本發(fā)明特高壓輸電領(lǐng)域，屬于電力控制保護二次系統(tǒng)技術(shù)，具體涉及一種基于特高壓直流輸電控制保護系統(tǒng)的二次可視化方法。

背景技術(shù)：

特高壓直流輸電具有輸送容量大、距離遠、損耗低等優(yōu)點，是能源優(yōu)化配置的有效途徑，也是實施我國“西電東送”戰(zhàn)略的重要措施。控制保護系統(tǒng)作為特高壓直流輸電工程運行的“大腦”，不僅控制著交、直流功率轉(zhuǎn)換、直流功率輸送的全部過程，也保護換流站所有電氣設(shè)備和直流輸電線路免受電氣故障的損害。直流控制保護系統(tǒng)功能采用分層配置原則，分別為：系統(tǒng)層、站層、雙極層、極層和換流器層。與這種控制保護功能的分層相對應(yīng)，直流控制保護系統(tǒng)設(shè)備可劃分為遠方監(jiān)控通信層、運行人員控制層、控制保護設(shè)備層、現(xiàn)場測控設(shè)備層等四個層次的分層分布式結(jié)構(gòu)。

因此，從控制保護功能還是分層配置原則來看，直流控制保護系統(tǒng)涉及到的設(shè)備和屏柜非常多。不僅同一屏柜內(nèi)的多個機箱和板卡之間通過背板和光纖、以太網(wǎng)等傳輸信息，不同屏柜之間也通過硬接線、網(wǎng)絡(luò)總線或其它接口相互連接，從而構(gòu)成了一套極為龐大和復(fù)雜的直流控制保護系統(tǒng)。

為了保障特高壓直流輸電工程的運行安全，或在故障發(fā)生后快速定位和排除故障，運維檢修人員需要熟知整個直流控制保護系統(tǒng)。然而，目前僅能通過廠家的白圖、設(shè)計院的藍圖和直流控制保護程序等途徑了解直流控制保護系統(tǒng)的詳情。同時，白圖/藍圖是按屏柜劃分的，只能顯示板卡與機箱之間的物理連接關(guān)系，無法展示具體傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)；直流控制保護程序是按實現(xiàn)的功能劃分的，可以局部體現(xiàn)傳輸?shù)木唧w信息，但又無法從整體上顯示信息傳輸?shù)穆窂?。因此，無論是白圖/藍圖，還是直流控制保護程序都欠缺整體性，無法完整、清晰、直觀地對直流控制保護系統(tǒng)進行展示；此外，白圖/藍圖、直流控制保護程序等都非常繁雜，從中提取出有用信息的工作量巨大，這些都大大增加了特高壓直流輸電工程的運維檢修難度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種特高壓直流輸電控制保護設(shè)備的二次系統(tǒng)可視化方法，解決了分散在白圖/藍圖、控制保護程序和信號模板表中二次系統(tǒng)的直觀完整可視化困難等技術(shù)問題。

本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案進行實現(xiàn)：

一種特高壓直流輸電控制保護設(shè)備的二次可視化方法,以特高壓直流輸電控制保護系統(tǒng)的白圖/藍圖的原理框圖為核心數(shù)據(jù)對象，融合白圖/藍圖中的首頁、目錄、原理圖、屏面布置圖、端子排圖和信號表中的輸入/輸出數(shù)據(jù)，從整體到局部細節(jié)方式直觀展示直流控保二次系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)模型建立、白圖/藍圖校驗和分層可視化。

本發(fā)明特高壓直流輸電控制保護設(shè)備的二次可視化方法，包括以下步驟：

步驟S1：收集直流輸電控制保護設(shè)備的物理模型文件，物理模型文件為以dxf格式表示的控制保護設(shè)備之間的關(guān)系；

步驟S2：建立直流輸電控制保護設(shè)備數(shù)據(jù)對象模型；

步驟S3：校驗圖元對象與白圖/藍圖文件、信號表的連接關(guān)系；

步驟S4：分層可視化。

步驟S1具體包括：

S101,通過搜索文件服務(wù)器歸檔文件，收集直流輸電控制保護設(shè)備的物理模型文件，所述物理模型文件包括白圖/藍圖文件和信號模板表；

S102,基于收集到的白圖/藍圖文件，變電站或者控保機房的擴建、設(shè)備的新增和設(shè)備的拆除情況下的直流輸電控制保護設(shè)備的物理模型文件做動態(tài)添加和刪除，將原有的物理模型文件作為基礎(chǔ)模型（基礎(chǔ)模型初次加載時為空數(shù)據(jù)模型），新增、修改和刪除的白圖/藍圖與基礎(chǔ)模型進行模型比對，將新增部分添加到基礎(chǔ)模型中，將修改部分合并到基礎(chǔ)模型中，將刪除部分從基礎(chǔ)模型中刪除。

步驟S2具體包括：

S201，識別白圖/藍圖文件中的格式數(shù)據(jù)時，以物理模型文件中的圖元對象為基礎(chǔ)；所述格式數(shù)據(jù)包括標題段、表段、塊段、實體段和文件結(jié)束；所述表段包括線形表、層表、字體表、視圖表、用戶坐標系統(tǒng)表、視窗配置表、標注字體表和申請符號表；圖元對象為由線段和圓弧組成的圖形實體；

S202，通過轉(zhuǎn)換物理模型文件中的圖元對象，如圓形、矩形等，對圖元對象進行拓撲分析和特征識別，組織成以屏柜為對象的數(shù)據(jù)鏈表和多叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；

拓撲分析和特征識別包括以下步驟：

a)屏柜的概況屬性數(shù)據(jù)模型，以白圖/藍圖物理文件首頁出現(xiàn)的字體表進行組織；

b)白圖/藍圖物理文件中的目錄作為屏柜物理布置屬性和屏柜的原理圖/信號圖屬性兩大類數(shù)據(jù)的模型索引，其中頁碼和說明表格欄中的數(shù)據(jù)列分別作為索引定位與識別內(nèi)容；說明中的內(nèi)容按特征劃分為封面、原理框圖、原理圖和屏面布置圖；

c)原理框圖屬性以概況屬性中的屏型號和邏輯對象模型中的線型表作為特征。

S203，根據(jù)屏柜原理框圖、屏面布置圖、端子排圖、轉(zhuǎn)接端子排圖和內(nèi)部電纜圖電纜連接圖，識別直流輸電控制保護設(shè)備對象和連接關(guān)系，如屏型號、屏名稱、屏位置，建立各個圖元的連接關(guān)系、父子關(guān)系和位置關(guān)系，建立交流站控屏的控制總線、IFC 總線、LAN 總線與通信屏、就地界面屏、繼電器室光纖接口屏之間的連接關(guān)系，形成完整的通信及硬接點連接網(wǎng)絡(luò)。

步驟S3具體包括：

S301,通過廣度優(yōu)先搜索算法搜索白圖/藍圖中的每一個屏柜原理框圖聯(lián)接的邏輯關(guān)聯(lián)屏柜，將白圖/藍圖中的所有原理框圖與搜索得到的邏輯關(guān)聯(lián)屏柜進行比對，校驗缺失的白圖/藍圖文件；

S302,通過分析圖元對象，將信號表中的每一個事件信號標注到圖元對象中，校驗缺失的信號模板文件。

步驟S4 以屏柜為對象分別從縱向、橫向進行二次系統(tǒng)的分層可視化，具體包括：

a)，縱向可視化顯示屏柜的概況屬性、屏柜的物理布置屬性和屏柜的原理圖/信號圖屬性，其中概況屬性按照工程的實際工況顯示本屏柜的工程名稱、所屬單位、換流站、屏型號、屏名稱、屏位置和日期信息；物理布置屬性依照白圖/藍圖的實際尺寸進行比例放大或縮小，顯示屏柜的帶門前視圖、去門前視圖、帶門后視圖、去門后視圖、縱向剖視圖和橫向剖視圖；屏柜的原理圖/信號圖屬性展示屏柜中的IED設(shè)備，包括屏內(nèi)的板卡連接、屏間板卡連接、開關(guān)量硬接點的端子排、光纖口、網(wǎng)口；

b），橫向可視化以FIELDBUS總線、LAN網(wǎng)和控制總線上傳輸?shù)碾姎饬繑?shù)據(jù)、測量數(shù)據(jù)和控制信號為基礎(chǔ)，結(jié)合白圖/藍圖和信號模板表的屏柜之間的邏輯關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)和信息通信數(shù)據(jù)，顯示屏柜與屏柜之間的物理關(guān)聯(lián)與邏輯關(guān)聯(lián)；屏柜之間的邏輯關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)包括屏柜之間的板卡連接、來自于端子排的開關(guān)量硬接點和電纜連接的模擬量連接；信息通信數(shù)據(jù)為通過光纖、LAN網(wǎng)口傳輸?shù)碾姎庑畔?shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)模型建立以白圖/藍圖中的屏柜原理框圖為數(shù)據(jù)對象，白圖/藍圖中的所有屏柜原理框圖構(gòu)成數(shù)據(jù)對象鏈表，每一個屏柜原理框圖通過光纖（FO）、LAN網(wǎng)或控制總線方式與另外的屏柜原理框圖構(gòu)成邏輯關(guān)聯(lián)；

對于每一個屏柜與其他關(guān)聯(lián)的屏柜構(gòu)成的邏輯連接，以多叉樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方式存儲，其中本屏柜原理框圖為頂點，其他關(guān)聯(lián)的屏柜原理框圖為葉節(jié)點；

從白圖/藍圖中讀取的屏柜原理框圖數(shù)據(jù)對象鏈表包括四個屬性數(shù)據(jù)，概況屬性、物理布置屬性、原理圖/信號圖屬性和數(shù)據(jù)屬性；

屏柜之間的橫向可視化由多叉樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)支撐，本屏柜為多叉樹頂點，每一個頂點與葉子節(jié)點之間的聯(lián)系，由有向連接屬性表示，分別存儲白圖/藍圖中的電氣原理圖或信號數(shù)據(jù)；頂點與葉子節(jié)點連接屬性的方向，由數(shù)據(jù)的輸入/輸出表示。

白圖/藍圖校驗從屏柜原理框圖和信號模板表兩個方面來校驗直流控保二次系統(tǒng)的白圖/藍圖、信號表是否有缺失；

每一個屏柜原理框圖通過光纖（FO）、LAN網(wǎng)或控制總線方式與另外的屏柜原理框圖構(gòu)成邏輯關(guān)聯(lián)，通過廣度優(yōu)先搜索算法搜索白圖/藍圖中的每一個屏柜原理框圖聯(lián)接的其他屏柜，將白圖/藍圖中的所有原理框圖與搜索得到的邏輯關(guān)聯(lián)屏柜進行比對，進而校驗缺失的白圖/藍圖文件；

信號模板表的校驗是核對白圖/藍圖中的輸入/輸出開關(guān)量信息對應(yīng)硬接線信號表文件、控制總線對應(yīng)閥控控制總線信號表文件、LAN通訊信號對應(yīng)閥控站控LAN通訊信號表文件，分析比對文件是否缺失。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達到的有益效果是：

1、將局部dxf格式的控保屏柜白圖/藍圖應(yīng)用于特高壓直流輸電控制保護設(shè)備的二次系統(tǒng)可視化，分別從縱向、橫向?qū)崿F(xiàn)完整、清晰、直觀地顯示復(fù)雜的直流控制保護系統(tǒng)；

2、實現(xiàn)了公共數(shù)據(jù)模型到特高壓直流輸電控制保護設(shè)備的二次系統(tǒng)屏柜數(shù)據(jù)的合理映射，建立了以屏柜對數(shù)據(jù)對象的數(shù)據(jù)鏈表、屏柜屬性的多叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過本方法建立的軟件平臺能夠?qū)崿F(xiàn)特高壓直流輸電控制保護設(shè)備的二次系統(tǒng)的多廠家集成，解決了系統(tǒng)間信息傳輸和物理屏柜可視化難題，降低了特高壓直流輸電工程的運維檢修難度；

3、依據(jù)白圖/藍圖中原理框圖的屏柜信息校驗缺失的白圖/藍圖文件和信號模板表文件，避免了因文件缺失造成不完全的信息呈現(xiàn)；

4、將本發(fā)明的可視化方法合理應(yīng)用于特高壓直流輸電控制保護設(shè)備的二次系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，使之能從整體上顯示信息傳輸?shù)穆窂?，從而促進特高壓直流輸電控制保護領(lǐng)域的發(fā)展。

附圖說明

圖1是通過本發(fā)明建立的特高壓直流輸電控制保護設(shè)備的二次系統(tǒng)可視化結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面參照附圖，對本方法的應(yīng)用進行詳細描述。

本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案進行實現(xiàn)：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，一種特高壓直流輸電控制保護設(shè)備的二次系統(tǒng)可視化方法，包括以下步驟：

白圖/藍圖所使用的dxf格式是圖形文件中所包含的全部信息的標記數(shù)據(jù)的一種表示方法。標記數(shù)據(jù)是指在每個數(shù)據(jù)元素前都帶一個稱為組碼的整數(shù)。組碼的值表明了其后數(shù)據(jù)元素的類型，也指出了數(shù)據(jù)元素對于給定對象（或記錄）類型的含意。實際上，圖形文件中所有用戶指定的信息都能夠以dxf文件格式表示。dxf文件的結(jié)構(gòu)一般由標題段、表段、塊段、實體段、文件結(jié)束等部分組成，其中表段一般包括線形表、層表、字體表、視圖表、用戶坐標系統(tǒng)表、視窗配置表、標注字體表、申請符號表等部分組成。

步驟一：收集直流輸電控制保護設(shè)備的物理模型文件，物理模型文件為以dxf格式表示的控制保護設(shè)備之間的關(guān)系；

1、通過搜索文件服務(wù)器或者手動歸檔文件方式，收集直流輸電控制保護設(shè)備的物理模型文件，包括白圖/藍圖文件和信號模板表；

2、在收集到的白圖/藍圖文件的基礎(chǔ)上，變電站或控保機房的擴建以及設(shè)備的新增、拆除等情況下的直流輸電控制保護設(shè)備物理模型文件須相應(yīng)地做動態(tài)添加與刪除，即將新增、修改、刪除的白圖/藍圖與已建立的基礎(chǔ)模型進行模型比對，將新增部分添加到基礎(chǔ)模型中，將修改部分合并到基礎(chǔ)中，將刪除部分從基礎(chǔ)模型中刪除；

步驟二：建立直流輸電控制保護設(shè)備數(shù)據(jù)對象模型：

1、將白圖/藍圖文件中的標題段、表段、塊段、實體段、文件結(jié)束等格式數(shù)據(jù)，以及表段中的線形表、層表、字體表、視圖表、用戶坐標系統(tǒng)表、視窗配置表、標注字體表、申請符號表等組成部分識別物理模型文件中的圖元對象模型；

2、通過白圖/藍圖文件中的物理模型轉(zhuǎn)換為邏輯對象模型，如圓形、矩形等，然后再對邏輯對象模型進行拓撲分析，組織成以屏柜為數(shù)據(jù)對象的數(shù)據(jù)鏈表和多叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

3、根據(jù)屏柜原理框圖、屏面布置圖、端子排圖、轉(zhuǎn)接端子排圖、內(nèi)部電纜圖電纜連接圖，識別直流輸電控制保護設(shè)備對象和連接關(guān)系，如屏型號、屏名稱、屏位置等，建立各個圖元的連接關(guān)系、父子關(guān)系、位置關(guān)系，建立交流站控屏的控制總線、IFC 總線、LAN 總線與通信屏、就地界面屏、繼電器室光纖接口屏等之間的連接關(guān)系，形成完整的通信及硬接點連接網(wǎng)絡(luò)；

步驟三：校驗圖元對象與白圖/藍圖文件、信號表的連接關(guān)系：

1、通過廣度優(yōu)先搜索算法搜索白圖/藍圖中的每一個屏柜原理框圖聯(lián)接的其他屏柜，將白圖/藍圖中的所有原理框圖與搜索得到的邏輯關(guān)聯(lián)屏柜進行比對，進而校驗缺失的白圖/藍圖文件；

2、通過分析圖元模型，將數(shù)據(jù)中的信號表中的每一個事件信號標注到圖元模型，校驗缺失的信號模板文件；

步驟四：分層可視化：

以屏柜為核心對象分別從縱向、橫向進行二次系統(tǒng)的可視化展示；

a) 縱向方向上，進行顯示屏柜的概況屬性、物理布置屬性、屏柜的原理圖及信號圖屬性。其中概況屬性按照工程的實際工況顯示本屏柜的工程名稱、所屬單位、換流站、屏型號、屏名稱、屏位置和日期等概要信息，而物理布置屬性依照白圖/藍圖的實際尺寸進行比例放大或縮小，顯示屏柜的帶門前視圖、去門前視圖、帶門后視圖、去門后視圖、縱向剖視圖和橫向剖視圖；屏柜的原理圖/信號圖屬性展示屏柜中的IED設(shè)備，包括屏內(nèi)的板卡連接、屏間板卡連接、開關(guān)量硬接點的端子排、光纖口、網(wǎng)口等。

b) 橫向方向上，進行以IFC總線、LAN網(wǎng)和控制總線上傳輸?shù)碾姎饬繑?shù)據(jù)、測量數(shù)據(jù)和控制信號為基礎(chǔ)，結(jié)合白圖/藍圖和信號模板表中的屏柜之間的邏輯關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、信息通信數(shù)據(jù)，顯示屏柜與屏柜之間的物理關(guān)聯(lián)與邏輯關(guān)聯(lián)。屏柜之間的邏輯關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)包括但不限于屏柜之間的板卡連接、來自于端子排的開關(guān)量硬接點和電纜連接的模擬量數(shù)據(jù)，信息通信數(shù)據(jù)為通過光纖、LAN網(wǎng)口傳輸?shù)碾姎庑畔?shù)據(jù)。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。