基于CAD图模一体化的智能变电站模型设计方法

1.基于CAD图模一体化的智能变电站模型设计方法，其特征是，该方法的实现步骤如下：
A.定义模型资源描述框架 Schema：采用与IEC61970 公共信息模型相同的形式用资源描述框架描述IEC61850模型，给出IEC61850模型的资源描述框架 Schema，以确定IEC61850模型对象的结构,所述IEC61850模型对象的结构包括：模型类、模型类属性及模型类之间的关联关系；
B.在AutoCAD中定义图元类型：通过在图元类型中增加属性，描述与资源描述框架模型的映射关系，以建立图元类型与模型类的一一对应关系；
C.图形建模：绘制各个图元类型的实例，通过各个图元类型实例之间的连线建立其模型对象之间的关联关系，完成整个变电站设计的同时生成全站的模型对象数据；
D.按照IEC61850-6对变电站配置描述语言语法和语义规定，根据全站的模型对象数据生成变电站系统配置文件、智能装置实例配置文件模型文件及用于施工、调试的逻辑关系的报表；
所述步骤C中，图形建模的实现步骤如下：
1)在AutoCAD图纸上绘制一次设备对应的图元，同时生成一次设备对应的模型对象，通过绘制一次主接线图同步完成一次系统模型对象的修改；
2)导入智能装置能力描述文件建立相应的不同种类的智能装置模型数据；
3)在AutoCAD图纸上绘制智能装置图元，系统自动建立智能装置模型数据与智能装置图元的同步关系；同时绘制智能装置图元间的连接关系，得到变电站网络通信图及虚拟二次回路图，自动完成二次系统模型对象的同步修改；
4)完成整个变电站的设计，同时生成全站的模型对象数据。

基于CAD图模一体化的智能变电站模型设计方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种基于CAD图模一体化的智能变电站模型设计方法。\n背景技术\n[0002] 目前智能变电站设计主要关注于智能变电站的建模工具层面，仅以输入、输出IEC61850的变电站系统配置文件、智能装置能力描述文件、智能装置实例配置文件等建模结果为主要任务。这些文件主要供智能装置厂家的工程人员使用，既没有考虑给出全面的智能变电站工程设计结果，又没有考虑设计图纸与IEC61850-变电站配置描述语言的结合等。由于设计单位没有合适的或可用的设计手段，工程设计仅限于完成硬接线设计的程度，不能提供工程建设阶段所需要的智能装置功能配置、通信配置和相关设计资料，其结果是导致目前在智能变电站的工程建设阶段必须由大量研究开发人员参与、自行商定逻辑层面的功能通信配置并在现场不断修改软件代码和反复调试，建设过程很不规范且周期很长；\n由于逻辑层功能通信配置是厂家之间自行定义的，其规范性和语义的一致性也得不到保证，大大限制了二次装置的互操作性能，增大了智能变电站运行维护以及改扩建工作的成本。\n[0003] 综上所述，常规变电站的工程设计技术已经不能满足智能变电站的需要，而目前智能变电站的设计系统和解决方案也很不成熟。公开号为CN101989312A的专利“基于CAD的图形化智能变电站模型设计方法” 针对智能变电站设计需要提出了一种基于CAD的图形化模型设计方法，该方法通过图元块属性来描述IEC61850的模型，通过绘制带有IEC61850扩展属性的图元块完成智能变电站系统的设计；然后，通过图元块属性生成描述IEC61850模型的XML数据库，从XML数据库中导出IEC61850模型描述文件变电站系统配置文件。\n[0004] 公开号为CN101989312A的专利存在的主要问题：由于图元块属性具有二维性，而IEC61850模型具有多维特性，如用二维特性的图元块描述多维性的IEC61850模型，必须先将IEC61850模型分割为若干个具有二维特性的图元块，并需要表达这些图元块之间的相互关系，这种表达导致图形连线异常复杂，而这些复杂的连线大多是设计人员不需要关心的，因此造成整个设计操作不便，从而降低了设计人员的作业效率。\n发明内容\n[0005] 为弥补现有技术的不足，本发明提出一种基于CAD图模一体化的智能变电站模型设计方法，该方法直接用W3C的“通用资源描述框架RDF”描述IEC61850模型，建立图元与资源描述框架模型之间的映射关系，通过绘制图形，实现对资源描述框架模型库的同步操作，以完成智能变电站系统的设计。然后，由资源描述框架模型库生成IEC61850模型描述文件变电站系统配置文件。该图模一体化的实现设计是以模型为核心，图形为模型的可视化表示，这样就可以保证图形与模型的一致性。\n[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：\n[0007] 基于CAD图模一体化的智能变电站模型设计方法，该方法的实现步骤如下：\n[0008] A．定义模型资源描述框架 Schema：采用与IEC61970 公共信息模型相同的形式用资源描述框架描述IEC61850模型，给出IEC61850模型的资源描述框架 Schema，以确定IEC61850模型对象的结构,所述IEC61850模型对象的结构包括模型类，模型类属性及模型类之间的关联关系；\n[0009] B．在AutoCAD中定义图元类型：通过在图元类型中增加属性，描述与资源描述框架模型的映射关系，以建立图元类型与模型类的一一对应关系；\n[0010] C．图形建模：绘制各个图元类型的实例，通过各个图元类型实例之间的连线建立其模型对象之间的关联关系，完成整个变电站设计的同时生成全站的模型对象数据；\n[0011] D．按照IEC61850-6对变电站配置描述语言语法和语义规定，根据全站的模型对象数据生成变电站系统配置文件、智能装置实例配置文件模型文件及用于施工、调试的逻辑关系的报表。\n[0012] 所述步骤C中，图形建模的实现步骤如下：\n[0013] 1)在AutoCAD图纸上绘制一次设备对应的图元，同时生成一次设备对应的模型对象，通过绘制一次主接线图同步完成一次系统模型对象的修改；\n[0014] 2)导入智能装置能力描述文件文件建立相应的不同种类的智能装置模型数据；\n[0015] 3)在AutoCAD图纸上绘制智能装置图元，系统自动建立智能装置模型数据与智能装置图元的同步关系；同时绘制智能装置图元间的连接关系，得到变电站网络通信图及虚拟二次回路图，自动完成二次系统模型对象的同步修改； \n[0016] 4)完成整个变电站的设计，同时生成全站的模型对象数据。\n[0017] 本发明的有益效果：\n[0018] 1)本发明基于图模一体化同步完成智能变电站的二次回路设计与模型文件生成，每个图元背后对应一个数据对象，通过图形操作模型，确保了二次回路设计与模型文件的一致性，解决了当前智能变电站设计深度不够的问题。\n[0019] 2)完成达到不了解61850技术细节的设计人员能完成变电站模型设计。设计人员在设计二次回路时不用关心模型文件内部细节，只需要依照传统变电站设计完成二次回路设计即可同步完成模型文件生成。\n[0020] 3)强化了设计单位在智能变电站建设工作中的角色和职能：给设计部门提供了介入二次通信集成的能力和手段，从源头上对变电站的二次通信过程进行控制，利于变电站二次系统集成工作的规范化和标准化，也利于安装调式工作的协调，更利于今后变电站工程的扩建、改造以及设备的更新。\n[0021] 4)增加了变电站运行维护的可视性：集成商提供的变电站系统配置文件 文件包含了整个系统的集成信息，但相关信息并不直观明了，对设备安装和运行维护人员而言，网络传输的信息是不透明的，给设备的安装调试和运行维护带来了极大的不便，图形化设计的虚二次回路设计可以将设备之间的信息传递以传统的二次回路方式进行表达。\n[0022] 5)结合传统设计人员的习惯，在基于AutoCAD平台下进行的图形化回路设计更便于设计人员操作。\n[0023] 6)由于一次系统使用IEC61970 公共信息模型描述模型，可以导出支持其他应用的数据，增加了方法的开放性。\n附图说明\n[0024] 图1为本发明的结构示意图；\n[0025] 图2为模型Schema定义描述；\n[0026] 图3为图元类与模型类对应关系描述；\n具体实施方式\n[0027] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：\n[0028] 如图1所示是本发明的实现流程图，包括如下几个步骤：\n[0029] 1、定义模型逻辑结构Schema：采用与IEC61970 公共信息模型相同的形式用资源描述框架（Resource Description Framework，资源描述框架）描述IEC61850模型，给出IEC \n61850模型的资源描述框架 Schema，以确定模型对象的结构（模型类、模型类的属性，模型类之间的关联）。模型类包括断路器、隔离开关、互感器、变压器、智能装置（保护装置、测控装置、合并单元、智能终端等）、LD（Logical Device，逻辑设备）、LN（Logical Node，逻辑节点）、DO（Data Object，数据对象）、DA（Data Attribute，数据属性）、数据集、虚端子、虚拟二次回路等。\n[0030] 2、在AutoCAD中定义图元类型，建立图元类型与模型类的一一对应关系：具体的图元类型包括一次设备（断路器、隔离开关、互感器、变压器等）、智能装置（保护装置、测控装置、合并单元、智能终端等）、虚端子、虚拟二次回路等。\n[0031] 3、图形建模：通过图元与模型对象的一一对应关系可视化的同步完成模型对象的创建。在创建智能装置图形时，导入智能装置能力描述文件建立智能装置及其内部的模型对象（包括LD、LN、DO、DA、数据集、虚端子）。通过画虚拟二次回路（虚端子之间的连线）建立描述互操作关系相关模型对象。\n[0032] 4、生成变电站系统配置文件：按照IEC61850-6对变电站配置描述语言语法和语义规定，将模型对象生成变电站系统配置文件模型文件。\n[0033] 5、导出用于配置智能装置的智能装置实例配置文件文档。\n[0034] 6、导出用于施工、调试的逻辑关系的报表，包括智能装置名称及地址分配表、装置虚端子配置表、间隔功能虚端子配置表、装置组播地址分配表等。\n[0035] 以完整设计一个变电站为例说明本发明基于CAD图模一体化完成智能变电站模型设计的方法。\n[0036] 具体实施步骤如下：\n[0037] A．首先定义符合IEC61850标准的模型类，并将所定义的模型类加载到AutoCAD平台中；\n[0038] B．在AutoCAD中定义图元类型：通过在图元类型中增加属性，描述与资源描述框架模型的映射关系，以建立图元类型与模型类的一一对应关系；\n[0039] C．启动AutoCAD平台，在AutoCAD图纸上绘制一次设备对应的图元的同时完成一次设备对应模型类的实例化，即生成一次设备对应的模型对象；通过绘制一次主接线图同步完成一次系统模型对象建模。\n[0040] D．导入智能装置能力描述文件完成智能装置模型类及其内部模型类（LD、LN、DO、DA、数据集、虚端子等）的建模，生成模型对象。\n[0041] E．在AutoCAD图纸上绘制变电站网络通信图及虚拟二次回路图等完成二次系统模型对象的建模:\n[0042] 1）从模型对象到图元。智能装置及其内部模型类的模型对象是从对象生成对应图元，基于步骤D中生成的模型对象，在图纸中画出一一对应的图元。\n[0043] 2）从图元到模型对象。虚拟二次回路对象是在基于在图纸中绘制虚拟二次回路连接线生成对应的虚拟二次回路模型对象。\n[0044] F．将模型对象中记录的数据生成变电站系统配置文件模型文件。\n[0045] G．导出用于配置智能装置的智能装置实例配置文件。\n[0046] H．导出用于施工、调试的逻辑关系的报表，包括智能装置名称及地址分配表、装置虚端子配置表、间隔功能虚端子配置表、装置组播地址分配表等。\n[0047] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。