一種智能變電站設備可視化編程方法
2023-10-08 17:24:04 2
一種智能變電站設備可視化編程方法
【專利摘要】本發明公開了一種智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵是在於：包括可視化編程和圖形化可視化調試，所述可視化編程包括以下步驟：11)根據變電站智能設備的保護控制要求，設計繼電保護裝置的運行邏輯圖，並審核邏輯圖的完備性；12)針對不同類型設備運行需求，設計描述整個變電站的各個設備功能的可視化編程工程；13)使用組件框圖繪製裝置運行邏輯圖，完成裝置運行程序的編程；14)利用交叉索引方法驗證可視化編程中圖形之間數據輸入輸出合法性；15)使用編碼代碼生成方法，生成程序源碼C文件；16)應用開發工具編譯器，編譯生成最終目標程序。本發明可實現繼電保護裝置、測控裝置及其他智能設備的圖形化編程。
【專利說明】一種智能變電站設備可視化編程方法
[0001]【技術領域】
本發明涉及一種智能變電站設備可視化編程方法，屬於電工【技術領域】。
[0002]【背景技術】
變電站是電力系統運行的樞紐節點，變電站電壓等級越高，變電站的作用就越大，其安全可靠性也要求更高，變電站二次設備是電網及變電站一次設備安全穩定運行的基礎。
[0003]目前，隨著智能電網建設的不斷深入，用戶對繼電保護裝置、測控裝置及其他智能設備提出了智能分析、智能告警、順序化操作、智能分析等要求，國內各廠家和科研機構也都投入了大量的人力開展智能電網保護研究。與此同時針對各廠家，軟體開發分工越來越細，開發人員的技能很難覆蓋所有專業方向，部分軟體開發人員對計算機技術研究比較透徹，但對繼電保護及控制原理涉足不深；部分開發人員是繼電保護領域的專家，但對軟體開發研究不多。因此，無論對計算機編程技術熟悉的開發人員，還是對保護原理熟悉的開發人員，都無法對所開發的程序代碼進行全面把關，不能從根本上保證軟體邏輯的正確性。另外隨著計算機硬體技術和通信技術的不斷發展，編程過程中各種資源的限制已不再成為軟體開發的瓶頸，直觀、易懂及便於識別的程式語言將成為繼電保護裝置開發的首選。可視化程式語言採用圖形符號的方式，可視化地展示程序模塊和運行邏輯，符合人們的思維習慣，大大提升了開發人員的工作效率，降低了開發出錯的風險。除此以外，可視化程式語言也為企業開發細化分工提供了技術保障，開發人員可以在自己擅長的領域發揮各自的優勢。隨著電力系統的網絡化和智能化發展，可視化編程這方面的應用需求也將越來越廣泛。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種智能變電站設備程序的可視化開發方法，可實現對繼電保護裝置、測控裝置及其他智能設備的可視化圖形編程，解決繼電保護裝置可視化編程和可視化調試等技術難題。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是:
一種智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵是在於:包括可視化編程和圖形化可視化調試，所述可視化編程包括以下步驟:
11)根據變電站智能設備的保護控制要求，設計繼電保護裝置的運行邏輯圖，並審核邏輯圖的完備性；
對於完備性的審核包括:所有的圖形是否相連；是否所有的輸入與輸出都可以對應
等;
12)針對不同類型設備運行需求，設計描述整個變電站的各個設備功能的可視化編程工程，所述編程工程通過樹狀的結構，將描述各個設備功能的邏輯圖組織起來，樹狀結構的層次包括設備板件、應用(通常是一個完整的保護功能)及組件的三個層次；
13)使用組件框圖繪製裝置運行邏輯圖，完成裝置運行程序的編程；
14)利用交叉索引方法驗證可視化編程中圖形之間數據輸入輸出合法性；
15)使用編碼代碼生成方法，生成程序源碼C文件； 16)應用開發工具編譯器，編譯生成最終目標程序；
所述圖形化可視化調試，包括以下步驟:
21)針對智能變電站設備開發的可視化集成編程調試工具VICT(Visual IntegratedCoding & Configure Tool),打開可視化編程圖形工程文件；
22)按照裝置程序編程過程，生成裝置目標程序；
23)下裝可視化編程目標程序到運行設備；
24)通過定義規約網絡連接運行裝置；
25)採用「名稱」+「數值」的方式上送在線運行狀態值；
26)界面圖形可視化展示各連接線的運算狀態，實現裝置運行可視化。
[0006]前述的一種智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵在於:在所述步驟
12)中，圖形格式為圖形化編程的功能塊圖，每個功能塊組件代表一個運算單元，所述功能塊組件由程序代碼實現，或由各種可視化編程頁面組合，所述功能塊組件為無狀態組件，任意相同的輸入，將得到相同的運算結果。
[0007]前述的一種智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵在於:在所述步驟
14)中，跨板件、跨頁面、跨應用的數據索引，採用⑶ID (Globally Unique Identifier的簡稱，中文含義為全局唯一標識符)的方式唯一標識軟體中的程序變量，交叉索引校驗時，採用⑶ID唯一標識進行數據引用。
[0008]前述的一種智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵在於:對於邏輯圖的分析過程採用基於有向圖的拓撲排序算法，具體過程包括以下步驟:
A、從頁面配置中，讀取所有組件和組件之間的連接線；
B、將組件轉化為有向圖頂點，將連接線轉化為有向圖的弧，生成AOV網(ActivityOnVertex Network的簡稱，中文含義為頂點活動網)；
C、根據AOV網的鄰接關係，生成AOV的鄰接表B、搜索鄰接表中所有入度(入度即有向圖中某點作為圖中邊的終點的次數之和)為零的節點，將該節點進行輸出操作；
D、從鄰接表中刪除入度為零節點以及與其相連的有向邊；
E、重複C、D步驟，直至刪除鄰接表中所有入度為零的節點；
F、若最後輸出的節點個數與原始AOV網絡的節點個數相等，AOV網拓撲排序成功，否則，AOV網存在有向環路，拓撲排序失敗。
[0009]前述的一種智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵在於:裝置迴環有向邏輯圖的分析方法，如果迴環邏輯圖排序失敗，引入迴環組件拓撲排序算法，具體過程以下步驟:
A、從頁面配置中，讀取所有組件和組件之間的連接線；
B、將組件轉化為有向圖頂點，將連接線轉化為有向圖的弧，生成AOV網；
C、根據AOV網的鄰接關係，生成AOV的鄰接表；
D、搜索鄰接表中的反饋組件節點，將反饋組件添加到反饋節點列表中；
E、從鄰接表中刪除當前操作的反饋節點以及與其相關聯的有向邊；
F、重複D、E步驟，直至刪除鄰接表中所有反饋組件的節點；
G、搜索鄰接表中所有入度為零的節點，將入度為零普通節點添加列表尾部；
H、從鄰接表中刪除當前入度為零的普通節點以及與其相關聯的有向邊；1、重複G、H步驟，直至刪除鄰接表中所有入度為零的節點；
J、若最後入度為零的節點與反饋組件節點數目之和與原始AOV網絡的節點個數相等，AOV網拓撲排序成功，在普通節點列表後面增加所有反饋組件節點，輸出拓撲排序順序；否貝U，AOV網仍然存在有向環路，拓撲排序失敗。
[0010]本發明所達到的有益效果是:本發明技術方案充分利用可視化的圖形展示，採用拖拽編程的方法，利用圖形分析及代碼分析技術，實現繼電保護裝置、測控裝置及其他智能設備的圖形化編程，完成裝置運行程序的自動生成，一方面提升了裝置的編程質量，也實現保護、測控及其他智能設備的可視化調試，從而提高了智能變電站二次系統的可靠性。本發明的方法，充分使用計算機圖形技術、計算機圖論技術及智能交叉索引等技術編譯原理技術，採用組件化的運算組件，原理清晰，方法簡單，便於實現，操作方便，具有良好的應用前
旦
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【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明的智能變電站設備程序的可視化開發方法的流程圖；
圖2是母聯分段死區保護的邏輯圖。
【具體實施方式】
[0012]下面將結合說明書附圖，對本發明作進一步的說明。
[0013]如圖1所示，一種智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵是在於:包括可視化編程和圖形化可視化調試，所述可視化編程包括以下步驟:` 11)根據變電站智能設備的保護控制要求，設計繼電保護裝置的運行邏輯圖，並審核邏輯圖的完備性。以母聯分段死區保護為例，邏輯圖2所示，
對於完備性的審核包括:所有的圖形是否相連；是否所有的輸入與輸出都可以對應
等;
12)針對不同類型設備運行需求，設計描述整個變電站的各個設備功能的可視化編程工程，這個工程通過樹狀的結構，將描述各個設備功能的邏輯圖組織起來。樹狀結構的層次包括設備板件、應用(通常是一個完整的保護功能)及組件的三個層次；
13)使用組件框圖繪製裝置運行邏輯圖，完成裝置運行程序的編程；
14)利用交叉索引方法驗證可視化編程中圖形之間數據輸入輸出合法性；
15)使用編碼代碼生成方法，生成程序源碼C文件；
16)應用開發工具編譯器，編譯生成最終目標程序；
所述圖形化可視化調試，包括以下步驟:
21)針對智能變電站設備開發的可視化集成編程調試工具VICT(Visual IntegratedCoding & Configure Tool),打開可視化編程圖形工程文件；
22)按照裝置程序編程過程，生成裝置目標程序；
23)下裝可視化編程目標程序到運行設備；
24)通過定義規約網絡連接運行裝置；
25)採用「名稱」+「數值」的方式上送在線運行狀態值；
26)界面圖形可視化展示各連接線的運算狀態，實現裝置運行可視化。
[0014]前述的一種智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵在於:在所述步驟12)中，圖形格式為圖形化編程的功能塊圖，每個功能塊組件代表一個運算單元，所述功能塊組件由程序代碼實現，或由各種可視化編程頁面組合，所述功能塊組件為無狀態組件，任意相同的輸入，將得到相同的運算結果。
[0015]前述的一種智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵在於:在所述步驟
14)中，跨板件、跨頁面、跨應用的數據索引，採用⑶ID (Globally Unique Identifier的簡稱，中文含義為全局唯一標識符)的方式唯一標識軟體中的程序變量，交叉索引校驗時，採用⑶ID唯一標識進行數據引用。
[0016]前述的一種智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵在於:對於邏輯圖的分析過程採用基於有向圖的拓撲排序算法，具體過程包括以下步驟:
A、從頁面配置中，讀取所有組件和組件之間的連接線；
B、將組件轉化為有向圖頂點，將連接線轉化為有向圖的弧，生成AOV網(ActivityOnVertex Network的簡稱，中文含義為頂點活動網)；
C、根據AOV網的鄰接關係，生成AOV的鄰接表B、搜索鄰接表中所有入度(有向圖中某點作為圖中邊的終點的次數之和)為零的節點，將該節點進行輸出操作；
D、從鄰接表中刪除入度為零節點以及與其相連的有向邊；
E、重複C、D步驟，直至刪除鄰接表中所有入度為零的節點；
F、若最後輸出的節點個數與原始AOV網絡的節點個數相等，AOV網拓撲排序成功，否則，AOV網存在有向環路，拓撲排序失敗。
[0017]前述的一種智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵在於:裝置迴環有向邏輯圖的分析方法，如果迴環邏輯圖排序失敗，引入迴環組件拓撲排序算法，具體過程以下步驟:
A、從頁面配置中，讀取所有組件和組件之間的連接線；
B、將組件轉化為有向圖頂點，將連接線轉化為有向圖的弧，生成AOV網；
C、根據AOV網的鄰接關係，生成AOV的鄰接表；
D、搜索鄰接表中的反饋組件節點，將反饋組件添加到反饋節點列表中；
E、從鄰接表中刪除當前操作的反饋節點以及與其相關聯的有向邊；
F、重複D、E步驟，直至刪除鄰接表中所有反饋組件的節點；
G、搜索鄰接表中所有入度為零的節點，將入度為零普通節點添加列表尾部；
H、從鄰接表中刪除當前入度為零的普通節點以及與其相關聯的有向邊；
1、重複G、H步驟，直至刪除鄰接表中所有入度為零的節點；
J、若最後入度為零的節點與反饋組件節點數目之和與原始AOV網絡的節點個數相等，AOV網拓撲排序成功，在普通節點列表後面增加所有反饋組件節點，輸出拓撲排序順序；否貝U，AOV網仍然存在有向環路，拓撲排序失敗。
[0018]前述的一種智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵在於:組件單元應用可視化編程邏輯框圖，或引用編寫程序代碼單元，組件單元為可視化編程最小分析單元，為可視化編程提供靈活的組態模塊。
[0019]前述的智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵在於:可視化調試過程中的運行變量傳送方式為:裝置調試時，採用網絡通訊方式與調試軟體進行通訊，數據通訊格式採用「名稱」+ 「值」的方式進行傳送；調試軟體統一通過GUID的索引格式進行數據管理，不同的邏輯圖界面相同的數據變量引用相同的內存指針，保證數據同步更新和數據實時同
止/J/ O
[0020]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵及優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵是在於:包括可視化編程和圖形化可視化調試，所述可視化編程包括以下步驟: 11)根據變電站智能設備的保護控制要求，設計繼電保護裝置的運行邏輯圖，並審核邏輯圖的完備性； 12)針對不同類型設備運行需求，設計描述整個變電站的各個設備功能的可視化編程工程，所述編程工程通過樹狀的結構，將描述各個設備功能的邏輯圖組織起來，樹狀結構的層次包括設備板件、應用及組件的三個層次； 13)使用組件框圖繪製裝置運行邏輯圖，完成裝置運行程序的編程； 14)利用交叉索引方法驗證可視化編程中圖形之間數據輸入輸出合法性； 15)使用編碼代碼生成方法，生成程序源碼C文件； 16)應用開發工具編譯器，編譯生成最終目標程序； 所述圖形化可視化調試，包括以下步驟: 21)針對智能變電站設備開發的可視化集成編程調試工具VICT，打開可視化編程圖形工程文件； 22)按照裝置程序編程過程，生成裝置目標程序； 23)下裝可視化編程目標程序到運行設備； 24)通過定義規約網絡連接運行裝置； 25)採用「名稱」+「數值」的方式上送在線運行狀態值； 26)界面圖形可視化展示各連接線的運算狀態，實現裝置運行可視化。
2.根據權利要求1所述的一種智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵在於:在所述步驟12)中，圖形格式為圖形化編程的功能塊圖，每個功能塊組件代表一個運算單元，所述功能塊組件由程序代碼實現，或由各種可視化編程頁面組合，所述功能塊組件為無狀態組件，任意相同的輸入，將得到相同的運算結果。
3.根據權利要求1所述的一種智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵在於:在所述步驟14)中，跨板件、跨頁面、跨應用的數據索引，採用GUID的方式唯一標識軟體中的程序變量，交叉索引校驗時，採用GUID唯一標識進行數據引用。
4.根據權利要求1所述的一種智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵在於:在所述步驟12)中，對於邏輯圖的分析過程採用基於有向圖的拓撲排序算法，具體過程包括以下步驟: A、從頁面配置中，讀取所有組件和組件之間的連接線； B、將組件轉化為有向圖頂點，將連接線轉化為有向圖的弧，生成AOV網； C、根據AOV網的鄰接關係，生成AOV的鄰接表B、搜索鄰接表中所有入度為零的節點，將該節點進行輸出操作； D、從鄰接表中刪除入度為零節點以及與其相連的有向邊； E、重複C、D步驟，直至刪除鄰接表中所有入度為零的節點； F、若最後輸出的節點個數與原始AOV網絡的節點個數相等，AOV網拓撲排序成功，否則，AOV網存在有向環路，拓撲排序失敗。
5.根據權利要求4所述的一種智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵在於:裝置迴環有向邏輯圖的分析方法，如果迴環邏輯圖排序失敗，引入迴環組件拓撲排序算法，具體過程以下步驟: A、從頁面配置中，讀取所有組件和組件之間的連接線； B、將組件轉化為有向圖頂點，將連接線轉化為有向圖的弧，生成AOV網； C、根據AOV網的鄰接關係，生成AOV的鄰接表； D、搜索鄰接表中的反饋組件節點，將反饋組件添加到反饋節點列表中； E、從鄰接表中刪除當前操作的反饋節點以及與其相關聯的有向邊； F、重複D、E步驟，直至刪除鄰接表中所有反饋組件的節點； G、搜索鄰接表中所有入度為零的節點，將入度為零普通節點添加列表尾部； H、從鄰接表中刪除當前入度為零的普通節點以及與其相關聯的有向邊； I、重複G、H步驟，直至刪除鄰接表中所有入度為零的節點； J、若最後入度為零的節點與反饋組件節點數目之和與原始AOV網絡的節點個數相等，AOV網拓撲排序成功，在普通節點列表後面增加所有反饋組件節點，輸出拓撲排序順序；否貝U，AOV網仍然存在有向環路，拓撲排序失敗。
6.根據權利要求1所述的一種智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵在於:組件單元應用可視化編程邏輯框圖或引用編寫程序代碼單元，組件單元為可視化編程最小分析單元，為可視化編程提供靈活的組態模塊。
7.根據權利要求1所述的智能變電站設備程序的可視化開發方法，其特徵在於:可視化調試過程中的運行變量傳送方式為:裝置調試時，採用網絡通訊方式與調試軟體進行通訊，數據通訊格式採用「名稱」+ 「值」的方式進行傳送；調試軟體統一通過GUID的索引格式進行數據管理，不同的邏輯圖界面相同的數據變量引用相同的內存指針，保證數據同步更新和數據實時同步。
【文檔編號】G06F9/44GK103823666SQ201310542955
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月5日 優先權日:2013年11月5日
【發明者】張靜, 李先波, 楊繼高, 餘曉明, 倪輝, 吳錦嬋, 單超 申請人:國電南瑞科技股份有限公司