母线、非母线间隔绘制方法及装置与主接线绘制方法

摘要

本发明涉及母线、非母线间隔绘制方法及装置与主接线绘制方法，利用变电站SSD文件中存储的变压器数据和各电压等级数据，自动布局元件和连接点并连线组成间隔，由间隔组成各电压等级，形成各电压等级接线图，布局各电压等级接线图和变压器并连线，实现变电站主接线的自动绘制，且该方法并不依赖任何间隔模板，绘制的主接线图准确，图形不重叠。

说明书

技术领域

本发明涉及智能变电站运行技术领域，尤其涉及一种变电站主接线图绘制方法及装置。

背景技术

SSD文件是描述智能变电站一次系统树状拓扑结构的系统规范描述文件(System Specification Description,SSD)，用于描述变电站的主接线图的拓扑结构以及与主接线图相匹配的逻辑节点功能，与IEC61850标准规定的其它配置文件一样，以可扩展标记语言(XML)文件的形式存在。

现阶段，根据SSD文件来绘制变电站的主接线图是SSD应用的一大难题，其原因在于：关于电气设备的坐标扩展属性的使用没有达成共识，使得SSD文件中仅保存一次设备模型数据及相应的拓扑关系，并不包含这些一次设备对应的图形描述信息，使主接线图中一次设备的图形重叠，而且目前在IEC61850标准中也不存在解决该问题的相关规定，这成为需要通过SSD文件解决一次设备电气主接线图绘制的难题。

目前，许多厂家的IEC61850标准模型的配置工具都将绘制的一次接线图保存为私有数据，私有数据包括图形信息以及与图形相关联的模型信息，这样可以方便的保存和打开一次接线图，并导出标准的SSD文件，但是保存的私有数据仅对自己可认，其它厂家的配置工具不能读取，即使读取其导出的标准SSD文件，也已经丢失了绘制接线图的图形信息，仍然不能通过SSD文件生成相对应一次设备的电气主接线图。

在现有技术中，中国专利105512213A公开了一种基于配置文件和G语言的智能变电站一二次设备状态信息可视化展示方法，其流程如图1所示。该方法根据间隔内各设备的类型及拓扑连接，生成间隔的拓扑模板特征码，在G语言间隔模板库中查找与该特征码相对应的间隔模板，从而确定一次设备的图形信息，即利用该间隔板生成间隔主接线图。这种方法很大程度上需要依赖于间隔模版，且所有设备均需在间隔模版中找到对应模版，且需要预先按照间隔模版的XML定义拓扑特征字符串，灵活性受限，特别是需要厂家严格按照此规则进行预处理，工作量较大。

发明内容

本发明的目的是提供母线、非母线间隔的绘制方法及装置与主接线的绘制方法，用于解决现有技术中依赖间隔模板生成主接线图的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种母线间隔绘制方法，包括：

元件信息建立步骤：针对一个母线间隔，建立其中所有元件的信息，所述元件的信息包括元件类型信息、元件端点对应的连接点信息和元件绘制方向信息；

母线绘制步骤：设置母线的起点坐标，绘制母线；

直连元件绘制步骤：在母线的延伸方向的上方或下方，每隔设定距离绘制一个与母线直连的元件，并且连线；元件的绘制方向与母线方向垂直；遍历与所述直连元件相连但未绘制的连接点，进行绘制；

其他元件与连接点绘制步骤：对于新绘制的连接点，根据元件的绘制方向信息，查找新绘制的连接点上下左右四个方向的元件；在新绘制的连接点周围对应方向上分布绘制元件并且连线；对新绘制的每一个元件，查找与该元件相连的所有未绘制的连接点，进行绘制；对产生新绘制的连接点，再绘制其周围的元件，直到连接点没有相连的元件为止。

所述元件的信息以元件信息列表和连接点列表形式存储。

为解决上述技术问题，本发明提出一种非母线间隔绘制方法，包括：

元件信息建立步骤：针对一个非母线间隔，建立其中所有元件的信息，所述元件的信息包括元件类型信息、元件端点对应的连接点信息和元件绘制方向信息；

连接点绘制步骤：绘制一个连接点；

其他元件与连接点绘制步骤：对于新绘制的连接点，根据元件的绘制方向信息，查找新绘制的连接点上下左右四个方向的元件；在新绘制的连接点周围对应方向上分布绘制元件并且连线；对新绘制的每一个元件，查找与该元件相连的所有未绘制的连接点，进行绘制；对产生新绘制的连接点，再绘制其周围的元件，直到连接点没有相连的元件为止。

所述元件的信息以元件信息列表和连接点列表形式存储。

为解决上述技术问题，本发明提出一种母线间隔绘制装置，包括：

元件信息建立单元：针对一个母线间隔，建立其中所有元件的信息，所述元件的信息包括元件类型信息、元件端点对应的连接点信息和元件绘制方向信息；

母线绘制单元：设置母线的起点坐标，绘制母线；

直连元件绘制单元：在母线的延伸方向的上方或下方，每隔设定距离绘制一个与母线直连的元件，并且连线；元件的绘制方向与母线方向垂直；遍历与所述直连元件相连但未绘制的连接点，进行绘制；

其他元件与连接点绘制单元：对于新绘制的连接点，根据元件的绘制方向信息，查找新绘制的连接点上下左右四个方向的元件；在新绘制的连接点周围对应方向上分布绘制元件并且连线；对新绘制的每一个元件，查找与该元件相连的所有未绘制的连接点，进行绘制；对产生新绘制的连接点，再绘制其周围的元件，直到连接点没有相连的元件为止。

所述元件的信息以元件信息列表和连接点列表形式存储。

为解决上述技术问题，本发明提出一种非母线间隔绘制装置，包括：

元件信息建立单元：针对一个非母线间隔，建立其中所有元件的信息，所述元件的信息包括元件类型信息、元件端点对应的连接点信息和元件绘制方向信息；

连接点绘制单元：绘制一个连接点；

其他元件与连接点绘制单元：对于新绘制的连接点，根据元件的绘制方向信息，查找新绘制的连接点上下左右四个方向的元件；在新绘制的连接点周围对应方向上分布绘制元件并且连线；对新绘制的每一个元件，查找与该元件相连的所有未绘制的连接点，进行绘制；对产生新绘制的连接点，再绘制其周围的元件，直到连接点没有相连的元件为止。

所述元件的信息以元件信息列表和连接点列表形式存储。

为解决上述技术问题，本发明提出一种主接线绘制方法，包括：

步骤一，解析SSD文件，读取变电站数据和各电压等级数据；

步骤二，根据各电压等级中非母线间隔与母线间隔的连接关系，判断各电压等级的母线接线方式；

步骤三，根据母线接线方式，绘制各电压等级的接线图：对于一个电压等级，绘制母线间隔接线图和非母线间隔接线图；

首先绘制母线间隔接线图；

元件信息建立步骤，针对一个母线间隔，建立其中所有元件的信息，所述元件的信息包括元件类型信息、元件端点对应的连接点信息和元件绘制方向信息；

母线绘制步骤：设置母线的起点坐标，绘制母线；

直连元件绘制步骤：在母线的延伸方向的上方或下方，每隔设定距离绘制一个与母线直连的元件，并且连线；元件的绘制方向与母线方向垂直；遍历与所述直连元件相连但未绘制的连接点，进行绘制；

其他元件与连接点绘制步骤：对于新绘制的连接点，根据元件的绘制方向信息，查找新绘制的连接点上下左右四个方向的元件；在新绘制的连接点周围对应方向上分布绘制元件并且连线；对新绘制的每一个元件，查找与该元件相连的所有未绘制的连接点，进行绘制；对产生新绘制的连接点，再绘制其周围的元件，直到连接点没有相连的元件为止。

然后绘制非母线间隔接线图；

元件信息建立步骤：针对一个非母线间隔，建立其中所有元件的信息，所述元件的信息包括元件类型信息、元件端点对应的连接点信息和元件绘制方向信息；

连接点绘制步骤：已绘制的母线作为新绘制的连接点；

其他元件与连接点绘制步骤：对于新绘制的连接点，根据元件的绘制方向信息，查找新绘制的连接点上下左右四个方向的元件；在新绘制的连接点周围对应方向上分布绘制元件并且连线；对新绘制的每一个元件，查找与该元件相连的所有未绘制的连接点，进行绘制；对产生新绘制的连接点，再绘制其周围的元件，直到连接点没有相连的元件为止。

步骤四，布局变压器和各电压等级接线图，生成一次设备的主接线图。

步骤二包括以下子步骤：

根据连接点信息，查找线路间隔，如果没有母线间隔，则该电压等级为无母线接线方式；

查找线路间隔，存在母线间隔，查找间隔连接母线的数目为两条母线，则为普通双母接线方式；存在母线间隔，但不连接母线，则为3/2母线接线方式；

存在母线间隔，线路间隔连接一条母线，判断是否存在主母线，不存在主母线则为普通单母接线方式，存在主母线则为母线分支接线方式。

本发明的有益效果是：本发明提出的母线、非母线间隔绘制方法及装置与主接线绘制方法，利用SSD文件中存储的变压器数据和各电压等级数据自动布局变压器和各电压等级接线图，很容易实现变电站主接线图的自动绘制，绘制的主接线图完整准确，并不依赖任何间隔模板，也不会发生图形重叠。

附图说明

图1是一种智能变电站信息可视化方法流程图；

图2是本发明变电站主接线绘制流程图；

图3是一种典型变电站接线图布局方式；

图4是母线接线方式判定流程图；

图5是根据本发明所述的方法绘制的变电站主接线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

本发明的一种母线间隔绘制方法的实施例：

元件信息建立步骤：针对一个母线间隔，建立其中所有元件的信息，所述元件的信息包括元件类型信息，如开关、刀闸、电容器等，还包括元件端点对应的连接点信息和元件绘制方向信息。

母线绘制步骤：设置母线的起点坐标，绘制母线。

直连元件绘制步骤：在母线的延伸方向的上方或下方，每隔设定距离绘制一个与母线直连的元件，并且连线；元件的绘制方向与母线方向垂直；遍历与所述直连元件相连但未绘制的连接点，进行绘制。

其他元件与连接点绘制步骤：对于新绘制的连接点，根据元件的绘制方向信息，查找新绘制的连接点上下左右四个方向的元件；在新绘制的连接点周围对应方向上分布绘制元件并且连线；对新绘制的每一个元件，查找与该元件相连的所有未绘制的连接点，进行绘制；对产生新绘制的连接点，再绘制其周围的元件，直到连接点没有相连的元件为止。

本发明的一种非母线间隔绘制方法的实施例：

元件信息建立步骤：针对一个非母线间隔，建立其中所有元件的信息，所述元件的信息包括元件类型信息，如开关、刀闸、电容器等，还包括元件端点对应的连接点信息和元件绘制方向信息。

连接点绘制步骤：绘制一个连接点。

其他元件与连接点绘制步骤：对于新绘制的连接点，根据元件的绘制方向信息，查找新绘制的连接点上下左右四个方向的元件；在新绘制的连接点周围对应方向上分布绘制元件并且连线；对新绘制的每一个元件，查找与该元件相连的所有未绘制的连接点，进行绘制；对产生新绘制的连接点，再绘制其周围的元件，直到连接点没有相连的元件为止。

本发明的一种主接线绘制方法的实施例：

解析SSD文件，确定变电站的元件信息，如查找变压器列表和电压等级列表，电压等级中包含间隔信息，间隔中包含导电设备信息和连接点信息等。

根据连接点信息，查找各电等级对应的母线信息，然后按照图4所示流程进行母线接线方式的判定，接线方式包括无母线、普通单母、普通双母、母线分支和3/2接线，根据查找母线间隔及间隔连接母线的数目，按照以下步骤判断各电压等级的母线接线方式：

查找线路间隔内是否有母线连接点，有则为母线间隔，没有则不是母线间隔，如果没有母线间隔，则该电压等级为无母线接线方式；

查找线路间隔，存在母线间隔，查找间隔连接母线的数目为两条母线，则为普通双母接线方式；存在母线间隔，但不连接母线，则为3/2母线接线方式；

存在母线间隔，线路间隔连接一条母线，判断是否存在主母线，不存在主母线则为普通单母接线方式，存在主母线则为母线分支接线方式。

母线接线方式确定后，绘制各电压等级的接线图，对于一个电压等级，绘制母线间隔接线图和非母线间隔接线图；

首先绘制母线间隔接线图；

建立元件信息，针对一个母线间隔，建立其中所有元件的信息，所述元件的信息包括元件类型信息、元件端点对应的连接点信息和元件绘制方向信息；

设置母线的起点坐标，绘制母线；在母线的延伸方向的上方或下方，每隔设定距离绘制一个与母线直连的元件，并且连线；元件的绘制方向与母线方向垂直；遍历与所述直连元件相连但未绘制的连接点，进行绘制；

对于新绘制的连接点，根据元件的绘制方向信息，查找新绘制的连接点上下左右四个方向的元件；在新绘制的连接点周围对应方向上分布绘制元件并且连线；对新绘制的每一个元件，查找与该元件相连的所有未绘制的连接点，进行绘制；对产生新绘制的连接点，再绘制其周围的元件，直到连接点没有相连的元件为止。

例如，图5中高压侧电压等级的双母接线方式，设置起点坐标后，绘制母线M1和M2，两个母线间隔平行绘制，M1在上方，M2在下方，绘制与母线直连的接地刀闸2120、接地刀闸2220。

然后绘制非母线间隔接线图；

建立元件信息，针对一个非母线间隔，建立其中所有元件的信息，所述元件的信息包括元件类型信息、元件端点对应的连接点信息和元件绘制方向信息；

在绘制的上述母线间隔中，已绘制的母线作为新绘制的连接点，对于这些连接点，根据元件的绘制方向信息，查找新绘制的连接点上下左右四个方向的元件；在新绘制的连接点周围对应方向上分布绘制元件并且连线；对新绘制的每一个元件，查找与该元件相连的所有未绘制的连接点，进行绘制；对产生新绘制的连接点，再绘制其周围的元件，直到连接点没有相连的元件为止。

例如，已绘制的M1和M2作为新绘制的连接点，查找这两个连接点四个方向上的元件，以一定的间隔依次向右绘制刀闸2011、刀闸2012等，这些元件绘制在M1和M2的上方，垂直连接到母线，每添加一个直连元件，母线向右延伸一定的长度。

遍历与直连元件相连但未绘制的连接点，其中的一个连接点如刀闸2011和刀闸2012相连的连接点，绘制这个连接点，根据元件的绘制方向信息，查找该连接点上下左右四个方向的元件，有断路器201和接地开关20130，在连接点周围相应方向上分布绘制断路器201和接地开关20130，并连线；对已经绘制的断路器201和接地开关20130，继续查找分别与这两个元件相连的所有未绘制的连接点，绘制这些连接点，对这些新产生的连接点，再绘制其周围的元件，直到连接点没有相连的元件为止。

各电压等级的母线、非母线间隔接线图绘制完成后，即各电压等级接线图绘制完成后，在固定区域按照相对位置对全站接线图进行布局，并连接变压器的接线端子和各电压等级中相应连接点，进而绘制全站主接线图的绘制。

按照常规方式对变电站主接线图进行布局，可采用固定高压侧在位置(0，0)的方式，而后根据高压侧位置分配变压器及低压侧和中压侧电压等级接线图，各区域的布局如图3所示，首先绘制高压侧电压等级接线图，然后在高压侧电压等级下方居中均匀分布所有的变压器，将低压侧电压等级接线图旋转180度，放在变压器的下方，高压侧和低压侧电压等级接线图水平居中对齐，如果有中压侧，则中压侧电压等级接线图顺时针旋转90度，绘制在已绘图区域的右侧，与已绘图区域垂直中心对齐，所有电压等级绘制完成后查找各变压器的各连线端子在电压等级中连接的连接点，然后连线，连线时采用向上绕行的方式进行，防止与电压等级中已绘制的图元重叠。

下面以绘制一个变电站主接线图为例来说明。

遍历SSD文件，查找变压器列表和电压等级列表，本站包含三个变压器以及高中低三个电压等级，遍历电压等级列表，依次绘制各个电压等级接线图。

高压侧电压等级存在母线间隔，且线路间隔连接两条母线，判定为双母接线方式，遍历所有线路间隔连接的两条母线来统计所有母线对，经查找列表，本电压等级中存在两个母线对M1-M2、M2-M3及一个连接母线M1和M3的分段间隔，由于电压等级中有两个母线对，且两对母线中有一条公共的母线M2，所以为双母接线中的双母单分接线方式，绘制步骤如下：

1)绘制第一个母线对M1-M2对应的母线间隔，两个母线间隔平行绘制，M1在上方，M2在下方，母线间隔中与上面母线M1相连的元件向上方向绘制，与下面母线M2相连的元件向下方向绘制，这样元件就不会跟母线重叠显示；

2)遍历与M1-M2母线对相连的间隔，依次向右绘制，对每个间隔的绘制方式为：母线对向右延伸一定的距离，查找间隔中分别与两条母线相连的两个元件，间隔一定的距离绘制在上面母线M1的上方，并画线将元件垂直连接到对应的母线；

3)判断与两条母线相连的元件是否有公共的连接点，如果有公共的连接点，如线路间隔，则将与母线M1连接的元件作为已绘制元件来绘制该间隔；如果没有公共连接点，如母联间隔，则绘制该间隔剩余元件，采用向上绕行的方式连接与母线M2连接的元件和与该元件相连的另一个连接点，避免图元重叠；

4)母线对M1-M2连接的所有间隔绘制完成后，在M1的右侧预留一定的距离添加母线M3所在母线间隔，母线M2继续向右延伸，按同样的方法绘制母线对M3-M2相连的间隔；

5)所有母线对连接的间隔绘制完成后绘制分段间隔，方法与母联间隔方式一致。

然后绘制中压侧电压等级，由SSD解析的数据可知，该电压等级存在母线间隔，线路间隔连接了一条母线，且没有主母线，所以接线类型为单母接线方式，绘制步骤如下：

1)查找电压等级中所有的母线间隔，和分段间隔，根据分段间隔决定母线的绘制次序，本电压等级包含三个母线间隔分别包含母线M5，M6，M7，包含两个分段间隔分别连接M5-M6，M6-M7，所以母线的绘制次序为M5，M6，M7；

2)对每条母线，首先绘制母线间隔，母线水平方向绘制，与其相连的元件在其上方绘制，然后依次绘制与母线相连的非分段间隔，对每一个间隔，首先查找与母线相连的元件，在母线上方绘制并进行连线，然后将该元件作为已绘制元件来绘制间隔中剩余的元件，完成间隔的绘制；

3)绘制完一条母线后，在右侧留有一定的间隔距离，继续绘制下一条母线及与其相连的非分段间隔；所有的母线绘制完成后绘制分段间隔，方法同双母接线方式，分段间隔绘制在母线的上方。

最后绘制低压侧电压等级，该电压等级存在母线间隔，线路间隔连接一条母线，存在主母线，所以判定为分支连接方式，绘制步骤如下：

1)查找电压等级中的所有主母线，本电压等级中有三条主母线bus1、bus2、bus3，对每条主母线，查找连接间隔，即连接两条母线的间隔，通过连接间隔查找每条主母线对应的分支母线，如主母线bus1有分支bus11和bus12；

2)分别绘制每条主母线和其分支母线，绘制方法为：先绘制分支母线间隔，分支母线绘制完成后在母线上方绘制与该母线相连的非连接间隔，绘制方法同单母线绘制方式，一个分支绘制完成后右侧间隔一定的距离绘制下一个分支及相连的非连接间隔，所有的分支绘制完成后，在每条分支的母线下方绘制连接间隔，然后在所有连接间隔下方绘制主母线间隔，并连接连接间隔，然后在主母线下方绘制与主母线相连的其它间隔，完成第一个主母线及其分支组的绘制。绘制下一组分支时，右侧间隔一定的距离进行绘制，分支母线与前一个分组的分支母线保持同一垂直坐标。

三个电压等级绘制完成后，绘制全站的主接线图：添加高压侧电压等级，然后在高压侧电压等级下方居中均匀分布三个变压器，将低压侧电压等级旋转180度，放在变压器的下方，高压侧和低压侧电压等级水平居中对齐，低压侧添加完成后在已绘图区域的右侧添加中压侧电压等级，与已绘图区域垂直中心对齐，所有电压等级绘制完成后连接各变压器的连线端子和其在各电压等级中连接的连接点，连线后完成全站的主接线图绘制，主接线图如图5所示。

本发明还提供一种母线间隔绘制装置的实施例：

元件信息建立单元：针对一个母线间隔，建立其中所有元件的信息，所述元件的信息包括元件类型信息、元件端点对应的连接点信息和元件绘制方向信息；

母线绘制单元：设置母线的起点坐标，绘制母线；

直连元件绘制单元：在母线的延伸方向的上方或下方，每隔设定距离绘制一个与母线直连的元件，并且连线；元件的绘制方向与母线方向垂直；遍历与所述直连元件相连但未绘制的连接点，进行绘制；

其他元件与连接点绘制单元：对于新绘制的连接点，根据元件的绘制方向信息，查找新绘制的连接点上下左右四个方向的元件；在新绘制的连接点周围对应方向上分布绘制元件并且连线；对新绘制的每一个元件，查找与该元件相连的所有未绘制的连接点，进行绘制；对产生新绘制的连接点，再绘制其周围的元件，直到连接点没有相连的元件为止。

本发明还提供一种非母线间隔绘制装置的实施例：

元件信息建立单元：针对一个非母线间隔，建立其中所有元件的信息，所述元件的信息包括元件类型信息、元件端点对应的连接点信息和元件绘制方向信息；

连接点绘制单元：绘制一个连接点；

其他元件与连接点绘制单元：对于新绘制的连接点，根据元件的绘制方向信息，查找新绘制的连接点上下左右四个方向的元件；在新绘制的连接点周围对应方向上分布绘制元件并且连线；对新绘制的每一个元件，查找与该元件相连的所有未绘制的连接点，进行绘制；对产生新绘制的连接点，再绘制其周围的元件，直到连接点没有相连的元件为止。

上述实施例中所指母线、非母线间隔绘制装置，实际上是基于本发明方法流程的一种计算机解决方案，即一种软件构件，上述装置即为与母线、非母线间隔绘制方法相对应的处理进程。该软件可以用于绘制变电站的主接线。由于对上述方法的介绍已经足够清楚完整，而本实施例声称的装置实际上是一种软件构架，故不再详细进行描述。