一种基于模板库的物理回路快速连接方法与流程

本发明涉及智能变电站二次系统物理回路设计技术，特别是一种基于模板库的物理回路快速连接方法。

背景技术：

智能变电站的二次回路设计分为逻辑回路设计和物理回路设计。逻辑回路主要是智能电子设备(IED)之间的虚拟信号连接关系，物理回路主要是设备之间的实际连接线缆，一般为光缆、尾缆、跳纤，是虚拟信号传输的载体，采用设计软件进行物理回路设计时，一般的流程包括：物理设备建模、物理回路建模、屏柜连接建模和光缆分配，具体如下：

物理设备建模：

(1)新建间隔，间隔包括电压等级和编号；(2)根据层级关系新建小室，小室包括描述和编号；(3)小室下面新建屏柜，屏柜包括描述，编号和生成商；(4)屏柜下面新建装置，填写板卡，端口，描述，编号，生产商等，选择所属间隔。

物理回路建模：是变电站二次系统设计的核心部分，用于构建变电站二次系统回路，需要配置每个回路的连接路径，包括装置、交换机间的端口连接关系及所传输的信息类型，包括：

(1)选择起点装置，根据所选间隔情况进行自动过滤所有的装置；(2)选择起点装置端口，根据不同的颜色显示已被占用的端口，当前使用端口和未被使用端口；(3)如果需要经过交换机，则选择交换机的接收端口；(4)如果需要经过交换机，则选择交换机的发送端口；(5)列出全站的装置，选择终点装置；(6)选择终点装置的端口；(7)如果存在，填写正向物理回路类型及描述；(8)如果存在，填写反向物理回路类型及描述；(9)根据上述步骤，自动构建完整的物理连接路径；(10)根据上述步骤，自动构建完整的物理回路连接路径；(11)按间隔、信息类型、装置套序编排物理回路路径；(12)完成信息路径建模，加入数据库。

屏柜连接建模，主要用于生成屏柜的连接关系，通过选择起点屏柜自动过滤终点屏柜，自动更新屏柜连接，包括：

(1)根据物理回路生成屏柜连接，选择起点屏柜；(2)如果需要，选择转接屏柜；(3)根据物理回路自动过滤，选择终点屏柜；(4)根据上述连接，生成屏柜连接关系；(5)完成屏柜连接建模，加入数据库。

光缆分配，以上述的物理回路建模为基础，根据物理回路建模的路径，识别出屏柜连接关系及屏柜间所需的纤芯数，对于预制式变电站或模块化设计的变电站提供插入转接屏柜的功能，光缆类型按照同一小室内使用尾缆，不同小室和户外场地内使用光缆的原则选择光缆或尾缆，按照软件设定的工程光缆、尾缆规格分配光缆和尾缆的最终纤芯数。包括：

(1)读取全站的物理回路信息；(2)根据所有装置信息获取装置所属屏柜；(3)根据装置间物理连接路径获取装置所属屏柜连接关系；(4)根据两两屏柜间，所有装置的物理连接路径，获取屏柜间所需纤芯数；(5)计算光缆所需的光配口数，分配光配架；(6)按照间隔、装置套序分配光缆、尾缆编号；(7)完成光缆分配，加入数据库。

综上，物理回路建模是整个设计过程中最繁琐最复杂的工作，设计过程中存在大量类似的智能变电站，目前都是采用手动方式一根根的连接设备的起始点和终止点来完成的，效率较低。且由于各个设备厂商的物理端口仍不统一，使得物理回路设计过程无法反复复用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题为：提出一种基于模板库的物理回路快速连接方法，对物理回路建模过程进行优化，通过模板实例化的方式，使得变电站物理回路设计过程能够被不断快速复用，提高物理回路的设计的效率。

本发明的技术方案思路为：虽然物理回路设计过程中存在大量类似的智能变电站，但其中的二次回路原理是完全相同的，仅仅是光口的不同造成了物理回路不同，因此本发明考虑将物理回路中设备的逻辑关系剥离出来，建立物理回路模板库，然后将人工一根根连接设备起始点和终止点的方式，转换为通过模板实例化的方式，使得变电站物理回路设计能够不断快速复用，从而提高设计效率。

本发明采取的技术方案具体为：一种基于模板库的物理回路快速连接方法，包括以下步骤：

S1，建立物理回路模板数据库；

物理回路模板数库中包括多个物理回路模板数据，各物理回路模板数据分别对应不同的间隔数据，包括相应间隔内的设备数据和回路数据，以及存在跨间隔设备时，与本间隔物理回路有关联的跨间隔设备数据，和连接跨间隔设备与本间隔设备的跨间隔回路数据；

S2，基于已建立的物理回路模板数据库，在实际工程中进行模板实例化，以完成实际工程的物理回路设计：

对于实际工程中的各工程间隔，分别从物理回路模板库中选择间隔类型相应的物理回路模板数据，按照物理回路模板数据完成物理回路模板数据在实际工程中物理回路的设备和物理回路映射，即完成实际工程的物理回路连接。

优选的，本发明中，对于母线间隔需要根据典型设计的配置方案按照最大化接线的方式构建物理回路模板。所谓最大化接线方式也即母线最复杂接线方式，为本领域公知。

优选的，步骤S1中，各物理回路模板数据中相应间隔包括的间隔内设备数据和跨间隔设备数据包括智能电子设备数据和交换机设备数据。其中交换机设备为中间设备。进一步的，所述各设备数据和跨间隔设备数据分别包括类型相应的通用设备的光口信息数据。对于设备数据可以无需指定板卡，仅以Tx01/Rx01、Tx02/Rx02、Tx03/Rx03对设备的光口进行标识，即利用通用设备光口里的回路信息来替换实例对象，实际工程设备(新建工程)建立时没有回路信息，所以用物理回路模板中的回路信息去替换实际工程设备的信息，回路信息存在于光口中，故只替换对应光口中的回路信息，光口信息不做替换。本发明只注重物理回路中设备光口之间的逻辑关系，而仅选择各种类型设备的通用设备进行物理回路模板的建立，可避免因不同厂家不同设备光口不同造成物理回路无法复用的情况。

优选的，步骤S1中，各物理回路模板数据中相应间隔的回路数据包括起始设备、起始设备的光口、中间设备、中间设备的光口、终止设备和终止设备的光口数据。进一步的，所述回路数据还包括回路的正反向类型数据和描述数据。

进一步的，本发明步骤S1包括以下步骤：

S11，建立间隔信息，间隔信息格式为“电压等级+间隔名称”；如220kV线路间隔；

S12，在各间隔信息下创建相应间隔内的设备数据，包括间隔内的所有设备，以及存在跨间隔设备时，与本间隔的物理回路有关的跨间隔设备；并填写设备描述数据和设备光口信息数据；

S13，根据设备数据，进行对应各间隔的物理回路建模，包括步骤：

S131，列出间隔内的所有设备；

S132，选择并连接物理回路的起点设备、起点设备端口、中间设备、中间设备端口、终点设备和终点设备端口，利用不同的颜色标记已被占用的端口、当前使用的端口和未被使用的端口；

当起点设备与终点设备直连时，则无需中间设备交换机及其端口；如果端口之间需要经过交换机，则还选择交换机的接收端口和发送端口；

S133，根据各间隔对应的物理回路正反向类型，填写物理回路正反向类型及描述；

物理回路包含正向回路和反向回路，如果只存在正向回路，则填写正向物理回路类型及描述，反之填写反向物理回路类型及描述，如果回路同时包含正向回路和反向回路，正反向回路类型及描述同时填写；

S134，对应各间隔的完整的物理回路连接路径构建完成，即完成各物理回路模板数据构建；

S135，将各间隔对应的物理回路模板数据加入物理回路模板数据库。

本发明中，物理回路的连接也是基于通用光口进行连接，应保证各光口不能重复使用。

优选的，本发明中，步骤S2包括以下步骤：

S21，选择实际工程中的各工程间隔，从物理回路模板库中选择间隔类型相应的物理回路模板数据；

S22，对物理回路模板进行解析，在模板信息窗中显示出所选择的物理回路模板数据中的所有物理回路的列表；

S23，依次选择列表中的各物理回路，解析各物理回路包括设备、设备光口、正反向类型和描述数据的路径信息；

S24，对照物理回路模板中的设备数据，选择对应的设备，完成各设备数据在实际工程中的映射；

S25，对照物理回路模板中物理回路路径的设备光口信息，选择对应的设备光口，完成设备光口在实际工程中的映射；

S26，将物理回路模板中的正反向类型和描述数据填写到实际工程的物理回路中，即完成物理回路模板的映射；

S27，依次完成实际工程中各间隔对应的物理回路模板的映射，即完成实际工程的物理回路实例化。

有益效果

通过建立物理回路模板，覆盖各个电压等级的典型设计案例，通过对物理回路模板的实例化，能够快速完成变电站的二次物理回路设计，不仅降低了人工物理回路设计过程中产生的错误率，也提高设计人员物理回路设计过程中的效率。

附图说明

图1所示为物理回路模板数据库建立流程示意图；

图2所示为本发明物理回路模板实例化流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

结合图1和图2，本发明,基于模板库的物理回路快速连接方法，包括以下步骤：

S1，建立物理回路模板数据库；

物理回路模板数据库的建立根据典型标准变电站结构进行。物理回路模板数库中包括多个物理回路模板数据，各物理回路模板数据分别对应不同的间隔数据，包括相应间隔内的设备数据和回路数据，以及存在跨间隔设备时，与本间隔物理回路有关联的跨间隔设备数据，和连接跨间隔设备与本间隔设备的跨间隔回路数据；

S2，基于已建立的物理回路模板数据库，在实际工程中进行模板实例化，以完成实际工程的物理回路设计：

对于实际工程中的各工程间隔，分别从物理回路模板库中选择间隔类型相应的物理回路模板数据，按照物理回路模板数据完成物理回路模板数据在实际工程中物理回路的设备和物理回路映射，即完成实际工程的物理回路设计。

实施例一

本发明中，对于母线间隔需要根据典型设计的配置方案按照最大化接线的方式即母线连接最复杂的方式构建物理回路模板。

步骤S1中，各物理回路模板数据中相应间隔内的设备数据包括智能电子设备数据和交换机设备。进一步的，所述各设备数据分别包括类型相应的通用设备的光口信息数据。无需指定板卡，仅以Tx01/Rx01、Tx02/Rx02、Tx03/Rx03对光口进行标识。即利用通用设备光口里的回路信息来替换实例对象。

步骤S1中，各物理回路模板数据中相应间隔的回路数据包括起始设备、起始设备的光口、中间设备、中间设备的光口、终止设备和终止设备的光口数据。进一步的，所述回路数据还包括回路的正反向类型数据和描述数据。

本发明物理回路的连接也是基于通用光口进行连接，为了保证各光口不能重复使用，本发明步骤S1包括以下步骤：

S11，建立间隔信息，间隔信息格式为“电压等级+间隔名称”；如220kV线路间隔；

S12，在各间隔信息下创建相应间隔内的设备数据，包括间隔内的所有设备，以及存在跨间隔设备时，与本间隔的物理回路有关的跨间隔设备；并填写设备描述数据和设备光口信息数据；

S13，根据设备数据，进行对应各间隔的物理回路建模，包括步骤：

S131，列出间隔内的所有设备；

S132，选择并连接物理回路的起点设备、起点设备端口、中间设备、中间设备端口、终点设备和终点设备端口，利用不同的颜色标记已被占用的端口、当前使用的端口和未被使用的端口；

当起点设备与终点设备直连时，则无需中间设备交换机及其端口；如果端口之间需要经过交换机，则还选择交换机的接收端口和发送端口；

S133，根据各间隔对应的物理回路正反向类型，填写物理回路正反向类型及描述；

物理回路包含正向回路和反向回路，如果只存在正向回路，则填写正向物理回路类型及描述，反之填写反向物理回路类型及描述，如果回路同时包含正向回路和反向回路，正反向回路类型及描述同时填写；

S134，对应各间隔的完整的物理回路连接路径构建完成，即完成各物理回路模板数据构建；

S135，将各间隔对应的物理回路模板数据加入物理回路模板数据库。

优选的，本发明中，步骤S2包括以下步骤：

S21，选择实际工程中的各工程间隔，从物理回路模板库中选择间隔类型相应的物理回路模板数据；

S22，对物理回路模板进行解析，在模板信息窗中显示出所选择的物理回路模板数据中的所有物理回路的列表；

S23，依次选择列表中的各物理回路，解析各物理回路包括设备、设备光口、正反向类型和描述数据的路径信息；

S24，对照物理回路模板中的设备数据，选择对应的设备，完成各设备数据在实际工程中的映射；

S25，对照物理回路模板中物理回路路径的设备光口信息，选择对应的设备光口，完成设备光口在实际工程中的映射；

S26，将物理回路模板中的正反向类型和描述数据填写到实际工程的物理回路中，即完成物理回路模板的映射；

S27，依次完成实际工程中各间隔对应的物理回路模板的映射，即完成实际工程的物理回路实例化。

实施例二

以某220kV线路间隔为例进行物理回路模板、物理回路模板库的建立和物理回路模板库的实例化的说明。

①物理回路模板的建立

此间隔对应的间隔数据中，设备数据应当包括：

220kV线路测控，220kV线路保护A，220kV线路保护B，220kV线路智能终端A，220kV线路智能终端B，220kV线路合并单元A，220kV线路合并单元B，220kV线路过程层交换机A，220kV线路过程层交换机B，220kV线路电能表，220kV母线保护A，220kV过程层中心交换机A。

物理回路数据应当包括(部分连线)：

220kV智能终端A<Tx01><------->220kV线路保护A<Rx01>

正向类型：GOOSE；

正向描述：断路器位置、低气压闭锁重合闸、压力低闭锁重合闸；

反向类型：GOOSE；

反向描述：线路保护A动作跳闸、重合闸；

220kV线路合并单元A<Tx01>-->220kV线路路保护A<Rx02>

正向类型：SV；

正向描述：线路保护采样；

220kV线路智能终端A<Tx02><--><Rx01>220kV线路过程层交换机A<Tx02><-->220kV线路测控<Rx01>

正向类型：GOOSE；

正向描述：智能终端告警、开关量信息；

反向类型：GOOSE；

反向描述：遥控命令信息；

220kV线路保护A<Tx02><--><Rx01>220kV线路过程层交换机A<Tx07><--><Rx01>220kV过程层中心交换机A<Tx07><-->220kV母线保护<Rx01>

正向类型：GOOSE；

正向描述：线路保护启动母线保护失灵；

反向类型：GOOSE；

反向描述：母线保护通过线路保护远跳对侧。

②物理回路模板库的建立

包括步骤：

S11，建立间隔信息，间隔信息一般名称为“电压等级+间隔名称”，如220kV线路间隔；

S12，在间隔信息下创建设备，包括本间隔内的所有设备，以及与本间隔的物理回路有关联的跨间隔设备，填写设备描述和光口信息；

S13，根据设备数据，进行对应各间隔的物理回路建模，包括步骤：

S131，列出间隔内的所有设备；

S132，选择物理回路的起点设备、起点设备端口、中间设备、中间设备端口、终点设备和终点设备端口，利用不同的颜色标记已被占用的端口、当前使用的端口和未被使用的端口；

当起点设备与终点设备直连时，则无需中间设备交换机及其端口；如果端口之间需要经过交换机，则还选择交换机的接收端口和发送端口；

S133，根据各间隔对应的物理回路正反向类型，填写物理回路正反向类型及描述；

物理回路包含正向回路和反向回路，如果只存在正向回路，则填写正向物理回路类型及描述，反之填写反向物理回路类型及描述，如果回路同时包含正向回路和反向回路，正反向回路类型及描述同时填写；

S134，对应各间隔的完整的物理回路连接路径构建完成，即完成各物理回路模板数据构建；

S135，将各间隔对应的物理回路模板数据加入物理回路模板数据库。

特别的，对于母线间隔需要根据典型设计的配置方案按照最大化接线的方式构建物理回路模板。

③物理回路模板的实例化

物理回路模板数据库创建完成后，可以在实际工程中进行实例，实现物理回路的快速设计，需要注意的是，物理回路模板的快速设计，适用于网络结构相同或者相似的变电站。

利用本发明在实际工程的物理回路设计步骤为：

(1)物理设备建模，同常规设计方法。

根据工程规模创建小室、屏柜、装置和间隔，填写装置的型号和物理端口

(2)物理回路建模，不同于常规设计方法，本发明即对此步骤进行了优化。具体的流程如图2所示：

a.选取一个工程间隔，从物理回路模板中选择合适的模板类型。

b.解析模板，在模板信息窗中列举出所有的物理回路列表。

c.人工依次选择物理回路，解析物理回路的路径信息，设备、光口、正反向信息类型和描述等。

d.对照模板中该路径的设备信息，包括发送设备、接收设备、交换机设备，在实际工程中，人工选择物理回路中对应的设备名称，完成设备映射。

e.对照模板中该路径的光口信息，包括发送设备光口、接收设备光口、交换机设备光口，在实际工程中，人工选择物理回路中对应的各个设备光口，完成设备光口映射。(需要注意的是，光口映射的时候，需要参考厂家资料，因为各类设备的GOOSE、SV功能定义差异较大，如SV区分网采和直采，GOOSE和SV无法共口等问题。)

f.模板中正反向信息类型和描述描述自动填写到实际的的物理回路中。

g.依次完成其他物理回路的映射，完成物理回路实例化。需要说明的，由于间隔信息采用设备进行划分，因此对于具有跨间隔的物理回路连线时，会在不同的间隔中查询相同的物理回路路径。(如线路保护启动母线保护失灵，则会在线路保护和母线保护都能查询到相同的物理回路连线)，当软件在后一个间隔发现跨间隔的路径存在时，则提醒设计人员不需要重新实例；如果在后一个间隔没有发现跨间隔路径的存在，则需要实例。

对于母线间隔，由于是最大化配置的。需要选择工程中实际的回路数，并实例化每条信息回路，模板中多余的信息回路无需实例化，完成实回路模型的构建。

本实施例中，与实际工程间隔相应的物理回路模板在物理回路模板数据中的存储信息包括：

220kV线路智能终端A<Tx01><------->220kV线路保护A<Rx01>

正向类型GOOSE

正向描述：断路器位置、低气压闭锁重合闸、压力低闭锁重合闸

反向类型：GOOSE

反向描述：线路保护A动作跳闸、重合闸

映射的物理回路：

220kV龙泉线智能终端A<1:Tx04><------->220kV龙泉线线路保护A<2:Rx03>

正向类型GOOSE

正向描述：断路器位置、低气压闭锁重合闸、压力低闭锁重合闸

反向类型：GOOSE

反向描述：线路保护A动作跳闸、重合闸

实施例对应的具体映射方法如下表：

(3)屏柜连接过程同常规的设计方法。

物理回路实例化完成后，按照常规的工程配置的后续流程，刷新屏柜连接，对于模块化变电站中的集中光配，通过给每个小室构建集中光配柜，在屏柜连接中将小室内的屏柜均通过集中光配柜进行转接，完成屏柜连接配置。

(4)线缆连接过程同常规的设计方法。

屏柜连接完成后刷新线缆连接，根据在工程设置中设置的光缆编号原则和光缆规格参数，自动生成全站的光缆连接，在线缆连接中浏览和核对所有的线缆信息，人工调整下线缆的纤芯顺序或光配顺序，特殊的光配规格，如预制光缆使用的4口或8口光配使用光配规格调整功能进行调整，完成全站的线缆生成工作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。