一种直流换流站二次系统物理回路建模方法和系统

技术领域

本发明属于变电站二次系统技术领域，涉及一种直流换流站二次系统物理回路建模方法和系统。

背景技术

直流控制保护系统，简称为直流控保系统，是直流输电系统的核心设备之一，直流控保系统是直流换流站监控运行的中枢系统，对直流输电系统的安全可靠运行起着极为关键的作用。随着直流输电工程的快速增长和大功率跨区输送对送受端电网安全稳定问题的突出影响，迫切要求直流控保系统能够持续可靠稳定运行。

因此，需针对直流控保系统日常运检工作中的关键问题研究具有针对性的管控措施，保障直流输电和电网的安全稳定；研究控制保护板卡故障诊断技术，开发故障诊断算法构建特高压直流控制保护系统板卡故障诊断分析系统，综合提升控制保护系统运检工作的效率和安全性；研究不同路线控制保护系统多类型板卡的定制化管控技术，可远程维护、分级审核、历史追溯；研究特高压直流换流站控制保护系统二次回路集中数字化管控和数据直观展示技术，开发物理逻辑二次回路可视化移动终端。通过这些措施来提高换流站运行的稳定性和安全性。

与智能变电站不同，直流换流站二次系统物理回路建模在智能变电站光回路的基础上增加了大量电回路以及光电结合回路，从而增加了建模的复杂性，因此有必要建立特定的规则来辅助建模；直流换流站存在多种类型控保主机，交换机，光纤配线架(OpticalDistribution Frame，ODF)，端子，端子继电器，逻辑单元，光电转换器，空开，压板等设备，因此有必要建立多种设备、不同版本、不同型号的单装置物理能力描述(IndividualPhysical Capability Description，IPCD)文件模板库，并且配置工具支持各种方式模型库的拼接；直流换流站二次系统物理回路建模的开发基于智能变电站物理配置描述(Substation Physical Capability Description，SPCD)文件，单纯的依靠IPCD文件来拼接合成SPCD文件已经不现实，因此在原IPCD、SPCD文件基础上加入板卡物理能力描述(Board Physical Capability Description，BPCD)文件,屏柜物理能力描述(CubiclePhysical Capability Description，CPCD)文件,实现把这些模型进行整合，融合，同时配置工具可以支持多种格式的导入导出操作，并把配置信息进行数据存储；

发明内容

为解决现有技术中的不足，本申请提供一种直流换流站二次系统物理回路建模方法和系统。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种直流换流站二次系统物理回路建模方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：统计直流换流站二次系统中板卡的端口型号、接口类型和用途，配置板卡端口BPCD文件，形成板卡库；

步骤2：不同类型板卡端口BPCD文件拼接合成对象IPCD文件，对二次系统中对象的板卡端口进行建模，形成对象库；

步骤3：根据二次系统中屏柜的构成及内部连线，多个对象IPCD文件组成屏柜CPCD文件，建立屏柜CPCD文件，形成屏柜库；

步骤4：对不同类型的屏柜CPCD文件进行层级构建和实回路配置，完成光缆及电缆布置，生成厂站级的变电站SPCD文件；

步骤5：解析变电站SPCD文件层级构建、物理端口、实回路、光缆信息以及电缆信息，解析信号回路文件中的虚信号，实现虚实对应关系，展示物理回路和逻辑回路的对应关系。

本发明进一步包括以下优选方案：

优选地，所述换流站二次系统包括数据采集极监视控制(Supervisory ControlAnd Data Acquisition SCADA)子系统、控制保护层和现场输入输出(Input Output，IO)层；

所述SCADA子系统包括连接在LAN网上的服务器、运行人员工作站、工程师工作站、远动系统和主时钟系统，所述远动系统与调度员工作站相连，主时钟系统通过天线与卫星连接；

所述控制保护层包括交流控制子系统和直流控制保护子系统，交流控制子系统和直流控制保护子系统分别与LAN网连接，交流控制子系统与直流控制保护子系统通过站控层LAN网相连，交流控制子系统包括站用电控制子系统和交流场控制子系统；

所述现场IO层包括分布式IO单元和阀控子系统，所述IO单元和阀控子系统均与直流控制保护子系统相连，现场IO层为控制保护层设备与交直流一次系统、换流站辅助系统、站用电设备、阀冷控制保护设备连接的接口。

优选地，所述换流站二次系统中所涉及的元素分为屏柜、对象和线缆三类；

屏柜包括前门、后门、门把手、灯泡；

对象包括设备类对象和元器件及辅助对象，设备类对象包括控保主机、测量接口设备、开关量接口设备以及通讯接口设备，元器件及辅助对象包括端子排、压板、空开、转换开关、按钮、指示灯、继电器、ODF和走线槽；

线缆包括光缆、尾缆、电缆、缆芯和电线。

优选地，步骤2所述对二次系统中对象的板卡端口进行建模，包括：

从板卡库中抽取调用与现场相同的板卡插件，即板卡端口BPCD文件，采用模块化插件的方式进行IPCD的建立。

优选地，步骤2所述对二次系统中对象的板卡端口进行建模，包括：

对设备类对象，建立单装置物理模型IPCD，对元器件及辅助对象，建模时首先为其建立虚拟板卡，然后把端口建在虚拟板卡下。

优选地，步骤2所述对二次系统中对象的板卡端口进行建模，包括：

采用通用端子排对屏柜内信号端子进行建模，在实例化屏柜模型时，对端子排数量进行编辑，对于通用单层、双层、三层端子排分别建立一个临时模型，根据实际数目进行增加删减。

优选地，步骤2所述对二次系统中对象的板卡端口进行建模，包括：

对继电器进行建模时，首先将其按管脚类型进行分类：开出两个管脚的继电器和开出三管脚的继电器，然后按照继电器类型建立单装置物理模型，即建立开出两个管脚的继电器单装置物理模型或开出三管脚的继电器单装置物理模型；

配置接线时，对每个端口所接的端子按照继电器图纸填写相应端子描述及功能描述。

优选地，步骤2所述对二次系统中对象的板卡端口进行建模，包括：

设定文件格式差异分别对屏柜，板卡，对象分类建立模板库；

同种类型的屏柜，核对对象数量、种类有无删减、设备编号差异，以及内部连线方式后，共用模型文件；

将对象IPCD文件，根据厂家、型号、版本进行分类统计、配置、储存，形成标准化对象库，在建模的时候通过文件名称关键字段查询相应的配置文件进行调取；

针对控保主机，建立完整的控保主机板卡库用于帮助配置控保主机，对每一种型号的控保主机板卡库进行分类管理。

优选地，物理回路建模时，应用XML语言进行层级结构配置，以下为各元素及其属性定义：

(1)Unit/class：对象的类型，面向一次系统、二次系统的二次回路的所有对象建立分类，以供程序进行对象类型的处理；

(2)对于装置明确存在Board概念的Unit对象，其Board/slot按照实际建立；

(3)对于装置不存在Board概念的Unit对象，Board/slot自定义建立，Board/type填写为“virtual”，编号按照自定义方式进行处理，同时隐去自定义slot的编号；

(4)对于不存在Board概念，但存在两组相同的编号情况，建立Board概念，type不填；

(5)对于对象上只有物理端口，端口无描述但图纸有定义的，按照图纸进行Port/desc的填写；

(6)对于对象上只有物理端口，但端口在图纸上也无具体定义的，按和用户确定编号方式并自定义Port/desc；

(7)Port/no：对一个Board下的端口进行编号排序，采用阿拉伯数字，从1开始，对于成对出现的端口，desc用同一个编号进行描述；

(8)Port/desc：端口的实际编号，物理上实际描述的，按实际填写；物理上无实际描述的，按图纸填写；否则与用户确定后自定义；

(9)Port/direction(方向)：类型包括Tx(发送)、Rx(接收)、RT(无方向)三种，光回路包括Tx(发送)、Rx(接收)、RT(无方向)三种，电回路全部RT，程序处理电回路时，进行端口类型(光或电)判断；对于单层端子排、双层端子排、三层端子排，扩展内外侧方向，采用Ax、Bx来进行表示，A表示外侧，B表示内侧，x表示多层，从第一层开始用数字1.2.3进行标识；单层端子排的direction表示为A外侧，B内侧；双层端子排的表示为A1外侧第一层，A2外侧第二层，B1内侧第一层，B2内侧第二层；三层端子排的表示为A1外侧第一层，A2外侧第二层，A3外侧第三层，B1内侧第一层，B2内侧第二层，B3内侧第三层；对于有明确标识的，则按照实际图纸的方向标识进行定义；

(10)Port/plug：端口的实际物理类型，在配置IPCD的过程中，不断积累各种类型，最后形成分类成果；

(11)Port/usage：端口的用途，包括GOOSE、SV、数字量、LAN、IFC和ICT；

(12)所有元素下增加Private部分，以键-值的方式进行私有信息的存储。

优选地，对于电信号回路，本屏柜内二次设备背板总线端口至目的端子排，在建模时采用如下规则：

规则A:

1)通过背板端口至下级设备进行建模，完成二次设备端口两侧的连接；

2)通过目的端子排进行建模，以完成与对侧的连接；

3)下级设备至目的端子排本侧，中间若有多级转接，则不再考虑，直接进行关联性连接；

规则B：对于规则A内被省略的继电器物理信息，增加继电器编号来表示此段物理链路所经过的继电器，通过调取该继电器的管脚连接信息展示继电器的管脚及接线详细信息；

规则C：对于屏柜内部端子排至屏柜内装置或元器件的接线在Intcore部分进行处理；

规则D：Port元素下扩展功能属性，来表示端口的实际用途，用于标注电缆芯的功能，usage表示总线或功能类型，plug表示物理接口类型，可视化展示时，查看缆的物理连接及每根芯传输的信息。

本发明还公开了所述的一种直流换流站二次系统物理回路建模方法的物理回路建模系统，包括SPCD配置工具模块和管理模块；所述SPCD配置工具模块包括面向对象开发通用的配置工具，用于对象库、板卡库的导入、导出和编辑；

所述管理模块包括变电站管理模块、小室管理模块、屏柜管理模块、对象管理模块、内部IntCore配置模块以及外部Cable及Core配置模块，分别用于变电站、小室、屏柜和对象层级管理、内部IntCore配置以及外部Cable及Core配置。

优选地，所述SPCD配置工具模块用于从板卡库、对象库到屏柜库的逐层管理；手动建立对象模型；依赖库建立复杂对象；以及变电站SPCD的新建、导入；板卡库、对象库和屏柜库的导入；IPCD的单独导入；导出IPCD；以小室或间隔两种方式创建、查询、过滤、复制模型文件；SCD、私有信息文件的解析；

其中，变电站SPCD的新建是指建立变电站层级SPCD文件以及相关属性值的编辑；

SPCD的导入是指对SPCD文件进行解析，并整体展示其所有层级关系、连接关系、回路关系、功能关系；

板卡库、对象库和屏柜库的导入是指模型库的整体导入，导入后覆盖原有库，并进行库的管理。

IPCD的单独导入是指对于临时的IPCD单独进行导入，导入时，可选择是否删除实例化信息。

所述变电站管理模块用于变电站的属性值修改，以及对小室的增删改、上移、下移、删除、属性值编辑；

所述小室管理模块用于对选定小室的属性值进行查看及修改；对屏柜进行增删改、上移、下移、删除、属性值编辑；以及通过从屏柜库内直接引用的方式新建小室；

屏柜管理模块用于对选定屏柜的属性值进行查看及修改；进行对象的增删改、上移、下移、删除、属性编辑；以及通过从对象库内直接引用的方式新建对象；

所述对象管理模块用于对选定对象的属性值进行查看及修改；进行板卡及板卡端口的增删改、上移、下移、删除、属性值编辑；通过从板卡库内直接引用模板的方式新建板卡；以及板卡及端口层级的折叠处理；

所述内部IntCore配置模块用于在选择对象时，建立内部连接，面向每一个对象的板卡层级进行内部端口的连接；层级显示本屏柜所有端口信息；板卡层级显示本侧端口索引及本侧端口编号，对侧端口索引及对侧端口编号；同步显示对象间端口连接情况；对端口连接的删除；对已连接端口进行覆盖；以及每个端口连接的闭锁管理；

所述外部Cable及Core配置模块用于选定屏柜时建立外部连接，面向每一个屏柜进行电缆的创建和端口的连接；列出外部屏柜和本侧屏柜的切换，本侧屏柜：展开到端口，外部屏柜，列出其余N-1个屏柜，到端口层级；外部屏柜内，对选定的某一个屏柜，新建线缆，包括其名称、类型、长度、芯数，创建后按照芯数自动生成n个端口连接区域；本侧端口索引、本侧端口编号、对侧端口索引、对侧端口编号；新建线缆的上移、下移、删除、折叠；芯的上移、下移、删除、端口信息的覆盖替换；以及显示屏柜间连接的内容。

本申请所达到的有益效果：

本发明适用于直流换流站二次系统物理回路建模，在原智能变电站二次系统物理回路建模的基础上加入了电回路建模技术，首次加入了CPCD,板卡端口BPCD文件的配置定义用于辅助SPCD文件的配置，同时也提出了控保主机等二次设备板卡库的建立，实现了对二次设备板卡故障精确定位及远程告警预警。

附图说明

图1是屏柜左右剖面后示图；

图2是控保主机HCM3000后面板图；

图3是控保主机HCM3000前面板图；

图4是直流换流站常见的线缆类型；

图5是控保主机的总线接口的接口类型；

图6是本发明建模思路图；

图7是同种型号版本的TVC10A插件作为标准模板的使用示例；

图8是8口交换机配置示例；

图9是以通用双层端子排进行信号端子模型建模示例；

图10是继电器类型示例；

图11是单个继电器的信息展示示例；

图12是对于装置明确存在Board概念的Unit对象，建立Board/slot示例；

图13是对于装置不存在Board概念的Unit对象，自定义建立Board/slot示例；

图14是对一个Board下的端口进行编号排序示例；

图15是菲尼克斯转接端子配置模型库文件；

图16是通用单层端子排配置模型库文件；

图17是通用双层端子排配置模型库文件；

图18是通用三层端子排配置模型库文件；

图19是端口的实际物理类型分类结果；

图20是端口的用途表；

图21是全回路关键信息的展示图；

图22是元素属性定义表；

图23是SPCD文件标准建模步骤流程图；

图24是变电站管理界面示意图；

图25是小室管理界面示意图；

图26是屏柜管理界面示意图；

图27是对象管理界面示意图；

图28是内部IntCore配置界面示意图；

图29是外部Cable及Core配置界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

本发明所述换流站二次系统包括SCADA子系统、控制保护层和现场IO层；

所述SCADA子系统包括连接在LAN网上的服务器、运行人员工作站、工程师工作站、远动系统和主时钟系统，所述远动系统与调度员工作站相连，主时钟系统通过天线与卫星连接；

所述控制保护层包括交流控制子系统和直流控制保护子系统，交流控制子系统和直流控制保护子系统分别与LAN网连接，交流控制子系统与直流控制保护子系统通过站控层LAN网相连，交流控制子系统包括站用电控制子系统和交流场控制子系统；

所述现场IO层包括分布式IO单元和阀控子系统，所述IO单元和阀控子系统均与直流控制保护子系统相连，现场IO层为控制保护层设备与交直流一次系统、换流站辅助系统、站用电设备、阀冷控制保护设备连接的接口。

所述换流站二次系统中所涉及的元素分为屏柜、对象和线缆三类；

屏柜包括前门、后门、门把手、灯泡等；

对象包括设备类对象和元器件及辅助对象，设备类对象包括控保主机、测量接口设备、开关量接口设备以及通讯接口设备等，如图2和3为控保主机的前后面板图；元器件及辅助对象包括端子排、压板、空开、转换开关、按钮、指示灯、继电器、ODF和走线槽等，如图1所示屏柜左右剖面图，图中存在很多元器件及辅助对象如X35为端子排、PXC10060为走线槽、K100为继电器、X931为转接端子；线缆包括光缆、尾缆、电缆、缆芯和电线等。如图4列举了直流换流站常见的线缆类型。

对于线缆：屏柜内部线缆一般用intcore来定义，屏柜之间的线缆一般用core来定义，incore和core的属性主要定位几芯的缆，长度多少，用途是什么，缆的型号是什么，起点和终点设备。电缆和光缆的区分在于数据流方向及接口类型，光缆的数据流方向有收RX,发TX，而电缆的数据流方向为RT(无方向)，光缆的接口类型有多种如ST、LC等，而电缆的接口类型为contact(接触)，用途也不一样，光缆一般为LAN(网络)，电缆一般为采样或者开入开出等。

换流站二次设备所涉及的总线形式，笼统分为光信号及电信号两大部分。可以罗列一些控保主机的总线接口，接口类型如图5所示。

综上所述，不难发现换流站二次系统设备及其接口的多样性和复杂性，线缆类型也五花八门，必须整理一套有针对性的建模思路及方法，才能解决建模中可能遇到的各种难题。

直流换流站二次系统物理回路建模的总体思路：基于XML语，可扩展标记语言，设计人员通过统计板卡端口型号、接口类型、用途等资料，配置控保主机等BPCD文件，把不同类型板卡模型文件通过拼接合成UNIT或者CLASS对象的IPCD文件，并对IED设备中的装置板卡和物理端口进行描述；将屏柜构成及内部连线的模型，整体形成屏柜库实例化成CPCD文件，将二次系统不同屏柜的屏柜CPCD文件导入到SPCD文件配置模块，在SPCD中完成层级构建、实回路配置，系统软件根据以上信息完成光缆及电缆布置，所有信息配置完成后生成厂站级的SPCD文件，从而完成全站SPCD文件设计；在解析模块中，导入厂站级的SPCD文件和信号回路文件，解析SPCD文件层级构建、物理端口、实回路、光缆信息，解析信号回路文件中的虚信号，实现虚实对应关系；基于虚实回路的全景信息流解析过程是通过将信号回路文件和物理回路文件导入解析工具来实现虚实一体化设计，可以展示物理回路和信号回路虚拟对应的全景信息流，清晰展现物理回路和逻辑回路的对应关系，提升直流换流站设计效率和准确性，丰富工程现场调试方法，提高施工效率和便利性。整个建模思路如图6所示，包括以下步骤：

步骤1：统计直流换流站二次系统中板卡的端口型号、接口类型和用途，配置板卡端口BPCD文件，形成板卡库；

例如，建立完整的控保主机板卡库，用于配置控保主机，对每一种型号的控保主机进行分类管理。

步骤2：不同类型板卡端口BPCD文件拼接合成对象IPCD文件，对二次系统中对象的板卡端口进行建模，形成对象库；

控保主机、采样装置、开关量装置的板卡有多种型号，因为每种型号的板卡其内部存在差异，如板子上的端口不一样，有的有光口，有的有网口等等，但是其文件格式是统一的。

板卡由板卡本身及端口组成，对于没有实际存在板卡的对象如交换机、端子排、继电器等采用虚拟板卡的概念，还是按照正常方式建模，板卡类型赋值为virtual，在虚拟板卡下面是有端口的，如交换机的网口，还是按照正常方式进行端口建模。

从广义上讲IPCD的合成，例如，控保主机装置，一个装置上有21块板卡，其中有很多相同类型的板卡，相同类型的板卡归为一类文件如EPL10A板卡，在建模的时候我们从板卡库中选择对应的板卡端口BPCD文件如EPL10A.bpcd，如果有好几块EPL10A，就从板卡库中选择几次该文件，然后对这些板卡进行实例化处理，如有21块板卡中用到了第1块，第3块，那就把板卡name改为D01,D03，这就完成了实例化。

步骤3：根据二次系统中屏柜的构成及内部连线，多个对象IPCD文件组成屏柜CPCD文件，建立屏柜CPCD文件，形成屏柜库；

屏柜CPCD文件是由多个对象IPCD文件组成，这里的对象既包括设备，如控保设备等，又包括屏柜里面的元器件，如端子排继电器等，只有先完成步骤2，才能进行更深层次的步骤3的操作。至于对象库就是为了实现建模工作的简化，把同种类型的对象进行建模达到文件复用的效果，因为屏柜里面的元器件如端子排，继电器等数量多，但是基本只有几种型号，分别对这几种型号建模形成对象库文件，可以在屏柜建模时候根据类型在对象库中检索相应的对象文件。

同种类型屏柜的屏柜CPCD文件通用，同类屏柜的屏柜CPCD文件构成屏柜库，使用时通过屏柜库导入即可。

例如，极1极控屏A与极1极控屏B的屏柜及内部对象一般都是一样的，所以只要建立一个极控屏的屏柜库，就可以直接进行复用，唯一的区别就是最后的名字要把屏柜库里面的原始名字改成如极1极控屏B。

对象库的目的用于屏柜建模，一般屏柜内二次对象由若干个对象组成，包括设备和元器件及辅件，建立对象库的目的也就是用于文件复用，例如一个屏柜中有两台相同类型的交换机，只要取该型号的交换机的对象IPCD文件运用两次然后对其进行实例化处理，如交换机1，交换机2，就完成了交换机在屏柜中的建模，对于换流站而言，一个屏柜里面有很多端子继电器，端子继电器分为4管脚和5管脚，根据图纸把屏柜中的端子继电器进行分类，比如一个屏柜中有10个4管脚，10个5管脚，从对象库中选择10次4管脚继电器对象IPCD文件，选择10次4管脚继电器对象IPCD文件，同样进行实例化处理，就完成了继电器在屏柜中的建模了。

步骤4：对不同类型的屏柜CPCD文件进行层级构建和实回路配置，完成光缆及电缆布置，生成厂站级的变电站SPCD文件；

间隔和小室作为变电站SPCD不可缺少的部分，按物理空间上分，变电站二次是由一个或者多个小室组成，每个小室又由许多屏柜组成，如换流站由极1高端控制保护辅助设备室、极2高端控制保护辅助设备室、极1低端控制保护辅助设备室、极2低端控制保护辅助设备室、主控制室、极1高端阀冷控制室、极2高端阀冷控制室等；也可以根据变电站间隔来分，换流站交流部分按间隔来划分如母线间隔，线路间隔等，这两种方式可以同时存在，共同完成辅助建模，从而使得全站SPCD文件更加丰富。

步骤5：解析变电站SPCD文件层级构建、物理端口、实回路、光缆信息以及电缆信息，解析信号回路文件中的虚信号，实现虚实对应关系，展示物理回路和逻辑回路的对应关系。

信号回路是指每一段物理回路的实际信号含义，例如A设备的光口1到B设备的光口2之间实现了连接，这只是物理回路链接，如果要了解该回路传递的是什么信号，需要建立信号回路文件来绑定该物理回路进行虚实对应。步骤5虚实对应，即物理模型SPCD与数据文件SDCD文件对应，即每一段物理回路是传什么数据。

本发明具体实施时，智能变电站物理回路配置包括两种配置，一种是IED物理回路配置，完成单装置的物理端口及属性配置，输出IPCD文件；一种是物理回路系统配置，完成变电站的物理回路描述文件配置，输出SPCD文件。

方法一：模块化插件方式建模

面向换流站控保设备多端口数量、多端口类型、板卡接口相对固定的情况，考虑采用控保设备板卡进行模块化设计。从模型库中抽取调用与现场相同的板卡插件，采用模块化插件的方式进行IPCD的建立，可大幅度提高配置效率及准确率。如图7所示同种型号版本的TVC10A插件可以作为标准模板在一个IPCD中多次使用，也可以在其他IPCD中多次使用。

方法二：常规方式建模

交换机、转接端子、光连接模块、三取二模块、ODF等其它设备采用常规方式建模。所谓常规方式建模就是直接建成单装置物理模型IPCD，这些装置有的不存在板卡，建模的时候可以定义为虚拟板卡。如图8所示为8口交换机配置。

设备类对象是存在具体型号的板卡的，如控保主机机箱里含有21块板卡，板卡有具体的型号和数量，而对于元器件及辅助对象是没有具体的板卡的，为了实现建模文件的同一，给他建立一个虚拟板卡的概念，虚拟板卡由端口组成，如交换机，是没有板卡的但是他有端口，建模时候为了程序逻辑需要给他赋值虚拟,因为程序设计的层级结构是端口组成板卡，板卡组成对象，对象拼接成屏柜。

对设备类对象进行建模时，建立单装置物理模型IPCD，对元器件及辅助对象，建模时首先为其建立虚拟板卡，然后把端口建在虚拟板卡下。

即对于不存在板卡的对象如端子排、压板、空开、转换开关、按钮、指示灯、继电器、ODF和走线槽等进行板卡建模时候进行虚拟化处理，如一个24口交换机给他虚拟一个板卡slot1,然后把交换机中的端口建在slot1下。

对于存在板卡的控保装置，按照正常板卡建模处理，板卡name填实际板卡型号，板卡下面的端口也按正常方式建模。

方法三：信号端子模型建模

屏柜内信号端子属于元器件及辅助对象，端子排为其中一种类型的信号端子。通用端子排用于柜内常见的信号端子模型建立，由于不同编号的端子排端子数量会存在差异，因此在实例化屏柜模型的时候，需对端子排数量进行编辑。另外通用端子排也分为通用单层、

双层、三层，针对每一种方式的端子排建立一个临时模型，根据实际数目进行增加删减。以通用双层端子排为例，如图9所示。

方法四：按管脚类型分类建模

继电器建模配置方式如下：

A.继电器型号有多种，对于可视化来说，将其按管脚类型分为两种，一种开出两个管脚的，一种开出三管脚的，如图10所示。因此，采用常规建模方式时，只需建立两种单装置物理模型。

B.配置接线时，对每个端口所接的端子直接按照图纸填写相应端子描述及功能描述(功能描述应与设计白图对应)并存储在实例化后的Unit下。

C.继电器信息的展示方式可参照图纸，如图11所示单个继电器的展示。

继电器存在于数字量IO回路中，通过多层转接将信号输入输出，同时，内部管脚对于软件解析来说无必然关系。导致既要对每个管脚写IntCore也要对继电器内部端子写IntCore，按常规方式配置连接关系，效率非常低下。同时，按照以上A、B原则，考虑继电器部分采用特殊格式来提高配置效率并可优化展示方式。

方法五：标准化模型库筛选导入建模

设定文件格式差异分别对屏柜，板卡，对象分类建立模板库。

A.屏柜模板库(CPCD)参考法：同种类型的屏柜如果分A、B一般情况下内部设备，对象等基本上是一致的，A屏的模型文件可以直接用于B屏，只要核对数量、种类有无删减、以及设备编号差异，其内部连线方式也可以参考。

B.对象模板库(IPCD)参考法：针对交换机、光电转换器、ODF等设备一般情况下配置文件差异主要在于厂家、型号、版本不同，对各个厂家、各种型号、版本进行分类统计、配置、储存，形成标准化对象库，在建模的时候只需要通过文件名称关键字段查询相应的配置文件进行调取，导入操作，操作简单又不容易出错。

C.板卡模板库(BPCD)参考法：这种方法主要针对控保主机，因控保主机板卡数量、种类多，所以必须建立完整的控保主机板卡库用于帮助配置控保主机，对每一种型号的控保主机进行分类管理，方法类似于B。

鉴于物理回路建模元素多样性、数据流向的跨越性、光电结合的复杂性，必须制定相应的规则来辅助建模，下面列举了两种方式的规则：

1.元素定义规则。

2.数据流向规则。

元素定义规则建模，即应用XML语言进行层级结构配置，以下为各元素及其属性定义。

(1)Unit/class：对象的类型，面向一次系统、二次系统的二次回路的所有对象建立分类，包括不限于IED、ODF、SWITCH、Terminal等设备，以供程序进行对象类型的处理；

(2)对于装置明确存在Board概念的Unit对象，其Board/slot按照实际建立；如图12所示。

(3)对于装置不存在Board概念的Unit对象，Board/slot自定义建立，Board/type填写为“virtual”，编号按照自定义方式进行处理，同时隐去自定义slot的编号；如图13所示。

(4)对于不存在Board概念，但存在两组相同的编号情况，示例：一个对象6个端口，实际编号分别为1,2,3，即存在两组相同的编号情况。可以建立Board概念，type不填；

(5)对于对象上只有物理端口，端口无描述但图纸有定义的，按照图纸进行Port/desc的填写，示例：空开；

(6)对于对象上只有物理端口，但端口在图纸上也无具体定义的，可按和用户确定编号方式并自定义Port/desc；

(7)Port/no：对一个Board下的端口进行编号排序，采用阿拉伯数字，从1开始，对于成对出现的端口，比如LC光口，desc用同一个编号进行描述；如图14所示。

(8)Port/desc：端口的实际编号，物理上实际描述的，按实际填写；物理上无实际描述的，按图纸填写；否则与用户确定后自定义；

(9)Port/direction(方向)：类型包括Tx(发送)、Rx(接收)、RT(无方向)三种，光回路包括Tx(发送)、Rx(接收)、RT(无方向)三种，电回路全部RT，程序处理电回路时，进行端口类型(光或电)判断，非LC、ST等光口类型的如图15所示为转接端子配置；对于单层端子排、双层端子排、三层端子排等，扩展内外侧方向，采用Ax、Bx来进行表示，A表示外侧，B表示内侧，x表示多层，从第一层开始用数字1.2.3进行标识；单层端子排的direction表示为A外侧，B内侧；双层端子排的表示为A1外侧第一层，A2外侧第二层，B1内侧第一层，B2内侧第二层；三层端子排的表示为A1外侧第一层，A2外侧第二层，A3外侧第三层，B1内侧第一层，B2内侧第二层，B3内侧第三层；对于有明确标识的，则按照实际图纸的方向标识进行定义；如图16,17,18为通用端子排配置模型库文件。

(10)Port/plug：端口的实际物理类型，包括LC、ST、RJ45、USB、串口、触点等等，需要在配置IPCD的过程中，不断积累各种类型，最后形成分类成果；如图19所示。

(11)Port/usage：端口的用途，包括GOOSE、SV、数字量、LAN、IFC和ICT等等。如图20所示；

(12)所有元素下增加Private部分，以键-值的方式进行私有信息的存储。

物理回路数据流向建模规则：

直流换流站回路可分为光回路和电回路，光回路建模沿用智能变电站二次设备物理回路建模的方式。对于电信号回路，本屏柜内二次设备背板总线端口至目的端子排，中间可能经过多级转接，涉及继电器、转换器、端子排等，过于复杂。针对此类情况，建模时采用以下四类规则：

规则A:

1)通过背板端口至下级设备进行建模，完成二次设备端口两侧的连接；

2)通过目的端子排进行建模，以完成与对侧的连接；

3)下级设备至目的端子排本侧，中间若有多级转接，则不再考虑，直接进行关联性连接；电回路中继电器除了信号接线还有管脚、公共端等接线，导致IntCore部分过于复杂，配置效率将会非常低。

具体实例如下：阀控EDI10B(D08、D18)D08X3(数字量IO miniD36接口)——>X931转接端子排——>K31n(端子继电器)——>X111端子排X161L端子排——>K31n(端子继电器)——>X301(目的端子排)——>对侧

此时，只考虑D08X3(数字量IO miniD36接口)——>X931转接端子排——>X301(目的端子排)建模，中间K31n(端子继电器)——>X111端子排X161L端子排——>K31n(端子继电器)段通过自定义映射关系进行关联，以完成全回路关键信息的展示。对于省略的部分，可视化展示时，以虚线来标识。

如图21所示，X931.13——>K313——>X111 X161L——>K313——>X301.13，此时物理建模时直接将X931.13与X301.13进行关联性连接，展示时，此线用虚线标识。

规则B：对于规则A内被省略的继电器物理信息，增加继电器编号来表示此段物理链路所经过的继电器，通过调取该继电器的管脚连接信息展示继电器的管脚及接线详细信息；

规则C：因加入了电回路信息，对于屏柜内部端子排至屏柜内装置或元器件的接线在Intcore部分进行处理；

规则D：Port元素下扩展功能属性，来表示端口的实际用途，主要用于标注电缆芯的功能，usage表示总线或功能类型，plug表示物理接口类型，可视化展示时，可直接查看缆的物理连接及每根芯传输的信息。

运用以上建模思路、方法及规则，可以对二次系统物理回路模型文件进行配置，物理回路建模可分为如下内容：

SPCD文件建模：描述全站物理回路的配置文件，由所有对象的IPCD及其连接关系构成。

屏柜CPCD文件建模:描述屏柜构成及内部连线，可整体形成屏柜库。

对象IPCD文件建模:描述单个对象的物理层级构成及交互能力的配置文件，面向不同对象，包含对象主体结构及组成成分，组成成分包括板卡、端口、触点、端子等。

BPCD描述设备的板卡模型，可整体形成板卡库。

直流换流站二次系统物理回路建模采用XML语言进行编写，SPCD层级结构与智能变电站类似，其不同在于内容增加了电回路及电缆回路定义，另外支撑SPCD的IPCD、CPCD、BPCD也存在很大差异，增加了许多元素定义，其元素定义表如图22所示。

以全站SPCD文件为例，来解析SPCD文件建模过程。

SPCD文件标准建模步骤如图23。SPCD建模时：

1.建模的时候支持标准Board板卡库、IPCD对象库，CPCD屏柜库的直接复制从而简化建模步骤。

2.intcore中也不局限于智能变电站的跳纤，还包括电缆，双绞线，网线等，这些线缆共同组成了换流站的光回路和电回路，电回路里加入了回路ID的概念，从而可以清楚的描绘电缆线路走向，特别是端子排，转接端子排，端子继电器的回路。

3.新建对象除了明确存在的Board板卡设备还加入了虚拟Board设备，使得建模内容更丰富。以下实例为换流站SPCD建模示意配置文件：

从以上SPCD文件我们可以分解出板卡端口BPCD文件、IPCD以及屏柜CPCD文件。

BPCD板卡库文件格式如下所示：

IPCD对象库文件格式如下所示：

Cubicle屏柜库文件格式如下所示：

上述的一种直流换流站二次系统物理回路建模方法的物理回路建模系统，包括SPCD配置工具模块和管理模块；

所述SPCD配置工具模块包括面向所有单独的对象开发通用的配置工具，用于对象库、板卡库的导入、导出和编辑；

所述SPCD配置工具模块功能包括：

1.支持建立板卡库->对象库->屏柜库这种逐层推进的管理方式；

2.支持手动建立对象模型的方式；

3.支持依赖库建立复杂对象，例如屏柜；

4.对于无board情况的unit，type定义为virtual，显示的时候判为虚拟板卡，不显示其编号；

5支持变电站SPCD的新建、导入、三个模型库的导入、IPCD的单独导入；

a.SPCD的新建：建立变电站层级，支持相关属性值的编辑；

b.SPCD的导入：支持对SPCD完成解析后，整体展示其所有层级关系、连接关系、回路关系、功能关系(cmerge)；

c.三个模型库的导入：支持模型库打包整体导入，导入后覆盖原有库，库的管理，通过IPCD工具进行有效管理。无需支持库的导出，否则会对三个库的管理流程造成影响；

d.IPCD的导入：对于临时的IPCD，可能包含工程属性，可以单独进行导入，导入时，可选择是否删除实例化信息。

e.导出IPCD功能。

f.支持以小室或间隔两种方式创建、查询、过滤、复制等功能。

g.支持SCD、私有信息文件的解析，支持回路对传递数据的引用，信息出解析及打包的格。

所述管理模块包括变电站管理模块、小室管理模块、屏柜管理模块、对象管理模块、内部IntCore配置模块以及外部Cable及Core配置模块，分别用于变电站、小室、屏柜和对象层级管理、内部IntCore配置以及外部Cable及Core配置。

如图24所示，变电站管理模块功能包括：

a.支持变电站的属性值修改操作；

b.在模型管理界面下，支持对小室的增删改、上移、下移、删除、属性值编辑等操作。

如图25所示，小室管理模块功能包括：

a.支持对选定小室的属性值进行查看及修改操作；

b.模型管理界面下，支持对屏柜进行增删改、上移、下移、删除、属性值编辑等操作；

c.在新建小室的时候支持从屏柜库内直接引用，所引用屏柜模型涉及的对象信息、内部连接信息、回路构成信息，应自动读取到下级目录、内部连接、回路构成等选项下。

如图26所示，屏柜管理模块功能包括：

a.支持对选定屏柜的属性值进行查看及修改操作；

b.支持在模型管理界面下，进行对象的增删改、上移、下移、删除、属性编辑等操作；

c.在新建对象的时候，支持从对象库内直接引用，所引用的对象模型涉及的板卡信息等内容，应自动读取到下级目录。

如图27所示，所述对象管理模块功能包括：

a.支持对选定对象的属性值进行查看及修改操作；

b.支持模型管理界面下，进行板卡及板卡端口的增删改、上移、下移、删除、属性值编辑等操作；

c.支持在新建板卡的时候从板卡库内直接引用模板，所引用的模板涉及的端口信息等内容，应自动读取到下级目录下。

d.支持板卡及端口层级的折叠处理。

如图28所示，所述内部IntCore配置模块功能包括：

a.支持在选择对象时，可建立内部连接，面向每一个对象的板卡层级进行内部端口的连接；

b.配置工具右侧区域列出本屏柜所有端口信息，层级显示；

c.板卡层级显示本侧端口索引及本侧端口编号，对侧端口索引及对侧端口编号，从右侧进行拖入。

d.若某个对象1的某个端口已与对象2有连接，切换到对象2时，也同步显示此端口与对象1的连接情况。

e.支持对端口连接的删除，删除时，只删除对侧端口信息，本侧由模型控制，若要删除，进模型管理删除此端口就可以。

f.支持对已连接端口进行覆盖操作。

g.每个端口连接的选项卡保持闭锁，除非接收到回路管理信号后。

如图29所示，所述外部Cable及Core配置模块功能包括：

a.选定屏柜时可建立外部连接，面向每一个屏柜进行电缆的创建和端口的连接；

b.右侧区域列出外部屏柜和本侧屏柜的切换，本侧屏柜：展开到端口；外部屏柜，列出其余N-1个屏柜，到端口层级；

c.外部屏柜内，选定某一个屏柜，可以开始新建线缆，包括其名称、类型、长度、芯数等内容，创建后按照芯数自动生成n个端口连接区域；

d.芯区域包括本侧端口索引、本侧端口编号、对侧端口索引、对侧端口编号、勾选项等几个部分。端口连接时，分别对外部屏柜、本侧屏柜进行拖入连接；

e.支持新建线缆的上移、下移、删除、折叠；

f.支持芯的上移、下移、删除、端口信息的覆盖替换等功能；

g.对于屏柜1与屏柜2有连接的，切换到屏柜2建立连接时，能自动显示已于屏柜1连接的内容。

本发明适用于直流换流站二次设备物理建模，在原智能变电站二次设备物理回路建模的基础上加入了电回路建模技术，首次加入了CPCD,BPCD文件的配置定义用于辅助SPCD文件的配置，同时也提出了控保主机等二次设备板卡库的建立，实现了对二次设备板卡故障精确定位及远程告警预警。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。