本發(fā)明屬于變電站建模；尤其涉及一種變電站二次系統(tǒng)邏輯信號(hào)映射到3d模型光口的方法。

背景技術(shù)：

1、二次系統(tǒng)在智能變電站中扮演著重要的角色，以確保其智能性能和運(yùn)行安全。二次系統(tǒng)的邏輯、物理和三維模型設(shè)計(jì)成果分別以scd、sdd和gim文件的形式進(jìn)行存儲(chǔ)。

2、二次系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)模型描述了監(jiān)測(cè)、保護(hù)和控制智能變電站以及它們之間信號(hào)傳輸路徑的功能。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的互操作性，國(guó)際電工委員會(huì)（iec）發(fā)布了iec?61850標(biāo)準(zhǔn)，其中第6部分定義了用于表達(dá)二次系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)模型的變電站配置語(yǔ)言（scl）。相應(yīng)地，邏輯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)果通常以變電站配置描述（scd）的格式存儲(chǔ)和交換。scd文件是一種特殊的xml文件格式，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖2所示。ied（智能電子設(shè)備）和通信部分是scd文件中的兩個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。通信部分描述了整個(gè)變電站通信系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、協(xié)議配置以及各種設(shè)備之間的通信交互。具體而言，通信部分下的子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)由數(shù)十個(gè)連接訪問(wèn)點(diǎn)（connectedap）節(jié)點(diǎn)組成，它們描述了通信端點(diǎn)。每個(gè)connectedap可以通過(guò)通用變電站事件（gse）映射到多個(gè)物理連接（physconn）上。與此同時(shí)，ied部分提供了對(duì)變電站中各種智能設(shè)備的功能性能、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和通信服務(wù)的全面描述。這些信息對(duì)于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的工程、配置和集成至關(guān)重要。此外，每個(gè)ied部分還由邏輯設(shè)備（ldevice）、邏輯節(jié)點(diǎn)（ln）、數(shù)據(jù)對(duì)象實(shí)例（doi）和數(shù)據(jù)屬性實(shí)例（dai）這些較低層次節(jié)點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步描述。

3、物理回路模型抽象描述了二次系統(tǒng)的物理子系統(tǒng)或組件以及這些組件之間的拓?fù)溥B接。一般而言，二次系統(tǒng)可以按層次結(jié)構(gòu)分解為區(qū)域、間隔、屏柜、設(shè)備、板卡和端口。連接組件通常指電纜、電線和光纖芯。在實(shí)際中，設(shè)備制造商需要配置設(shè)備，這包括對(duì)ied中的電路板和物理端口進(jìn)行描述。然后，設(shè)計(jì)師建模物理對(duì)象，如隔間和屏柜。最后，設(shè)計(jì)師在設(shè)備、交換機(jī)和光纖配線架之間布設(shè)光纖芯或電纜。圖3展示了二次系統(tǒng)中設(shè)備的配置及其在sdd文件中的連接。圖中substaion元素代表了整個(gè)二次系統(tǒng)，它被分解為一個(gè)具有區(qū)域、屏柜、設(shè)備、板卡和端口等多個(gè)節(jié)點(diǎn)的層次結(jié)構(gòu)。每個(gè)端口都有多個(gè)端口屬性實(shí)例（pai），可以被多個(gè)數(shù)值（val）進(jìn)行描述。類似地，每個(gè)設(shè)備或板卡也使用元素屬性實(shí)例（eai）來(lái)描述它們的屬性。

4、隨著建筑信息建模（bim）技術(shù)在中國(guó)電網(wǎng)行業(yè)的廣泛應(yīng)用，3d?bim設(shè)計(jì)已被用于變電站項(xiàng)目中。目前，行業(yè)基礎(chǔ)類（ifc）格式通常用于存儲(chǔ)建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、消防和場(chǎng)地規(guī)劃等學(xué)科的設(shè)計(jì)模型。與此同時(shí)，變電站一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了gim（gridinterconnection?and?interaction?model）標(biāo)準(zhǔn)。

5、相較于ifc標(biāo)準(zhǔn)，gim標(biāo)準(zhǔn)更為簡(jiǎn)潔易懂，并且減少了設(shè)備在幾何描述方面的復(fù)雜性，這是因?yàn)間im標(biāo)準(zhǔn)提供了具有更復(fù)雜的形狀樣式的圖元，如絕緣子串和端子板。除了在一般建筑和基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)中使用ifc外，采用gim標(biāo)準(zhǔn)還可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)特定系統(tǒng)與一般基礎(chǔ)設(shè)施信息模型之間更無(wú)縫的集成和互操作性。

6、圖4展示了gim文件的結(jié)構(gòu)，它是一個(gè)壓縮文件，由四個(gè)文件夾組成，即cbm、dev、phm和mod。每個(gè)文件夾包含一組文件。cbm文件描述了二次系統(tǒng)中組件的結(jié)構(gòu)，而dev文件可以用來(lái)描述屏柜、板卡或端口。因此，一個(gè)cbm文件可以引用多個(gè)dev文件。mod文件描述了特定部件的幾何形狀，多個(gè)部件組成一個(gè)裝配，該裝配由phm文件表示。此外，cbm或dev文件夾中的*.fam文件描述了設(shè)備或裝置的工程和材料屬性。另外，mod文件包含兩種類型的數(shù)據(jù)：幾何基元（如立方體、圓柱體、球體等）及其由變換矩陣表示的初始放置方式。一般而言，一個(gè)表示具有復(fù)雜形狀的設(shè)備dev文件可以引用多個(gè)phm文件。

7、上述模型從多個(gè)角度描述了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，共同為下游測(cè)試和維護(hù)工作提供了基礎(chǔ)信息。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)操作人員來(lái)說(shuō)，獲取二維圖紙或三維模型的詳細(xì)信號(hào)信息往往是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。在目前的實(shí)踐中，維護(hù)工程師需要手動(dòng)參考物理回路的二維?cad?圖紙，同時(shí)利用專門(mén)的?scd?文件瀏覽器查找相應(yīng)的?goose?信號(hào)，然后在頭腦中手動(dòng)將這兩種信息結(jié)合起來(lái)。這一過(guò)程不僅繁瑣，而且需要反復(fù)檢索數(shù)據(jù)，容易造成錯(cuò)誤和遺漏。很少有研究提供將scd?模型中的信號(hào)映射到?gim?模型中的端口組件的詳細(xì)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種變電站二次系統(tǒng)邏輯信號(hào)映射到3d模型光口的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)將?scd?模型中的信號(hào)映射到?gim?模型中的端口組件的方法，導(dǎo)致維護(hù)工程師需要手動(dòng)參考物理回路的二維?cad?圖紙，同時(shí)利用專門(mén)的?scd文件瀏覽器查找相應(yīng)的?goose?信號(hào)，然后在頭腦中手動(dòng)將這兩種信息結(jié)合起來(lái)。這一過(guò)程不僅繁瑣，而且需要反復(fù)檢索數(shù)據(jù)，容易造成錯(cuò)誤和遺漏等技術(shù)問(wèn)題。

2、本發(fā)明技術(shù)方案：

3、一種變電站二次系統(tǒng)邏輯信號(hào)映射到3d模型光口的方法，所述方法包括：

4、步驟1、解析gim壓縮文件，重組其中的mod、phm、dev和cbm文件到一個(gè)名為gim-model.xml的xml文件中；

5、步驟2、在gim-model中通過(guò)唯一標(biāo)識(shí)符gridid屬性定位所有端口節(jié)點(diǎn)，通過(guò)這些唯一標(biāo)識(shí)符gridid數(shù)據(jù)，查詢sdd文件以獲取所研究端口的port?id和該端口所在ied的iedname；

6、步驟3、通過(guò)sdd文件中的數(shù)據(jù)，查詢scd文件中的fcda和extref節(jié)點(diǎn)，分別獲取輸出goose信號(hào)和輸入goose信號(hào)的地址，通過(guò)逐級(jí)解析每個(gè)信號(hào)地址，獲取信號(hào)的工程意義，完成將信號(hào)映射到3d光纖端口的過(guò)程。

7、gim-model.xml文件中的“cbm”節(jié)點(diǎn)描述了整個(gè)二次系統(tǒng)，“<dev>”子節(jié)點(diǎn)用于描述不同類型的設(shè)備，每個(gè)設(shè)備的幾何描述由“<phm>”表示部件形狀，“<mod>”節(jié)點(diǎn)用于表示通用形狀；

8、每個(gè)“<device>”中的“devtype”屬性表明二次系統(tǒng)設(shè)備的類別；其中端口節(jié)點(diǎn)的“gridid”屬性是gim文件與sdd文件之間的橋梁。

9、從gim-model.xml中提取的光纖端口的唯一標(biāo)識(shí)符“gridid”屬性值，用于定位到sdd文件中相應(yīng)的<port>節(jié)點(diǎn)，隨后在sdd文件中進(jìn)一步搜索<port>節(jié)點(diǎn)的“id”屬性和父節(jié)點(diǎn)<device>的“iedname”屬性。

10、根據(jù)從sdd文件中獲取的“iedname”值，在scd文件中定位到ied節(jié)點(diǎn)，scd文件中的每個(gè)ied節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)或一個(gè)以上的<access?point>節(jié)點(diǎn)，名稱是scd邏輯設(shè)計(jì)與sdd物理設(shè)計(jì)之間的聯(lián)系。

11、在scd文件中定位“l(fā)n0”邏輯節(jié)點(diǎn)，“l(fā)n0”邏輯節(jié)點(diǎn)具有兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)“<dataset>”和“<inputs>”，“<dataset>”包含一組<fcda>節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)描述輸出goose信號(hào)的虛端子的地址，“<inputs>”擁有一組<extref>節(jié)點(diǎn)，每個(gè)<extref>節(jié)點(diǎn)包含“intaddr”屬性，描述接收外部的輸入goose信號(hào)的虛端子的內(nèi)部地址；<extref>節(jié)點(diǎn)的其余屬性則組合成另一個(gè)ied發(fā)送的輸出goose信號(hào)的外部地址，即<extref>通過(guò)“intaddress”描述了從虛端子的源地址到研究ied的邏輯路徑。

12、通過(guò)<fcda>節(jié)點(diǎn)中的屬性進(jìn)一步確定goose信號(hào)的工程描述，從而生成虛端子的地址，<fcda>節(jié)點(diǎn)到xml文件圖表的參考線表示了fcda屬性到scd文件中相應(yīng)<lndevice>節(jié)點(diǎn)及其子節(jié)點(diǎn)<ln>與<dai>節(jié)點(diǎn)屬性的映射。

13、本發(fā)明的有益效果：

14、本發(fā)明將scd文件、sdd文件與gim文件集成起來(lái)，并從集成模型中找出各信號(hào)對(duì)象與三維組件之間關(guān)聯(lián)的方法，這些映射信息可以幫助維護(hù)工程師在故障診斷和維護(hù)操作中做出決策。通過(guò)自動(dòng)將scd文件中的goose信號(hào)映射到三維gim模型中的物理端口，減少了維護(hù)人員手動(dòng)匹配信號(hào)的繁瑣步驟，大幅提高了操作效率。該方法集成了邏輯回路、物理回路和三維模型設(shè)計(jì)的信息，可以準(zhǔn)確自動(dòng)地識(shí)別和映射信號(hào)路徑，減少了人工操作中的錯(cuò)誤和遺漏風(fēng)險(xiǎn)，提高了信號(hào)路徑的準(zhǔn)確性和可靠性。通過(guò)準(zhǔn)確的信號(hào)映射，確保了系統(tǒng)中每個(gè)組件和信號(hào)的精確連接，減少了因誤配或錯(cuò)連導(dǎo)致的系統(tǒng)故障，提升了變維護(hù)工程師在維修過(guò)程中針對(duì)goose信號(hào)拔纖的整體安全性和穩(wěn)定性。

15、本發(fā)明首先從gim文件中提取光纖端口的唯一標(biāo)識(shí)符gridid，然后根據(jù)其gim唯一標(biāo)識(shí)符gridid查詢端口的id；隨后利用這些數(shù)據(jù)確定所研究端口所在的ied的名稱，并在scd文件中獲取用于goose信號(hào)的虛端子地址；最后進(jìn)一步查詢每個(gè)信號(hào)與虛端子地址的關(guān)系及其含義。這些映射信息可以幫助維護(hù)工程師在故障診斷和維護(hù)操作中做出決策。實(shí)現(xiàn)信號(hào)在二次屏柜物理端口上的映射，將3d端口與輸入、輸出的goose信號(hào)（由虛端子表示）關(guān)聯(lián)起來(lái)；通過(guò)這些映射信息可以幫助維護(hù)工程師在故障診斷和維護(hù)操作中做出決策。

16、解決了現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)將?scd?模型中的信號(hào)映射到?gim?模型中的端口組件的方法，導(dǎo)致維護(hù)工程師需要手動(dòng)參考物理回路的二維?cad?圖紙，同時(shí)利用專門(mén)的?scd文件瀏覽器查找相應(yīng)的?goose?信號(hào)，然后在頭腦中手動(dòng)將這兩種信息結(jié)合起來(lái)。這一過(guò)程不僅繁瑣，而且需要反復(fù)檢索數(shù)據(jù)，容易造成錯(cuò)誤和遺漏等技術(shù)問(wèn)題。