；
然后将解析到的对象批量持久化到数据库表中。
4.根据权利要求3所述的一种基于智能变电站逻辑模型提取二次信号回路方法，其特征在于，步骤S3包括：
先查询出告警信号的地址；
根据告警信号地址去ExtRef中匹配接收信号的地址，ExtRef标签中的iedName为发送该告警信号的地址，ExtRef所在的父IED标签为该告警信号的接收装置；
通过上一步中获取到ExtRef中的intAddr，然后截取“:”前面的数据为接收装置的端口。
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