一种基于变电站DWG图纸的二次系统物理信息建模方法与流程

本发明属于电数字数据领域，具体为一种基于变电站dwg图纸的二次系统物理信息建模方法。

背景技术：

国网调度中心提出“构建以信息化装备、自动化巡视、智能化检修为特征的智能运行检修体系，全面提升继电保护运行水平”。目前，电力二次系统开始呈现全面数字化、网络化、综合化和信息化的特点，变电站二次图纸作为重要的基础技术资料，涵盖了变电站二次系统所有元器件和回路的连接信息，是现场运维检修的重要依据，实现面向对象的图模一体化变电站二次系统设计成为发展趋势。

然而，目前变电站二次系统仍然以设计院设计的dwg格式的原理和端点排图纸进行移交和现场工作，dwg二次电气图纸的绘制是由图形构成的，本身没有赋予特定的意义，一般只是在图形旁进行编号、型号等的简单标注，没有电气图元模型的概念，达不到数据信息的承载和应用。多张图纸间只靠图纸中标注的端点号进行人工查找关联，在运维检修工作中核查图纸信息时不够清晰明了，费时费力、直接影响到对变电站设备故障的判断和处理速度，关系到电网的安全稳定运行。

技术实现要素：

因此，为积极响应信息化、数字化的要求，本发明提出了一种变电站dwg图纸的二次系统物理信息建模方法，将dwg图纸中二次设备转换为数字化模型信息，使得各专业数据进一步完整，为变电站施工、调试、运维、改扩建提供业务价值数据，为构建智能运行检修体系提供基础数据平台，实现高效便捷的指导现场运维检修工作。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于变电站dwg图纸的二次系统物理信息建模方法，包括以下步骤：

步骤一：参照变电站dwg图纸中出现的二次设备，为同类二次设备建立模型图元，所述模型图元设有基本属性和关联性属性，所述基本属性包括图形编号、二次设备上的设备名称、端点编号单元；

步骤二：参照模型图元中的图形编号，将dwg图纸中的二次设备用对应的模型图元进行替换；

步骤三、利用自动搜索匹配法为模型图元添加基本属性的内容，所述基本属性包括设备名称、端点编号单元；

步骤四：将dwg图纸上的连接线建模为连接电缆，所述连接电缆设有基本属性和关联性属性；所述基本属性包括端点编号单元；

步骤五：识别dwg图纸中所述二次设备与连接线的层级关系，将其添加到关联性属性；

步骤六：根据全站所有的dwg二次电气图纸，利用上述步骤建立的模型图元和连接电缆，参照层级关系，建立全站的二次系统物理信息模型。

优选的，步骤三中所述自动搜索匹配法的具体操作为：以目标中心为圆心，半径为2mm的圆形范围作为搜索区域，所搜到的文字按照到圆心距离排序，距离最近者作为所述目标的属性；若出现距离排序相同的情况，按照绘图习惯优先将目标上方文字作为属性；若此搜索区域内无文字，则需人为为目标添加属性。

优选的，步骤四中所述连接线建模为连接电缆的具体方法如下：

3-1、选定连接点的某一端点，沿固定方向进行识别，首先判断连接线是不是连续的实线，如果是，执行3-2；如果不是，将其识别为注释线，不予建模；

3-2、沿连接线按原方向继续进行识别，若连接线的另一个端点位于模型图元上，则将模型图元的端点编号识别为连接电缆端点，并将端点编号存入连接电缆的基本属性，停止识别；否则，执行3-3；

3-3、根据连接线线型识别端点，具体为：

（1）当连接线为“一”或“l”型，将连接线的另一端点识别为端点，执行3-4；

（2）当连接线为“t”或“π”型，将线与线之间的交点识别为端点，执行3-4；

（3）当连接线为“十”型，若交点为突出实心点或空心点时，将交点识别为端点，执行3-4；否则，判定两条连接线不相交，返回步骤3-2沿原方向继续识别；

3-4、人为为此端点编号并存入连接电缆的基本属性，停止识别。

优选的，步骤五中所述模型图元的层级关系的识别方法具体为：根据二次设备的实际情况进行层级分类，所述层级分类包括单装置模型图元、屏柜模型图元、整站内模型图元；再将层级分类名称添加到模型图元的关联性属性。

优选的，步骤五中所述连接线层级关系的识别方法具体为：根据连接线所处位置不同对其进行层级分类，所述层级分类包括单装置内连接线、屏柜内连接线、屏柜间连接线；再将层级分类名称添加到连接线的关联性属性；为连接线所在不同回路进行编号，并将编号添加到关联性属性。

优选的，所述模型图元的基本属性还包括生产厂家；所述连接电缆还有的基本属性还包括回路性质、编号、型号、去向安装位置，所述回路信息包括光回路和电回路。

采用上述技术方案所取得的技术效果在于：

1、将现有dwg二次电气图纸数字化、模型化，建立了以模型图元和连接电缆为对象的模型，实现数据信息的承载和应用。

2、将变电站二次系统进行图形化展示，清晰明了展示二次系统内的光回路、电回路连接信息，为二次系统全物理回路和设备的可视化在线监视奠定了模型基础。

3、基于数字化、模型化的二次图纸可实现图纸间的自动关联和跳转，并提供相关数据信息，大大节省了运维检修工作中核查图纸时间，对设备快速认知，提高运维检修效率，为构建智能运维体系提供基础数据模型。

4、实现二次系统数据信息的全生命周期管控，为设计、验收、施工、调试、运行各阶段提供归一化的模型管理和信息存储。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明步骤3中连接电缆的建模过程流程图；

图3为利用本发明建立的跳闸回路图二次系统物理信息模型；

图4为利用本发明建立的电流回路图的二次系统物理信息模型。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，基于变电站dwg图纸的二次系统物理信息建模方法，包括以下步骤：

步骤一、参照变电站dwg图纸中出现的二次设备，为同类二次设备建立模型图元，所述模型图元设有基本属性和关联性属性，所述基本属性包括图形编号、二次设备上的设备名称、端点编号单元。

dwg图纸中屏柜和装置、空开、压板等均属于二次元件，每个二次元件都具有特征，如，继电器常开触点由一条折线和一条直线构成，折线角度在90°-180°，折线和直线无交点且直线与折线一边位于水平方向；压板由两个圆和两条直线组成，圆与圆、直线与直线不相交，两条直线处于平行位置，每条直线与每个圆都有一个且仅有一个交点，共四个交点。

对所有二次系统涉及到的二次设备进行分类，同类二次设备都会有一些共同的特征，如继电器常开触点有两个端点，分别在水平方向的直线两端；定义压板有两个端点，位置分别为圆与直线相交图形中两个圆的外侧轮廓中点。

将同类设备的共同特点作为模型图元的基本属性，其中包括图形编号、二次设备上的设备名称、端点编号单元。此处的端点编号单元，是一个集合性质的单元，里面应包含多个元素，因为通常情况下，每个二次元件应该会有多个端点。

除了这三个基本属性外，还会有其他属性，之所以选用这三个基本属性是为了保证能够利用最少的信息建立模型图元。要使模型图元的内容更加丰富和准确，基本属性中还可以设有设备间的位置关系等。在实际应用时，根据需要自行选择即可。

步骤二、参照模型图元中的图形编号，将dwg图纸中的二次设备用对应的模型图元进行替换。

本步中，将变电站中二次系统二次屏柜、二次元件等转换成同类型的模型图元，将dwg图纸中的二次设备用模型图元替代。

步骤三、利用自动搜索匹配法为模型图元添加基本属性的内容，所述基本属性包括设备名称、端点编号单元。

本发明中采用的自动搜索匹配法为模型图元添加基本属性的内容。

所述自动搜索匹配法的具体操作为：以目标中心为圆心，半径为20mm的圆形范围作为搜索区域，所搜到的文字按照到圆心距离排序，距离最近者作为所述目标的属性；若出现距离排序相同的情况，按照绘图习惯优先将目标上方文字作为属性；若此搜索区域内无文字，则需人为为目标添加名称。

此处的匹配采用模糊识别匹配。此处的目标可以为模型图元，也可以为模型图元上的端点。

如图3所示，对于跳闸回路中的继电器常开触点，形成基本属性信息列表：将识别出的名字“ija”列入设备名称中，将识别出的端点编号“1、2”等添加到端点编号单元中。还可以将继电器常开触点的其他信息进行人为添加至关联性属性，包括板卡编号、办卡描述、装置编号、装置描述、装置类型等信息。

步骤四：将dwg图纸上的连接线建模为连接电缆，所述连接电缆设有基本属性和关联性属性；所述基本属性包括端点编号单元。

对于交流电流回路，如图4所示，识别出从端子排1-13id：1元件连接的连接线，并根据连接电缆建模信息化模块对连接线进行基本属性的信息添加。为连接线所在不同回路进行编号，并将编号添加到关联性属性。关联性属性包括回路性质、回路编号、型号、去向安装位置等信息。

所述连接线建模为连接电缆的具体方法如下：

3-1、选定连接点的某一端点，沿固定方向进行识别，首先判断连接线是不是连续的实线，如果是，执行3-2；如果不是，将其识别为注释线，不予建模；

3-2、沿连接线按原方向继续进行识别，若连接线的另一个端点位于模型图元上，则将模型图元的端点识别为连接端点，并将端点编号存入连接电缆的基本属性，停止识别；否则，则认为识别出连接的另一端仍为连接线，这样根据后续的连接线交叉判定原则进行判定，即执行3-3；

3-3、根据连接线线型识别端点，具体为：

（1）当连接线为“一”或“l”型，将连接线的另一端点识别为端点，执行3-4；

（2）当连接线为“t”或“π”型，将线与线之间的交点识别为端点，执行3-4；

（3）当连接线为“十”型，若交点为突出实心点或空心点时，识别为四条连接线一侧有共同端点，将交点识别为端点，执行3-4；否则，当交点无任何标识时识别为两条连接线不相连，返回步骤3-2沿原方向继续识别；

3-4、由于连接线之间的端点不与电气图元相连接，因此端点编号无法自动赋值，需要人为为此端点编号并存入连接电缆的基本属性，停止识别。

在识别端点过程中，存在连接线与模型图元不直接连接的情况，若连接线与模型图元之间有微小间隙的情况，当间距小于0.1mm，即判定连接线与模型图元为连接关系。

步骤五：识别dwg图纸中所述二次设备与连接线的层级关系，将其添加到关联性属性。

根据二次设备的实际情况进行层级分类，所述层级分类包括单装置模型图元、屏柜模型图元、整站内模型图元；对于连接线，分类情况也是类似的，层级分类包括单装置内连接线、屏柜内连接线、屏柜间连接线；再将层级分类名称添加到连接线的关联性属性。

在后续进行建模过程中，参照层级关系将模型图元、连接电缆按照编号关系进行连接。

步骤六、根据全站所有的dwg二次电气图纸，利用上述步骤建立的模型图元和连接电缆，参照层级关系，建立全站的二次系统物理信息模型。

基于步骤四中识别出的层级分类的电气图元和连接线，建立以电气图元和连接线为对象的模型信息，获得所有二次系统的连接信息，建立整站二次系统模型。

图3和图4为利用本发明方法建立的二次系统物理信息模型。

所述模型图元的基本属性还包括生产厂家；所述连接电缆还有的基本属性还包括回路性质、编号、型号、去向安装位置，所述回路信息包括光回路和电回路。

在本发明中，模型图元和连接线还有其他附属信息，附属信息包括生产厂家、线性编号等等，可以作为关联性信息，也可以单作为附属信息，适应工作需求即可。

本发明中所提到的基本属性和关联性属性，没有严格的划分标准。所述基本属性为将二次设备建模成模型图元所需的最少属性，以此减少建模工作量。在实际工程应用中，根据实际需要，选择合适的属性作为基本属性或关联性属性。