一種用于變電站二次回路的動(dòng)態(tài)仿真圖紙快速生成方法
【專利摘要】一種用于變電站二次回路的動(dòng)態(tài)仿真圖像快速生成方法，包括：第1步：首先將CAD圖紙轉(zhuǎn)換為仿真圖紙格式；第2步：根據(jù)元件類型匹配相對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)元件模型，分析比對(duì)圖元、圖元組合的參數(shù)，搜索所有圖紙中跟指定圖元、圖元組合的類型相同或者相似的圖形，并將指定圖元、圖元組合全部替換成指定動(dòng)態(tài)二次回路元件模型，并捕捉元件端點(diǎn)附近的連接線端點(diǎn)，保持原圖的連接關(guān)系；第3步：根據(jù)仿真圖紙上元件端點(diǎn)和連接線的信息判斷連接關(guān)系并賦予回路節(jié)點(diǎn)唯一編號(hào)，利用唯一編號(hào)將位于不同圖紙上的元件連接起來，從而形成完整的二次回路。本發(fā)明通過在圖紙生成、動(dòng)態(tài)元件屬性定義等各個(gè)環(huán)節(jié)采用自動(dòng)匹配批量處理方式，極大縮短了仿真圖紙的生成時(shí)間。
【專利說明】一種用于變電站二次回路的動(dòng)態(tài)仿真圖紙快速生成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種變電站二次回路仿真方法，尤其涉及一種用于變電站二次回路的 動(dòng)態(tài)仿真圖像快速生成方法，屬于電力系統(tǒng)仿真【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 二次回路仿真系統(tǒng)針對(duì)變電站二次回路建模，對(duì)回路實(shí)時(shí)電氣狀態(tài)進(jìn)行仿真計(jì) 算，模擬其元件動(dòng)作邏輯，從而形成一個(gè)與實(shí)際回路一致的動(dòng)態(tài)仿真環(huán)境，供給培訓(xùn)和研宄 之用。結(jié)合二次回路相關(guān)專業(yè)人員的工作內(nèi)容和工作環(huán)境，除了對(duì)變電站實(shí)際一二次設(shè)備 進(jìn)行測(cè)量或操作，就是查閱二次回路設(shè)計(jì)圖紙。二次回路圖紙是變電站實(shí)際二次回路的二 維展示，對(duì)于相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員學(xué)習(xí)和故障排查時(shí)的輔助分析都起到重要作用。因此，一套 完整的二次回路動(dòng)態(tài)仿真圖紙是實(shí)現(xiàn)二次回路仿真的有效手段。
[0003] 但是，實(shí)際變電站的二次回路設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容繁復(fù)、元件數(shù)量龐大，一個(gè)間隔圖紙就 有幾十張甚至上百張，每張圖紙上的二次回路元件（端子、繼電器、觸點(diǎn)、導(dǎo)線等）也有幾十 甚至上百，因此全靠手工繪制二次回路動(dòng)態(tài)仿真圖紙，工作量巨大，不僅耗時(shí)太長(zhǎng)，而且極 容易出錯(cuò)或遺漏，不能適應(yīng)二次回路仿真系統(tǒng)開發(fā)需要。
[0004] 在楊曉東等人的論文《基于全圖形建模方式的電力仿真系統(tǒng)繼電保護(hù)庫的設(shè)計(jì)與 應(yīng)用》（刊載于《電力系統(tǒng)保護(hù)與控制》2013年第15期）中，公開了一種針對(duì)仿真系統(tǒng)一次 元件、二次系統(tǒng)等全圖形化建模規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化命名方法。但該方法主要針對(duì)保護(hù)邏輯而非 二次回路，并且只能繪制庫里已有的典型設(shè)備，不能跟實(shí)際變電站相關(guān)聯(lián)。
[0005] 在宋人杰等人的論文《通用型繼電保護(hù)及二次回路多媒體仿真培訓(xùn)系統(tǒng)平臺(tái)》（刊 載于《繼電器》2001年第9期）中，公開了一種通用型繼電保護(hù)及二次回路仿真培訓(xùn)系統(tǒng)平 臺(tái)，采用模塊化設(shè)計(jì)的二次系統(tǒng)繪圖方法。該文主要針對(duì)二次回路局部典型結(jié)構(gòu)，手工繪 制工作量不大的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)的，當(dāng)遇到大量的二次回路圖紙時(shí)，其處理能力則有待商榷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于實(shí)際變電站 二次回路的動(dòng)態(tài)仿真圖像快速生成方法。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案：
[0008] -種用于變電站二次回路的動(dòng)態(tài)仿真圖像快速生成方法，包括如下步驟：
[0009] 第1步：首先將CAD圖紙轉(zhuǎn)換為仿真圖紙格式；
[0010] 第2步：根據(jù)元件類型匹配相對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)元件模型，分析比對(duì)圖元、圖元組合的 參數(shù)，搜索所有圖紙中跟指定圖元、圖元組合的類型相同或者相似的圖形，并將所述指定圖 元、圖元組合全部替換成指定動(dòng)態(tài)二次回路元件模型，并捕捉元件端點(diǎn)附近的連接線端點(diǎn)， 保持原圖的連接關(guān)系；
[0011] 第3步：根據(jù)所述仿真圖紙上元件端點(diǎn)和連接線的信息判斷連接關(guān)系并賦予回路 節(jié)點(diǎn)唯一編號(hào)，利用所述唯一編號(hào)將位于不同圖紙上的元件連接起來，從而形成完整的二 次回路。
[0012] 其中較優(yōu)地，所述第2步中，不能匹配的二次回路的元件，用戶進(jìn)行修改并固定所 述元件的屬性。
[0013] 其中較優(yōu)地，所述第2步中，分析比對(duì)時(shí)圖元、圖元組合時(shí)，根據(jù)所設(shè)定的誤差進(jìn) 行模糊匹配。
[0014] 其中較優(yōu)地，匹配完成后將所有生成的元件賦予一個(gè)唯一的缺省id。
[0015] 其中較優(yōu)地，所述第3步中，拓?fù)潢P(guān)系分析的方法，進(jìn)一步包括以下步驟：
[0016] (31)根據(jù)圖紙上元件端點(diǎn)和連接線的坐標(biāo)、元件id判斷連接關(guān)系，并賦予回路節(jié) 點(diǎn)唯一編號(hào)；
[0017] (32)記錄手動(dòng)鎖定節(jié)點(diǎn)，并將所有未鎖定節(jié)點(diǎn)初始化；
[0018] (3 3)逐一判斷未鎖定節(jié)點(diǎn)是否有有效節(jié)點(diǎn)，若節(jié)點(diǎn)為有效節(jié)點(diǎn)，則對(duì)該節(jié)點(diǎn)命 名；
[0019] (34)重復(fù)步驟（33)，直至遍歷所有未鎖定節(jié)點(diǎn)；
[0020] (35)根據(jù)元件間連接關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分拓?fù)潢P(guān)系。
[0021] 其中較優(yōu)地，所述步驟（35)中，當(dāng)兩個(gè)端點(diǎn)坐標(biāo)重合時(shí)，所述兩個(gè)端點(diǎn)所屬元件 為連接關(guān)系。
[0022] 其中較優(yōu)地，所述步驟（35)中，當(dāng)兩個(gè)元件端點(diǎn)之間是由連接線連接的，中間不 經(jīng)過除連接線外其他元件，則判斷所述兩個(gè)元件之間為連通關(guān)系。
[0023] 其中較優(yōu)地，所述步驟（35)中，當(dāng)不同圖紙上存在元件兩端節(jié)點(diǎn)編號(hào)相同時(shí)，判 斷所述元件為同一個(gè)元件。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0025] 1)通過采用自動(dòng)批量方式，減少二次回路仿真系統(tǒng)開發(fā)的工作量，縮短仿真圖紙 的生成時(shí)間。
[0026] 2)可以實(shí)現(xiàn)不同變電站之間互聯(lián)，減少人工匹配的工作量，提高效率。
[0027] 3)可以處理大批量的二次回路，極大的提高了處理速度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1是本發(fā)明所提供的動(dòng)態(tài)仿真圖像快速生成方法的流程框圖；
[0029] 圖2是模型庫中，一種常開接點(diǎn)的靜態(tài)外觀圖；
[0030] 圖3是仿真圖紙生成常開接點(diǎn)的實(shí)施例示意圖；
[0031] 圖4是圖3所示常開接點(diǎn)的屬性示意圖；
[0032] 圖5是將要進(jìn)行匹配的端子元件示意圖；
[0033] 圖6是圖5中完成端子兀件匹配和替換后的動(dòng)態(tài)圖紙不意圖；
[0034] 圖7是本發(fā)明所提供的，指定元件匹配及替換流程示意圖；
[0035] 圖8是本發(fā)明所提供的，黑色粗線示意的端子"XI:632"示意圖；
[0036] 圖9是與圖8中端子"XI:632"的同名元件"-X1 :632"的示意圖；
[0037] 圖10是本發(fā)明所提供的自動(dòng)分析拓?fù)淞鞒虉D；
[0038] 圖11是對(duì)圖10進(jìn)行簡(jiǎn)化后的自動(dòng)分析拓?fù)淞鞒虉D。

【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0040] 本發(fā)明提供了一種用于變電站二次回路的動(dòng)態(tài)仿真圖像快速生成方法，如圖1所 示，包括如下步驟：
[0041] 第1步：首先將CAD圖紙轉(zhuǎn)換為仿真圖紙格式；
[0042] 第2步：根據(jù)元件類型匹配相對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)元件模型，分析比對(duì)圖元、圖元組合的 參數(shù)，搜索所有圖紙中跟指定圖元、圖元組合的類型相同或者相似的圖形，并將所述指定圖 元、圖元組合全部替換成指定動(dòng)態(tài)二次回路元件模型，并捕捉元件端點(diǎn)附近的連接線端點(diǎn)， 保持原圖的連接關(guān)系；
[0043] 第3步：根據(jù)所述仿真圖紙上元件端點(diǎn)和連接線的信息判斷連接關(guān)系并賦予回路 節(jié)點(diǎn)唯一編號(hào)，利用所述唯一編號(hào)將位于不同圖紙上的元件連接起來，從而形成完整的二 次回路。
[0044] 二次回路圖紙雖然復(fù)雜、量大，但是也是有規(guī)律可循并能加以利用的。通常變電站 二次回路設(shè)計(jì)施工圖紙都有完整的CAD版本，而且同一冊(cè)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)繪制的風(fēng)格、圖符規(guī)范 都是一致的，而二次回路元件雖然眾多但是根據(jù)其外觀、電氣特性、拓?fù)涮匦?、?dòng)作邏輯等 可以歸納定義為幾個(gè)基本類型。本文提出的二次回路動(dòng)態(tài)仿真圖紙快速生成技術(shù)正是基于 二次回路以上特點(diǎn)，結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等，在二次回路CAD設(shè)計(jì)圖紙的 基礎(chǔ)上，快速生成最終的動(dòng)態(tài)仿真圖紙。
[0045] 第1步：首先將CAD圖紙轉(zhuǎn)換為仿真圖紙格式。
[0046] 由于CAD圖紙所使用的dwg格式數(shù)據(jù)不對(duì)外開放，因此圖紙轉(zhuǎn)換的第一步實(shí)際上 是將dwg格式圖紙轉(zhuǎn)換為dxf格式，這一步用CAD工具可以做到。Dxf格式是一種開放的矢 量數(shù)據(jù)格式，通過二次回路圖紙編輯器讀入圖形數(shù)據(jù)并解析、轉(zhuǎn)換為仿真系統(tǒng)需要的圖形 格式。轉(zhuǎn)換的結(jié)果去掉塊、圖層、隱藏屬性等與仿真無關(guān)的信息，而只完整保留圖紙的所有 元件外觀、連接線及文本。
[0047] 第2步：根據(jù)元件外觀自動(dòng)匹配模型。
[0048] 從dxf格式轉(zhuǎn)換過來的仿真圖紙仍然是靜態(tài)的，其中的圖元都是分散的、靜態(tài)的 圖形，而不是仿真系統(tǒng)所需要的具備特定屬性、按照一定邏輯動(dòng)作的二次回路元件。那么， 如何將這大量的靜態(tài)圖元或圖元組合改造成二次回路動(dòng)態(tài)元件將是生成仿真圖紙的關(guān)鍵。
[0049] 1)二次回路仿真元件模型
[0050] 二次回路仿真元件模型除了具備最基本的元件特定外觀，還定義了動(dòng)作特性、拓 撲屬性、電氣特性以及其他特征屬性，是數(shù)據(jù)和圖形一體化的模型。繪制或自動(dòng)生成仿真圖 紙時(shí)，只需將模型從庫里拖出至圖紙即可生成一個(gè)動(dòng)態(tài)元件實(shí)例。
[0051] 以常開接點(diǎn)元件為例，如圖2所示，其動(dòng)作狀態(tài)有分（0)、合（1)兩種，拓?fù)鋵傩詾?首末兩端節(jié)點(diǎn)（對(duì)應(yīng)上圖，左右兩個(gè)圓點(diǎn)所示位置），其電氣特性有電阻值，此外還有異常 狀態(tài)、所屬繼電器等。
[0052] 接點(diǎn)模型定義，參見表1 :
[0053]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于變電站二次回路的動(dòng)態(tài)仿真圖像快速生成方法，其特征在于，包括如下步 驟： 第1步：首先將CAD圖紙轉(zhuǎn)換為仿真圖紙格式； 第2步：根據(jù)元件類型匹配相對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)元件模型，分析比對(duì)圖元、圖元組合的參數(shù)， 搜索所有圖紙中跟指定圖元、圖元組合的類型相同或者相似的圖形，并將所述指定圖元、圖 元組合全部替換成指定動(dòng)態(tài)二次回路元件模型，并捕捉元件端點(diǎn)附近的連接線端點(diǎn)，保持 原圖的連接關(guān)系； 第3步：根據(jù)所述仿真圖紙上元件端點(diǎn)和連接線的信息判斷連接關(guān)系并賦予回路節(jié)點(diǎn) 唯一編號(hào)，利用所述唯一編號(hào)將位于不同圖紙上的元件連接起來，從而形成完整的二次回 路。
2. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)仿真圖像快速生成方法，其特征在于， 所述第2步中，不能匹配的二次回路的元件，用戶進(jìn)行修改并固定所述元件的屬性。
3. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)仿真圖像快速生成方法，其特征在于， 所述第2步中，分析比對(duì)時(shí)圖元、圖元組合時(shí)，根據(jù)所設(shè)定的誤差進(jìn)行模糊匹配。
4. 如權(quán)利要求3所述的動(dòng)態(tài)仿真圖像快速生成方法，其特征在于， 匹配完成后將所有生成的元件賦予一個(gè)唯一的缺省id。
5. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)仿真圖像快速生成方法，其特征在于， 所述第3步中，拓?fù)潢P(guān)系分析的方法，進(jìn)一步包括以下步驟： (31) 根據(jù)圖紙上元件端點(diǎn)和連接線的坐標(biāo)、元件id判斷連接關(guān)系，并賦予回路節(jié)點(diǎn)唯 一編號(hào)； (32) 記錄手動(dòng)鎖定節(jié)點(diǎn)，并將所有未鎖定節(jié)點(diǎn)初始化； (33) 逐一判斷未鎖定節(jié)點(diǎn)是否有有效節(jié)點(diǎn)，若節(jié)點(diǎn)為有效節(jié)點(diǎn)，則對(duì)該節(jié)點(diǎn)命名； (34) 重復(fù)步驟（33)，直至遍歷所有未鎖定節(jié)點(diǎn)； (35) 根據(jù)元件間連接關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分拓?fù)潢P(guān)系。
6. 如權(quán)利要求5所述的動(dòng)態(tài)仿真圖像快速生成方法，其特征在于， 所述步驟（35)中，當(dāng)兩個(gè)端點(diǎn)坐標(biāo)重合時(shí)，所述兩個(gè)端點(diǎn)所屬元件為連接關(guān)系。
7. 如權(quán)利要求5所述的動(dòng)態(tài)仿真圖像快速生成方法，其特征在于， 所述步驟（35)中，當(dāng)兩個(gè)元件端點(diǎn)之間是由連接線連接的，中間不經(jīng)過除連接線外其 他元件，則判斷所述兩個(gè)元件之間為連通關(guān)系。
8. 如權(quán)利要求5所述的動(dòng)態(tài)仿真圖像快速生成方法，其特征在于， 所述步驟（35)中，當(dāng)不同圖紙上存在元件兩端節(jié)點(diǎn)編號(hào)相同時(shí)，判斷所述元件為同一 個(gè)元件。
【文檔編號(hào)】G06T11/00GK104484499SQ201410658933
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】蘇曉, 賈筱瑩, 程延遠(yuǎn), 劉相槍, 楊啟蓓, 羅永善, 朱偉, 廖華, 柳明, 馮可, 徐正清, 楊選懷, 馬群 申請(qǐng)人:中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司南寧局, 國家電網(wǎng)公司, 北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司