智能变电站一体化监控系统图形平台的设计与开发

'第36卷第7期华电技术V0l_36No．72014年7月HuadianTechnologyJu1．2014智能变电站一体化监控系统图形平台的设计与开发王冬霞，施广德，钟昀，檀庭方(国电南京自动化股份有限公司，南京211100)摘要：针对目前已有通用图形平台无法很好满足智能变电站一体化信息处理的要求，亟待开发出以IEC61970和IEC61850标准为基础，实现一次、二次设备图模库统一建模，集成一次、二次设备映射访问组件、一体化配置工具、基于CIM包的拓扑分析与着色等功能于一体的图形平台，监控电网运行状态和设备运行信息数据，满足电力系统信息一体化和共享建模的技术。同时满足国家电网远程浏览和南方电网源端维护的功能，并融合了设备图元分层管理以及先进的插件管理机制，增加了三维图形嵌入展示功能，提高了系统的集成度和运维水平。该系统目前已在宁夏某变电站成功试点。关键词：图形平台；图模库；拓扑着色；插件；三维展示中图分类号：TM769：TP311文献标志码：B文章编号：1674—1951(2014)07—0012—0461970等国际标准，统一支持集控站／厂站监控系统0引言的各种应用，系统结构如图1所示。随着电力系统运行水平的不断提高，新一代智能变电站对信息模型的要求进一步规范和统一。借lI图模库一体化的画面编辑器ll言登票ll案『ffffff助于信息共享机制，以IEC61970CIM模型为核l{1}ll心⋯，融合IEC61850数据模型，可建立电网全景模型，从而构建智能变电站一体化支撑平台，并以此为基础形成一体化监控系统J。为了快速并全面地网酗圈网获取系统信息，监控系统中绘制与编辑大型电气接线图时，基于通用电力模型创建对应的一次、二▲次设备，实现对应信息的关联。通过一次设备之间I数据库通用访问组件的链接关系，创建拓扑节点、自动生成拓扑关系；根据状态决策和颜色决策等实时信息，更新一次设备图1系统结构的显示状态并完成拓扑着色。使得图形的绘制、数由图1可以看出，图形平台提供了统一的人机据库中模型的创建以及实时数据的处理都统一放在界面，包括画面编辑器和实时画面显示模块，集成图图形平台下完成，通过组件接入的方式提高系统的模库一体化访问组件、一次／二次映射访问组件、一集成度，便于维护的同时，方便工程人员进行工程体化集成配置工具等于一体，并嵌入了对应组件的配置。工具栏与视图导航结构图于图形编辑器中。1系统架构画面编辑器主要是提供绘图与各种图形配置功能；实时显示模块主要是利用实时数据库中的实时一体化监控系统图形平台的整体设计，采用数据，完成画面状态和颜色的刷新，并提供人工置“平台+应用”的分层体系架构，具备强大的跨平台数、遥控等功能。图模库一体化访问组件主要功能特性，可兼容于各种硬件平台，包括服务器、工作站是在图形绘制的同时完成一次设备创建，并提供统和微机等，又可运行于不同操作系统，如Windows，一的界面完成与二次设备的关联；同时，利用图形绘Linux和Unix，全面满足电力监控系统对运行环境制时提供的连接关系，创建拓扑节点，生成拓扑岛，的不同需求。系统的设计遵循IEC61850／IEC并提供拓扑着色功能给图形完成画面颜色的刷新。一次、二次映射访问组件主要提供一次、二次设备的收稿日期：2014—03—14；修回日期：2014—05—20特定查询服务。一体化集成配置工具的功能是在图 第7期王冬霞，等：智能变电站一体化监控系统图形平台的设计与开发·13·形界面上提供配置手段生成变电站的一次、二次设备配置信息，具备初步的一次、二次信息自动关联能力。电力图符模型的创建2集成设计与开发定义工程中的层次对象(子控制区、变电站、电压等级、间隔)2．1画面编辑器图形编辑器初始化过程中，集成了图模库一体画面中电力图符的实例化化(PMS)访问组件提供的工具栏，一体化配置工具提供的导航配置窗，并加载了一次、二次设备映射组调用PMS_CreateDev创建对应的一次设备或PMS_LinkDev连接库中已有的一次设备件。整个初始化流程如图2所示。(画面编辑器的启动)ICreateDatabase创建数据库根据一次、二次设各的映射约定智能匹配关键量测映射IPMSInitData初始化图模库一体化访问组件否画面中利用连接线连接一次设备IPMS_GetCIMToolBar获取图模库一体化提供的工具栏，包括拓扑检查，创建拓扑节点等工具栏用PMS_CheckDevConnect检查连接关I～是否符合要求，比如电压匹配等一否addToolBar安装图模块一体化工具栏到画面中是调用PMS_createDevConnect创建；设备连接，生成拓扑节点库ConfigExplorer_init初始化一体化集成配置工具I检查全站拓扑关系Confi~xplorer_getTableEditor获取一体化集成配置窗口结束IinstallOMTWidget安装一体化集成配置导航窗到画面中图3接线图的绘制与拓扑生成流程的插件模块，而插件的注册、卸载等操作则由图形平I台通过接口实现统一管理，目前系统开发了曲线和OMT_InitMapCIM初始化一次、二次映射服务组件表格插件，嵌入到画面中进行展示。采用“平台一I插件”模式可以为程序的开发、测试和后期程序的initCfgDataBase初始化配置库升级带来很大的方便。插件体系结构_6如图4I所示。(，结束、)图形插件管理与展示模块●图2画面编辑器初始化流程统一的交互接口▲画面编辑器绘制与编辑电气接线图的时候，同时创建对应的一次、二次设备，实现四遥信息的关联。通过一次设备之间的链接关系，创建拓扑节点、自动生成拓扑关系。图3展示了接线图的绘制与拓扑生成流程。图4插件体系结构图形编辑器利用组合图元的属性定义，扩展一图形系统还增加了3D文件导入与展示功次模型信息，优化图模一体化配置流程；支持连接线能卜mj。图5是三维文件的展示流程图，提供三维的吸附、拖拉与自动移动等功能。场景和3D容器嵌入原有的二维图形的2种展示方图形系统采用了插件管理系统J，定义插件与式。主要采用OpenGL技术，实现obj和3ds格式图形平台的公用接口，支持根据插件体系规范开发3D文件的导人和展示，并可以进行三维空问的旋 ·14·华电技术第36卷转、缩放等功能。lO场p景enG进L行Sc三en维e图形平台图5三维文件的展示流程图另外，图形编辑器支持国网的远程浏览、南网的源端维护的模型导入等功能，融合了可定制功能、分层管理功能，从而更好地满足了不同应用领域图6一次设备层次结构模型等。为图形平台等提供一次、二次设备的特定查的需求。询信息服务。2．2图模库一体化访问组件2．4一体化集成配置工具PMS访问组件用于图形工具创建电力主接线一体化监控系统集成配置工具的功能是配置生图的过程中，在数据库中同步创建对应的一次设备成变电站的一次、二次设备的配置信息，至少具备初对象及它们间的拓扑连接关系，该组件主要包含以步的一次、二次信息自动关联(通过LN对象来实下几种功能：编辑电力图符所需的一次设备信息获现)能力，生成变电站的SSD文件，并能生成变电站取接口；创建、删除、复制、间隔复制一次设备对象调的输出接口文件，如SCD文件、CIM文件等。图7用接口；创建、删除、复制、间隔复制一次设备间的拓是集成配置工具的配置流程及模块调用关系图。扑连接关系调用接口；创建图模库一体化工具栏调2．5实时画面展示模块用接口(包括拓扑检查、GID设置、节点库、拓扑母线图8展示了实时画面刷新的流程，该模块利用库、参数检查、CIM导出等)；编辑一次设备调用接注册回调的信息从实时库中读取实时变化的数据，口；设置一次、二次设备映射调用接口。图6展示了根据一次设备的运行状态(开关、刀闸等)，配合状一次设备层次结构模型。态决策和颜色决策的返回结果，改变对应图元的状2．3一次、二次映射访问组件态、完成拓扑着色等功能，并刷新遥测值。同时支持一次、二次设备映射访问组件用于提供一次设人工置数、遥控等功能，并由同步模块同步到其他的备和二次设备相互间的映射信息接口服务，主要包机器中。含以下几类信息接口：从一次设备到二次设备的映应用该监控系统，各种设备的拓扑计算结果以射接口；从二次设备到一次设备的映射接口；关键量不同颜色显示在监控屏上，开关刀闸的开合态是状测的一次、二次映射访问接口；一次设备所从属CIM态决策的结果。该系统在宝丰能源变的成功试点，层次对象提取接口；二次设备所从属的CIM层次对证明了该一体化监控系统平台实际应用功能的有象提取接口；一次设备的拓扑关系访问信息接口效性。流程模块图7配置工具的配置流程及模块调用关系PMS_InitData~化化垂差H嘉需图8实时画面刷新流程 第7期王冬霞，等：智能变电站一体化监控系统图形平台的设计与开发·15·[7]陈佳，孙宏斌，汤磊，等．电力系统控制中心三维可视化3结束语技术及其实时应用[J]．电力系统自动化，2008，32(6)：基于上述智能变电站一体化监控系统图形平台2O一24．已成为新一代智能变电站的重要组成部分，该平台[8]王志鹏．基于知识可视化的数字化变电站一体化监控系已在宁夏宝丰能源变电站成功试点投运。通过此图统的开发研究[D]．太原：太原理工大学，2012．形平台，不仅可以迅速构建出符合IEC61850／IEC[9]董洁，王吴．基于GIS的二三维一体化技术在电力应急61970标准的电力模型图、主接线图和间隔图等，而中的应用[J]．能源与节能，2011(7)：25—28．[10]王彬，何光宇，董树锋，等．基于CIM的全图形自生成及且可以同步创建电力一次设备库，通过图形平台管三维可视化[J]．电力系统自动化，2010，34(4)：55—理来管理电力图与一次设备库，生成与校验全站的58．74．拓扑关系，实时刷新一次、二次设备的状态以及对应[11]王化鹏，杨威，许智，等．智能变电站一体化信息平台源的遥测值，全面监控整个变电站的运行状态。利用端维护模型转化技术[J]．电力建设，2012(1)：27—31．此图形平台提供的定制性、插件体系、以及二维／三[12]董张卓，段欣，李骞．电网图形平台和静态拓扑的生成维一体展示功能，可以适应未来各应用领域的发展[J]．电力系统保护与控制，2009，37(18)：89—92．要求，构建各种图模一体化监控系统。(本文责编：白银雷)参考文献：作者简介：[1]邵立冬，吴文传，张伯明．基于CIM的EMS／DMS图形支王冬霞(198l一)，女，江苏东台人，工程师，工学博士，撑平台的设计与实现[J]．电力系统自动化，2003，27从事电力系统自动化方面的研究工作(E-mail：dongxia—(20)：11—15，39．wang@sac—china．com)o[2]王冬青，李刚，何飞跃．智能变电站一体化信息平台的设施广德(1971一)，男，江苏高邮人，工程师，工学硕士，计[J]．电网技术，2010，34(1O)：20—25．从事电力系统自动化方面的研究工作(E-mail：guangde—shi[3]唐晓莉，林庆农，陆鑫，等．基于通用模型的电力图形软件@sac—china．com)。开发平台[J]．电力系统自动化，2010，30(6)：131—134．钟昀(1975一)，男，江西瑞金人，高级工程师，工学硕[4]陈爱林，耿明志，张海东，等．智能变电站和主站共享建模士，从事电力系统高级应用方面的研究工作(E—mail：yun—的关键技术[J]．电力系统自动化，2012，36(9)：72—75．zhong@sac—china．tom)。c5]尚伟，田瑞丽，白洁，等．基于插件技术的图形标绘软件设计[J]．计算机与网络创新生活，2010(3)：95一si7．檀庭方(1982一)，男，安徽安庆人，工程师，工学硕士，[6]袁芳．基于插件技术的电力系统在线安全分析系统[D]．从事计算机系统结构方面的研究工作(E—mail：tingfang—tan天津：天津大学，2010．@sac—china．eom)。0<>●<>●0●o·<>●<>●<>●0●0●o·<>●<>●o●0●o·<>●<>●<●o●0·o·<>·<>●<>●o·0·o●<>·<>●<>●0●0·o·<>●o●o●◇●·●<>●0●0·<>·o●<>●0●(上接第11页)对主提升油缸的油路进行控制，通[2]吴根茂．实用电液比例技术[M]．杭州：浙江大学出版过位移反馈形成闭环控制系统，实现液压油缸同步社，1993：1—2．运动，同步精度控制在2mm以内。[3]王春行．液压控制系统[M]．北京：机械工业出版社，(2)运行稳定性好。利用比例阀微调系统流2001．量，使升船机的启动平稳，升降速度稳定；通过管路[4]杨征瑞．花克勤，徐轶．电液比例与伺服控制[M]．北京：安全阀吸收冲击力，抗冲击能力较强，动态稳定冶金工业出版社，2009．性好。[5]郑朝印．升船机监控系统的研究[D]．大连：大连海事大综上所述，该系统保证了液压提升式升船机主学，2004．提升油缸4个缸的同步运行，提高了系统运行的稳(本文责编：刘芳)定性，对行业发展具有借鉴意义。作者简介：参考文献：宋远卓(1983一)，男，安徽砀山人，工程师，工学硕士，[1]钮新强．船闸与升船机设计[M]．北京：中国水利水电出从事水利水电通航设施系统设计、制造和安装等方面的研究版社，2007：244—246．工作(E·mail：syuanzhuo@163．eom)。'