CN106021203B - 一种智能变电站防误闭锁逻辑图形化表达方法 - Google Patents

一种智能变电站防误闭锁逻辑图形化表达方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种智能变电站防误闭锁逻辑图形化表达方法，所述方法包括如下步骤：(1)采用递进加载联闭锁规则文件，逐行扫描规则内容；(2)生成防误闭锁逻辑树；(3)联闭锁逻辑关系转换为拓扑连接关系；(4)对联闭锁逻辑关系进行图形化表达。本发明实现了对智能变电站防误闭锁逻辑的可视化，提高防误闭锁逻辑阅读、查看的效率，有利于节约调试人工费时费力的工作成本，保证防误闭锁逻辑的正确性。

Description

一种智能变电站防误闭锁逻辑图形化表达方法
技术领域
本发明涉及一种智能变电站的图形化表达方法，具体涉及一种智能变电站防误闭锁逻辑图形化表达方法。
背景技术
智能变电站作为智能电网的重要建设环节，截止目前国网公司已有1000多座智能变电站建成投运。为了防止误操作，规定了变电站五防运行规程，即是防止误分、合断路器，防止带负荷分、合隔离开关，防止带电挂(合)接地线(接地开关)，防止带接地线(接地开关)合断路器(隔离开关)，防止误入带电间隔五种防误，可分为站控层五防和间隔层五防，智能变电站间隔层五防是由位于间隔层的测控装置实现，间隔层五防是由位于间隔层的测控装置实现。
工程配置保存的五防联闭锁逻辑描述文件为每个厂家采用自己私有的描述方法，描述方法不规范。描述文件格式不一致，常见的描述文件有Word、Excel或AutoCAD等文件格式，有的为逻辑方程表达方式；在站控层***和间隔层测控装置中的防误闭锁逻辑一般采用文本的方式描述，包含着复杂的语义，非专业人难以理解，不利于防误闭锁逻辑的阅读、查看和调试测试。因此，需要研究防误逻辑图形化表达方法。
文献《智能化变电站间隔间五防闭锁的实现方式》(电工技术，2014,10：18-19)通过已有的MMS网络，应用GOOSE通信方式，跨间隔采集传输所需要的开入位置等联闭锁信息，通过模型文件建立订阅关系。结合装置自身灵活的PLC逻辑实现五防功能。主要解决测控及测保一体装置间五防闭锁功能的应用，对智能化变电站间隔、跨间隔装置间互相通信新的问题，满足智能化变电站通信和五防要求。
文献《智能变电站虚回路可视化方案研究与应用》(电网与清洁能源,2014,30(10):32～37)提出了一种可视化方案，能够快速解析SCD文件，自动输出单装置虚端子图、装置虚回路图、装置逻辑链路图、网络结构图等图纸，解决由于缺乏可视化工具而导致SCD文件中虚回路“看不见，摸不到”的问题。
文献《基于间隔模型的图-库-规则-操作票自动生成方法》(电力***自动化,2015,39(3):84～89)提出了自动生成五防规则和操作票的方案，其主要思路是：首先，建立包含典型一次间隔和典型二次间隔的典型间隔模型，然后，基于该模型分别研究了一次设备接线图-库自动生成、防误规则自动生成、操作票自动生成的方法。主要解决了人工配置五防联闭锁规则耗时效率低下问题。
综上，目前在智能变电站防误闭锁、可视化等方面开展了研究，研究的重点内容是防误闭锁逻辑规则自动化生成、智能变电站间隔与多间隔防误闭锁、智能变电站SCD文件虚回路可视化方案等，但是对于智能变电站联闭锁逻辑关系缺少图形化的表达方法。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种智能变电站防误闭锁逻辑图形化表达方法，本发明实现了对智能变电站防误闭锁逻辑的可视化，提高防误闭锁逻辑阅读查看效率，有利于节约调试人工费时费力的工作成本，保证防误闭锁逻辑的正确性。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
一种智能变电站防误闭锁逻辑图形化表达方法，所述方法包括如下步骤：
(1)采用递进加载联闭锁规则文件，逐行扫描规则内容；
(2)生成防误闭锁逻辑树；
(3)联闭锁逻辑关系转换为拓扑连接关系；
(4)对联闭锁逻辑关系进行图形化表达。
优选的，所述步骤(1)中，所述规则文件包括符号字典部分和逻辑操作部分，包括如下步骤：
步骤1-1、加载规则符号字典部分，提取规则的字典描述和对应的数据名称；
步骤1-2、加载规则符号逻辑操作部分，分别提取逻辑操作部分中的操作对象描述，操作类型和逻辑表达式，采用循环的方式逐个取出所述逻辑表达式中的操作设备。
优选的，所述数据名称采用IEC 61850索引reference来表示，所述reference采用通用服务接口ACSI的表示方式，包含数据的功能约束FC，控制对象FCD，位置和测量数据FCDA；所述字典描述和对应的数据名称采用符号“＝”连接，通过字符比较识别的方法提取描述和名称。
优选的，所述操作类型包括合操作和分操作，所述逻辑表达式包括数据描述、常数和运算符。
优选的，所述步骤(2)中，所述防误闭锁逻辑树结构中包括根节点、或节点、与节点和叶节点，所述根节点是与初始逻辑表达式相对应，是防误逻辑对象；所述或节点是表示同层节点之间是逻辑或的关系；所述与节点是表示同层节点之间是逻辑与的关系；所述叶节点是表示不能再分解的节点，即表达式中不含与或运算符，其相应的表达式也称为原子表达式；所述逻辑树的优先级规定所有同一层次上的联接词为同优先级，按先后顺序运算，但规定括号内的优先级比括号外的优先级高，对应存储结构上就是层次越深的优先级越高，用括号来调整表达式的运算次序。
优选的，所述步骤(3)中，所述拓扑连接关系的优先级为：拓扑连接的终端优先级最低、距离终端越远优先级越高、拓扑连接的起端优先级最高；所述逻辑关系中最终的输出信号、最先的输入信号分别于所述拓扑连接关系中的终点、起点建立映射关系实现拓扑关系的转换。
优选的，所述步骤(4)中，所述图形化表达采用遵循XML规则的联闭锁逻辑语言描述图形；所述逻辑关系转换为图形化表达包含设备信息和图形信息两部分。
优选的，所述图形化表达设备信息的字典部分由对应联闭锁规则文件中的设备字典信息的描述信息和名称信息转换生成，所述图形化表达设备信息包含：开关、刀闸、地刀的名称、描述、Reference和唯一标识ID。
优选的，所述图形化表达图形信息的内容包括图元信息、连接关系和逻辑信号值，所述图元信息包括信号图元信息和逻辑图元信息；所述图形化表达分为带坐标和布带坐标两种形式，若不带坐标，坐标的x，y轴都为-1。
优选的，所述图形化表达的信号图元为包含一个输出或输入端子、信号文本描述信息；所述图形化表达的逻辑图元为与、或、非逻辑关系以及参与逻辑运算的输出和输入端子，采用自动创建的方式生成；所述图形化表达的连接关系为用于描述各种节点间的连接关系；所述图形化表达的逻辑信号值为0与1，其中0代表位置为分开，1代表位置为合上；所述图形化中的连接关系由逻辑关系拓扑采用映射转换方法得到；上述图形化中逻辑信号值由逻辑关系中逻辑值转换生成。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明实现了对智能变电站防误闭锁逻辑的可视化，屏蔽掉逻辑文件复杂的逻辑关系语义和符合描述，方便运维、调试等业务人员查看防误闭锁逻辑关系，避免目前过度依赖设备厂家的弊端。同时本发明可以进一步用于提高防误闭锁逻辑阅读查看效率，有利于节约调试人工费时费力的工作成本，保证防误闭锁逻辑的正确性。
附图说明
图1是本发明提供的一种智能变电站防误闭锁逻辑图形化表达方法流程图
图2是本发明提供的一种逻辑树的结构图
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提出一种智能变电站防误闭锁逻辑图形化表达方法，实现对智能变电站防误闭锁逻辑可视化，屏蔽掉逻辑文件复杂的逻辑关系语义和符合描述，方便运维、调试等业务人员查看防误闭锁逻辑关系，避免目前过度依赖设备厂家的弊端。同时本方法可以进一步用于防误闭锁逻辑图形自动化闭环测试，提高测试效率，节约调试人工费时费力的工作成本，有利于保证防误闭锁逻辑的正确性。
智能变电站防误闭锁逻辑遵循《变电站监控***防止电气误操作技术规范》标准，防误闭锁逻辑包括站控层逻辑和间隔层逻辑，并且两者的逻辑是一致的。规则文件主要由两部分组成：符号字典部分和操作规则部分。符号字典主要是将防误规则中涉及的数据进行定义，方便在规则中使用；操作规则部分则是各操作对象控制规则的排列。
如图1所示，本发明提供一种智能变电站防误闭锁逻辑图形化表达方法，具体步骤为：
步骤1、采用递进加载联闭锁规则文件，逐行扫描规则内容；
加载联闭锁规则文件，采用递进加载，逐行扫描规则内容
加载规则符号字典部分，提取规则的字典描述和对应数据名称。
所述数据名称是与智能变电站监控***数据库中数据名称保持一致，智能变电站监控***数据由导入IEC 61850的信息模型自动生成，在监控***数据库中采用数据的IEC61850索引reference来表示数据名称，reference应采用通用服务接口ACSI的表示方式，包含数据的功能约束(FC)，控制对象用FCD表示，位置和测量数据用FCDA表示。
例如，控制对象的数据名称可表示为：CB2011CTRL/QGCSWI 1.Pos[CO]；位置信息的数据名称可表示为：CB2011CTRL/QGCSWI 1.Pos.stVal[ST]；测量信息的数据名称可表示为：CB2011MEAS/Q0MMXU2.PhV.phsA.cVal.mag.f[MX]。
所述数据名称表达兼容采用网络DL/T 667(IEC 60870-5-103)通讯规约的非智能变电站变电站，数据名称表示方式为：间隔地址+数据类型+数据序号。
例如，对于控制对象信息，数据名称可表示为：BAYxx.DOyy；对于遥信信息，数据名称可表示为：BAYxx.DIyy；对于遥测信息，数据名称可表示为：BAYxx.AIyy。
所述规则的字典描述和对应数据名称采用符号“＝”连接，通过字符比较识别的方法提取描述和名称；
加载规则符号逻辑操作部分，分别提取逻辑操作部分中的操作对象描述，操作类型和逻辑表达式。
所述提取操作对象描述是在符号字典中定义的；
所述提取操作类型主要是为合操作、分操作类型
例如，20211隔离开关的合操作规则表示如下：
20211CTL{合操作}：((201114＝1)&(2011＝1)&(201123＝1)&(2113＝1)&(2125＝1))
所述提取逻辑表达式，由在符号字典中定义的数据描述(desc)、常数和运算符组成。
所述提取分别采用符号：()、{}、：等表示，采用循环的方式逐个取出逻辑表达式中的操作设备。
所述提取逻辑表达式中提取逻辑运算状态量和量测量，以及参与运算的逻辑关系，逻辑关系包含：与、或、非。
步骤2、生成防误闭锁逻辑树；
生成防误闭锁逻辑树结构中包括根节点、或节点、与节点、叶节点；
所述根节点是与初始逻辑表达式相对应，是防误逻辑对象；
所述或节点是表示同层节点之间是逻辑或的关系；
所述与节点是表示同层节点之间是逻辑与的关系，为处理方便，可以根节点也作为与节点看待；
所述叶节点是表示不能再分解的节点，即表达式中不含与或运算符，其相应的表达式也称为原子表达式。
所述逻辑树优先级规定所有同一层次上的联接词为同优先级，按先后顺序运算，但规定括号内的优先级比括号外的优先级高，对应存储结构上就是层次越深的优先级越高，可用括号来调整表达式的运算次序。
所述逻辑树中叶节点是定义于符号字典中参与逻辑运算的对象。
所述逻辑树中叶节点数据结构中定义了逻辑运算的对象的状态量、名称、描述等属性。
例如：逻辑表达式：Y＝a&b&c|(d|e)&f+！g，其逻辑树表达方式如图2所示，图中逻辑树中树的层次深度越深，优先级越高。
步骤3、联闭锁逻辑转换为拓扑连接关系；
逻辑转换为拓扑连接关系，将逻辑关系转化为拓扑连接关系表达。
所述拓扑关系终点：逻辑中最终的输出信号。
所述拓扑关系的起点：逻辑中最先的输入信号。
所述拓扑关系优先级：拓扑连接的终端优先级最低、距离终端越远优先级越高、拓扑连接的起端优先级最高。
所述拓扑关系转换包含逻辑关系中优先级、输入信号、输出信号。
所述逻辑关系中最终的输出信号、最先的输入信号分别于拓扑关系中的终点、起点建立映射关系实现拓扑关系的转换；
所述逻辑关系中优先级通过节点与终端距离来实现拓扑关系优先级的转换。
步骤4、联闭锁逻辑关系图形化表达。
逻辑关系图形化表达借鉴Q/GDW624-2011《电力***图形描述规范》，采用遵循XML规则的联闭锁逻辑语言描述图形。
所述逻辑关系转换为图形化包含设备信息、图形信息两部分内容。
所述逻辑关系图形化的拓扑由逻辑关系的拓扑连接关系生成。
所述逻辑关系图形设备信息的字典部分由对应逻辑闭锁规则文件中的设备字典信息的描述、名称等信息转换生成；
所述图形化表达设备信息包含：开关、刀闸、地刀的名称、描述、Reference、唯一标识ID等；
所述图形化表达的图形信息是某幅具体图形的描述，主要内容包括：图元信息、连接关系、逻辑信号值；图元信息包括信号图元和逻辑图元。
所述图形化表达可分为带坐标和不带坐标两种形式，如果不带坐标，坐标的x,y轴都为-1；
所述图形化表达信号图元定义：包含一个输出或输入端子、信号文本描述信息；
所述图形化表达逻辑图元定义：与、或、非逻辑关系以及参与逻辑运算的输出和输入端子；
所述图形化表达逻辑图元采用自动创建的方式生成；
所述图形化表达连接关系定义：用于描述各种节点间的连接关系；
所述图形化表达逻辑信号值定义：0与1，其中0代表位置为分开，1代表位置为合上；
所述图形化中的连接关系由逻辑关系拓扑采用映射转换方法得到；上述图形化中逻辑信号值由逻辑关系中逻辑值转换生成；
所述图形化表达文件可以采用支持Q/GDW624-2011《电力***图形描述规范》的浏览器打开。
防误闭锁逻辑图形文件表达格式示意如下：
Figure BDA0001001116750000061
Figure BDA0001001116750000071
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种智能变电站防误闭锁逻辑图形化表达方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)采用递进加载防误闭锁规则文件，逐行扫描规则内容；
(2)生成防误闭锁逻辑树；
(3)防误闭锁逻辑关系转换为拓扑连接关系；
(4)对防误闭锁逻辑关系进行图形化表达；
所述步骤(4)中，所述图形化表达采用遵循XML规则的联闭锁逻辑语言描述图形；所述逻辑关系转换为图形化表达包含设备信息和图形信息两部分； 所述步骤(1)中，所述规则文件包括符号字典部分和逻辑操作部分，包括如下步骤：
步骤1-1、加载规则符号字典部分，提取规则的字典描述和对应的数据名称；
步骤1-2、加载规则符号逻辑操作部分，分别提取逻辑操作部分中的操作对象描述，操作类型和逻辑表达式，采用循环的方式逐个取出所述逻辑表达式中的操作设备。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述数据名称采用IEC 61850索引Reference来表示，所述Reference采用通用服务接口ACSI的表示方式，包含数据的功能约束FC，控制对象FCD，位置和测量数据FCDA；所述字典描述和对应的数据名称采用符号“＝”连接，通过字符比较识别的方法提取描述和名称。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述操作类型包括合操作和分操作，所述逻辑表达式包括数据描述、常数和运算符。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述防误闭锁逻辑树结构中包括根节点、或节点、与节点和叶节点，所述根节点是与初始逻辑表达式相对应，是防误逻辑对象；所述或节点是表示同层节点之间是逻辑或的关系；所述与节点是表示同层节点之间是逻辑与的关系；所述叶节点是表示不能再分解的节点，即表达式中不含与或运算符，其相应的表达式也称为原子表达式；所述逻辑树的优先级规定所有同一层次上的联接词为同优先级，按先后顺序运算，但规定括号内的优先级比括号外的优先级高，对应存储结构上就是层次越深的优先级越高，用括号来调整表达式的运算次序。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述拓扑连接关系的优先级为：拓扑连接的终端优先级最低、距离终端越远优先级越高、拓扑连接的起端优先级最高；所述逻辑关系中最终的输出信号、最先的输入信号分别于所述拓扑连接关系中的终点、起点建立映射关系实现拓扑关系的转换。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述图形化表达设备信息的字典部分由对应联闭锁规则文件中的设备字典信息的描述信息和名称信息转换生成，所述图形化表达设备信息包含：开关、刀闸、地刀的名称、描述、Reference和唯一标识ID。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述图形化表达图形信息的内容包括图元信息、连接关系和逻辑信号值，所述图元信息包括信号图元信息和逻辑图元信息；所述图形化表达分为带坐标和布带坐标两种形式，若不带坐标，坐标的x，y轴都为-1。
8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述图形化表达的信号图元为包含一个输出或输入端子、信号文本描述信息；所述图形化表达的逻辑图元为与、或、非逻辑关系以及参与逻辑运算的输出和输入端子，采用自动创建的方式生成；所述图形化表达的连接关系为用于描述各种节点间的连接关系；所述图形化表达的逻辑信号值为0与1，其中0代表位置为分开，1代表位置为合上；所述图形化中的连接关系由逻辑关系拓扑采用映射转换方法得到；上述图形化中逻辑信号值由逻辑关系中逻辑值转换生成。
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