專利名稱：基于cad圖模一體化的智能變電站模型設計方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種基于CAD圖模一體化的智能變電站模型設計方法。
背景技術(shù)：
目前智能變電站設計主要關(guān)注于智能變電站的建模工具層面，僅以輸入、輸出IEC61850的S⑶、I⑶、CID等建模結(jié)果為主要任務。這些文件主要供IED廠家的工程人員使用，既沒有考慮給出全面的智能變電站工程設計結(jié)果，又沒有考慮設計圖紙與 IEC61850-SCL的結(jié)合等。由于設計單位沒有合適的或可用的設計手段，工程設計僅限于完成硬接線設計的程度，不能提供工程建設階段所需要的智能裝置功能配置、通信配置和相關(guān)設計資料，其結(jié)果是導致目前在智能變電站的工程建設階段必須由大量研究開發(fā)人員參與、自行商定邏輯層面的功能通信配置并在現(xiàn)場不斷修改軟件代碼和反復調(diào)試，建設過程很不規(guī)范且周期很長；由于邏輯層功能通信配置是廠家之間自行定義的，其規(guī)范性和語義的一致性也得不到保證，大大限制了二次裝置的互操作性能，增大了智能變電站運行維護以及改擴建工作的成本。綜上所述，常規(guī)變電站的工程設計技術(shù)已經(jīng)不能滿足智能變電站的需要，而目前智能變電站的設計系統(tǒng)和解決方案也很不成熟。公開號為CN101989312A的專利“基于CAD 的圖形化智能變電站模型設計方法”針對智能變電站設計需要提出了一種基于CAD的圖形化模型設計方法，該方法通過圖元塊屬性來描述IEC61850的模型，通過繪制帶有IEC61850 擴展屬性的圖元塊完成智能變電站系統(tǒng)的設計；然后，通過圖元塊屬性生成描述IEC61850 模型的XML數(shù)據(jù)庫，從XML數(shù)據(jù)庫中導出IEC61850模型描述文件SCD。公開號為CN101989312A的專利存在的主要問題由于圖元塊屬性具有二維性，而 IEC61850模型具有多維特性，如用二維特性的圖元塊描述多維性的IEC61850模型，必須先將IEC61850模型分割為若干個具有二維特性的圖元塊，并需要表達這些圖元塊之間的相互關(guān)系，這種表達導致圖形連線異常復雜，而這些復雜的連線大多是設計人員不需要關(guān)心的，因此造成整個設計操作不便，從而降低了設計人員的作業(yè)效率。

發(fā)明內(nèi)容
為彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于CAD圖模一體化的智能變電站模型設計方法，該方法直接用W3C的“通用資源描述框架RDF”描述IEC61850模型，建立圖元與 RDF模型之間的映射關(guān)系，通過繪制圖形，實現(xiàn)對RDF模型庫的同步操作，以完成智能變電站系統(tǒng)的設計。然后，由RDF模型庫生成IEC61850模型描述文件S⑶。該圖模一體化的實現(xiàn)設計是以模型為核心，圖形為模型的可視化表示，這樣就可以保證圖形與模型的一致性。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
基于CAD圖模一體化的智能變電站模型設計方法，該方法的實現(xiàn)步驟如下 A.定義模型RDF Schema 采用與IEC61970 CIM相同的形式用RDF描述IEC61850模型，給出IEC61850模型的RDF Schema,以確定IEC61850模型對象的結(jié)構(gòu)，所述IEC61850模型對象的結(jié)構(gòu)包括模型類，模型類屬性及模型類之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；
B.在AutoCAD中定義圖元類型通過在圖元類型中增加屬性，描述與RDF模型的映射關(guān)系，以建立圖元類型與模型類的一一對應關(guān)系；
C.圖形建模繪制各個圖元類型的實例，通過各個圖元類型實例之間的連線建立其模型對象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，完成整個變電站設計的同時生成全站的模型對象數(shù)據(jù)；
D.按照IEC61850-6對SCL語法和語義規(guī)定，根據(jù)全站的模型對象數(shù)據(jù)生成S⑶、CID 模型文件及用于施工、調(diào)試的邏輯關(guān)系的報表。所述步驟A中，所述步驟C中，圖形建模的實現(xiàn)步驟如下
1)在AutoCAD圖紙上繪制一次設備對應的圖元，同時生成一次設備對應的模型對象， 通過繪制一次主接線圖同步完成一次系統(tǒng)模型對象的修改；
2)導入ICD文件建立相應的不同種類的IED模型數(shù)據(jù)；
3)在AutoCAD圖紙上繪制IED圖元，系統(tǒng)自動建立IED模型數(shù)據(jù)與IED圖元的同步關(guān)系；同時繪制IED圖元間的連接關(guān)系，得到變電站網(wǎng)絡通信圖及虛擬二次回路圖，自動完成二次系統(tǒng)模型對象的同步修改；
4)完成整個變電站的設計，同時生成全站的模型對象數(shù)據(jù)。本發(fā)明的有益效果
1)本發(fā)明基于圖模一體化同步完成智能變電站的二次回路設計與模型文件生成，每個圖元背后對應一個數(shù)據(jù)對象，通過圖形操作模型，確保了二次回路設計與模型文件的一致性，解決了當前智能變電站設計深度不夠的問題。2)完成達到不了解61850技術(shù)細節(jié)的設計人員能完成變電站模型設計。設計人員在設計二次回路時不用關(guān)心模型文件內(nèi)部細節(jié)，只需要依照傳統(tǒng)變電站設計完成二次回路設計即可同步完成模型文件生成。3)強化了設計單位在智能變電站建設工作中的角色和職能給設計部門提供了介入二次通信集成的能力和手段，從源頭上對變電站的二次通信過程進行控制，利于變電站二次系統(tǒng)集成工作的規(guī)范化和標準化，也利于安裝調(diào)式工作的協(xié)調(diào)，更利于今后變電站工程的擴建、改造以及設備的更新。4)增加了變電站運行維護的可視性集成商提供的SCD文件包含了整個系統(tǒng)的集成信息，但相關(guān)信息并不直觀明了，對設備安裝和運行維護人員而言，網(wǎng)絡傳輸?shù)男畔⑹遣煌该鞯模o設備的安裝調(diào)試和運行維護帶來了極大的不便，圖形化設計的虛二次回路設計可以將設備之間的信息傳遞以傳統(tǒng)的二次回路方式進行表達。5)結(jié)合傳統(tǒng)設計人員的習慣，在基于AutoCAD平臺下進行的圖形化回路設計更便于設計人員操作。6)由于一次系統(tǒng)使用IEC61970 CIM模型描述模型，可以導出支持其他應用的數(shù)據(jù)，增加了方法的開放性。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為模型khema定義描述；
圖3為圖元類與模型類對應關(guān)系描述。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明 如圖1所示是本發(fā)明的實現(xiàn)流程圖，包括如下幾個步驟
1、定義模型邏輯結(jié)構(gòu)khema 采用與IEC61970 CIM相同的形式用RDF (Resource Description Framework，資源描述框架)描述IEC61850模型，給出IEC 61850模型的RDF Schema,以確定模型對象的結(jié)構(gòu)(模型類、模型類的屬性，模型類之間的關(guān)聯(lián))。模型類包括斷路器、隔離開關(guān)、互感器、變壓器、智能裝置IED(保護裝置、測控裝置、合并單元、智能終端等)、LD (Logical Device，邏輯設備)、LN (Logical Node，邏輯節(jié)點)、D0 (Data Object，數(shù)據(jù)對象)、DA (Data Attribute，數(shù)據(jù)屬性)、數(shù)據(jù)集、虛端子、虛擬二次回路等。2、在AutoCAD中定義圖元類型，建立圖元類型與模型類的一一對應關(guān)系具體的圖元類型包括一次設備(斷路器、隔離開關(guān)、互感器、變壓器等)、智能裝置IED (保護裝置、測控裝置、合并單元、智能終端等)、虛端子、虛擬二次回路等。3、圖形建模通過圖元與模型對象的一一對應關(guān)系可視化的同步完成模型對象的創(chuàng)建。在創(chuàng)建IED圖形時，導入I⑶文件建立IED及其內(nèi)部的模型對象(包括LD、LN、D0、 DA、數(shù)據(jù)集、虛端子)。通過畫虛擬二次回路(虛端子之間的連線)建立描述互操作關(guān)系相關(guān)模型對象。4、生成S⑶文件按照IEC61850-6對SCL語法和語義規(guī)定，將模型對象生成S⑶ 模型文件。5、導出用于配置智能裝置的CID文檔。6、導出用于施工、調(diào)試的邏輯關(guān)系的報表，包括IED名稱及地址分配表、裝置虛端子配置表、間隔功能虛端子配置表、裝置組播地址分配表等。以完整設計一個變電站為例說明本發(fā)明基于CAD圖模一體化完成智能變電站模型設計的方法。具體實施步驟如下
A.首先定義符合IEC61850標準的模型類，并將所定義的模型類加載到AutoCAD平臺
中；
B.在AutoCAD中定義圖元類型通過在圖元類型中增加屬性，描述與RDF模型的映射關(guān)系，以建立圖元類型與模型類的一一對應關(guān)系；
C.啟動AutoCAD平臺，在AutoCAD圖紙上繪制一次設備對應的圖元的同時完成一次設備對應模型類的實例化，即生成一次設備對應的模型對象；通過繪制一次主接線圖同步完成一次系統(tǒng)模型對象建模。D.導入I⑶文件完成IED模型類及其內(nèi)部模型類(LD、LN、D0、DA、數(shù)據(jù)集、虛端子等)的建模，生成模型對象。E.在AutoCAD圖紙上繪制變電站網(wǎng)絡通信圖及虛擬二次回路圖等完成二次系統(tǒng)模型對象的建模
1)從模型對象到圖元。IED及其內(nèi)部模型類的模型對象是從對象生成對應圖元，基于步驟D中生成的模型對象，在圖紙中畫出一一對應的圖元。2)從圖元到模型對象。虛擬二次回路對象是在基于在圖紙中繪制虛擬二次回路連接線生成對應的虛擬二次回路模型對象。F.將模型對象中記錄的數(shù)據(jù)生成S⑶模型文件。G.導出用于配置智能裝置的CID文件。H.導出用于施工、調(diào)試的邏輯關(guān)系的報表，包括IED名稱及地址分配表、裝置虛端子配置表、間隔功能虛端子配置表、裝置組播地址分配表等。上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術(shù)人員應該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎上，本領域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于CAD圖模一體化的智能變電站模型設計方法，其特征是，該方法的實現(xiàn)步驟如下A.定義模型RDFkhema 采用與IEC61970 CIM相同的形式用RDF描述IEC61850模型，給出IEC61850模型的RDF Schema,以確定IEC61850模型對象的結(jié)構(gòu)，所述IEC61850 模型對象的結(jié)構(gòu)包括模型類、模型類屬性及模型類之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；B.在AutoCAD中定義圖元類型通過在圖元類型中增加屬性，描述與RDF模型的映射關(guān)系，以建立圖元類型與模型類的一一對應關(guān)系；C.圖形建模繪制各個圖元類型的實例，通過各個圖元類型實例之間的連線建立其模型對象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，完成整個變電站設計的同時生成全站的模型對象數(shù)據(jù)；D.按照IEC61850-6對SCL語法和語義規(guī)定，根據(jù)全站的模型對象數(shù)據(jù)生成S⑶、CID模型文件及用于施工、調(diào)試的邏輯關(guān)系的報表。
2.如權(quán)利要求1所述的基于CAD圖模一體化的智能變電站模型設計方法，其特征是，所述步驟C中，圖形建模的實現(xiàn)步驟如下1)在AutoCAD圖紙上繪制一次設備對應的圖元，同時生成一次設備對應的模型對象， 通過繪制一次主接線圖同步完成一次系統(tǒng)模型對象的修改；2)導入ICD文件建立相應的不同種類的IED模型數(shù)據(jù)；3)在AutoCAD圖紙上繪制IED圖元，系統(tǒng)自動建立IED模型數(shù)據(jù)與IED圖元的同步關(guān)系；同時繪制IED圖元間的連接關(guān)系，得到變電站網(wǎng)絡通信圖及虛擬二次回路圖，自動完成二次系統(tǒng)模型對象的同步修改；4)完成整個變電站的設計，同時生成全站的模型對象數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于CAD圖模一體化的智能變電站模型設計方法，該方法同步完成智能變電站的二次回路設計與模型文件生成，每個圖元背后對應一個數(shù)據(jù)對象，通過圖形操作模型，確保了二次回路設計與模型文件的一致性，解決了當前智能變電站設計深度不夠的問題；同時完成達到不了解61850技術(shù)細節(jié)的設計人員能完成變電站模型設計，強化了設計單位在智能變電站建設工作中的角色和職能，增加了變電站運行維護的可視性；另外本發(fā)明結(jié)合傳統(tǒng)設計人員的習慣，在基于AutoCAD平臺下進行圖形化的回路設計，更便于設計人員操作；由于一次系統(tǒng)使用IEC61970CIM模型描述模型，可以導出支持其他應用的數(shù)據(jù)，增加了方法的開放性。
文檔編號G06F17/50GK102270261SQ20111022719
公開日2011年12月7日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
發(fā)明者丁希亮, 信珂, 周崇泉, 唐毅, 孫中尉, 李如振, 殷博超, 王東偉, 王雷, 韓文慶, 高秀榮, 黃德斌, 黃萍 申請人:山東電力工程咨詢院有限公司, 濟南容弗科技有限公司