1、电力系统继电保护图形数据一体化的研究力第 36 卷第 11 期 2003 年 11 月中国电力EIECTRICP0WERVo1.36.11Nov.2OO3电力蔡统继电保护图.形数据一体化的研究刘为雄,蔡泽祥,邹俊雄(华南理工大学电力学院,广东广州 510640)摘要:为满足现代电力系统继电保护图纸信息管理的需求 ,提出以模块为单位的继电保护图纸加工与图形数据一体化的设计方法,将继电保护图形与数据基于模块地集成并存人数据库.用此方法对某变电站的继电保护纸进行加工并有效地提取数据后,可满足继电保护图纸浏览,元件信息查询与修改等多种功能的需求.关键词:继电保护;图纸信息管理;模块;图形数据一体化中图
2、分类号:TM769 文献标识码:B 文章编号:1004.9649(2003)l10o74040 引言目前电力企业管理信息化程度已成为衡量电力部门管理水平和综合实力的重要标志.继电保护管理信息系统因其专业性强,涉及大量复杂图纸等特点而一直缺乏统一的规划.为此,提出基于模块的图纸信息管理概念.对于由模块所包含的丰富和特有的继电保护信息的继电保护管理信息系统无疑是一个能很好反映继电保护特质的理念.它将突破以往以文什管理图纸的做法和局限,使图纸信息管理完全符合当前及未来的专业需要.近年来,已有许多研究人员基于专用的绘图-具就继电保护的图纸信息管理作了大量的工作,文献3,4的管理信息系统实际上也依赖于定
3、制的图元.现研究基于已由通用绘图工具(如 AutoCAD)制成的电子版图纸(dwg), 不再绘制图元 ,仅在原有图纸的基础上对所关心的“区域“(继电保护模块)添加带属性的图块(CAD 中的图块),将继电保护模块中所包含的丰富和特有的继电保护信息分层分类地储存到相应的数据库中.然后提取数据,实现基于继电保护模块的各种查询,修改等功能.1 电力系统继电保护图纸的加工与处理电力系统的设计,施工和运行部门已广泛采用计算机辅助设计(CAD),大多数继电保护图纸应用通用的绘图软件如 AutoCAD 绘制.继电保护信息管理系统必须支持各种 CAD 软件,为实现继电保护管理信息在网络上传递奠定基础.1.1 图
4、纸加工与处理的目标继电保护图纸究竟以怎样的格式存储于计算机,又以怎样的格式在网 r 浏览和传输比较好呢?有这样一组数据:一张普通 A4 继电保护原理接线图纸当以扣描格式 tif 存储时约占 4.2MB(这与以画笔绘制时的 bmp 格式所占的容量大体相当),将这张图纸矢怠化 dwg 后,仅占约 40kB,相差近百倍,如果 dwg 格式的基础 L 将它进一步输出为 Web 格式 dwf 时,会更缩至 10kB 左右.显然,矢量化后的图纸在容量有突出的优势.这种容量上的优势或者说是存储空间上的优势,对于未来的网络浏览来说,它将还表现为传输时间上的优势.1-2 图纸加工的基本单元在 dwg 格式的矢量
5、化【皋 l 纸中,利用其强大的图块属性功能携带信息的能力较强,与数据库打交道相对容易的特点,以便为图纸信息管理系统的设计与运行作好铺垫.以每个模块为基本单元的绘制和加工方式是本文实现图形数据一体化的基础.将继电保护图纸中那些富含各种信息的模块如互感器,微机保护模块,触点等定制为相应类别的图块,应用 AutoCAD 的图块属性功能,内嵌所需要的属性,如模块辨识码(modelID),模块的状态 (Status)等,以模块为基本单元进行绘制,加:I:和未来的存储.1.3 对纸质图纸的加工发电厂,变电所乃至网局中的相当一部分仍在沿用纸质图纸,原因之一是许多技术人员仍习惯在纸质图纸上开展工作;原因之二是
6、设计部门一般不把电子版图纸给安装部门和生产厂家(早期的设计部门甚至不能提供电子版图纸).此外,收稿日期:20030420;修回日期:20030727作者简介:刘为雄(1969 一),男,湖北汉川人,博士研究生,讲师,从事电力系统继电保护研究.Email:74电力部门自身对信息化上作的推动不力也是一个很重要的原冈.对于纸质图纸,为能在汁算机上浏览,推荐的做法是先将纸质图纸以描方式录入汁算仉,录入时注意设置成白二色,并保持足够高的分辨率,以ipg 格式,bmp 格式或 tif 格式存储均可,然后以合适的方式将其转化为 dwg 格式的矢量化图纸,如可任AutoCAD 中重新绘制或通过某些矢量化_具来
7、完成此项 1 作.1.4 对已有电子版图纸的加工若已有 ipg 格式或 bmp 格式的电子版图纸,但若绘图人绘图仔储时带了颜色信息,f于许多矢量化工具都不能直接打开此类文件,因此在利用这工具时有必要先将颜色信息剔除,利用 WindowsrI带的画笔打,f=义件,再以单色位图(bmp,dib 格式)存储.如果是直接在 AutoCAD 中重新绘制当然无此必要,但为确保所绘罔纸与原罔纸能完全吻合,可将扫描得到的图纸文件作为 OIE 对象插入刮 AutoCAD 中作为底图,再在此基础上用 AutoCAD 绘制,这是一种省时省力能尽量保持与原图纸的一致性的好办法2 电力系统继电保护图纸中模块的内涵继电保
8、护装置越来越模块化,如果将传统的继电保护元件(线,接点) 也Jn 入到这一集合巾,可包含全部继电保护信息.继电保护原理,接线及整定值等信启,几乎都可与相 J 的模块相埘应.从保护的原理看,保护所反应的主设备故障,保护的件过程及动作结果及保护所有的文字资料等;对于接线,继电保护的接线图本身就是以模块为核心的图纸,继电保护模块散布在许多图纸中,如能以模块为线索去阅读继电保护图纸,对于技术人员是十分有意义的事;至于整定值,保护对象,定值变更等信息,也可以模块为单位进行存储,修改和查询.至于针对某套保护的各类试验记录和运行规程也吖落实到该保护所属的各个模块巾,将图形与信息集成管理.几乎绝大部分的保护信
9、启,都可加载到相应的模块上,最终通过调用这些模块而在图纸信息管理中反应出来.3 电力系统继电保护图纸数据的体化3.1 模块的属性设计凡与继电保护图纸,信息的浏览及二次回路动作逻辑仿真等直接关系的元件,包括电流与:感器,电压互感器,继电器线圈,继电器接点,成套保护装置(含微机保护装置), 控制开关,故障录波单元等都作为要J【1 的对象(以下统称为模块).利用 VBA技术,对这些模块分类设计其属性和图块.由于这模块的体属性不尽相同,因此在设计模块属性时将它 fJ 分成了 3 层来处理,第 l 层是公共属性表,要刖来对模块形成标识和定位,如表 l 所示;第 2 足这模块的主要属性,主要用来加载模块的
10、具体信息,表 2 足以成套保护装置为例的属性设计;笫 3 层足模块的更进一步信息,如成套保护装置模块,保护名称或型号不 f 司时对应不同的保护定值等,此处木将该部分属性列出.模块各层的属忡设计应满足未来图纸浏览,二次【口路动作逻辑仿真等多需求.表 1 模块的公共属性设计列名说明modelID 模块在全系统中的唯一标识,.,模块所在图纸的编号,用于数据库中建立模块与图纸.“g 关系时的外键modelName 模块名modelNo 模块编号,用于区分同一张图纸中名称相同的模块machiningDate 加工日期leflCoordinate 工时所加模块的矩形区域的左坐标,用于显示modelIDpr
11、oteetionNameprotectionTypeprotectionObjectbreakerNamestatl/SValue1statusValue2operationDatepanelNOnoteremarK列表 1,用于建立模块具体属性与公共属性之间的联系保护名称保护型号保护对象保护对应的断路器名称状态值 1,描述模块所属的类别(如故障起动模块等)状态值 2,描述模块默认的状态值,用于对模块当前状态的判断投产日期模块所属的盘号,用于模块安装位置的确定注释,用于对模块的原理,功能等的说明备注,本文用于说明模块所属回路的性质等3_2 在 AutoCAD 环境中加工图纸为任已有的继电保护图
12、纸上将属性信息与图纸有效地融合,进而实现图形数据的一体化,需将图纸打开,在所关心的图形区域上插入一个用简单的矩形框(矩形榧的大小可在屏幕上给定)表示的带空白属性的图块,并将该图形区域所对应的继电保护模块的实际数据填入相应的属性栏.这些模块的图形区域,叠加这些设计好的属性块,:通过 VBA 技术将所添加的这些图块的属性导入卡 H 应的数据库中,这一过程就称为“图形数据一体化“ 的过程.753.3 在 lnternet/Intranet 上发布图纸将加工好的 dwg 格式的图纸文件转化为 dwf 格式的文件,就可使用 AutoCAD 的 lnternet 特性,在IntemeffIntrmlet
13、上存取 AuttAD 的图形文件.并能发布图形的 web 格式文件(dwf).dwf 文件| 可被Internet 浏览器打开,即使用户没有在系统中安装AutoCAD 只要具有 lnternet 浏览器和 Auto,desk 公司的 wHIP 插件程序,就可浏览 dwf 文件脱离绘环境,利用网络进行继电保护图纸的浏览和信息的查询,修改.4 数据结构实例4.1 形成对模块的标识和定位以某变电站的继电保护图纸信鼠管理为例,首先建立的关系是部 fI(department),其中,属性有部门编号,名称,领导,所在厂站名称等;某一部门管辖多张图纸(dm4ng).即一对多的关系.其属性有纸编号,图纸名,设
14、计部门,设计日期等;每张图纸中叉有多个模块(mode1),也是一对多的关系 ,其属性包括模块编号,模块名及矩形框的 4 个顶点坐标等.如图 1 所示.图 1 数据库中部门,图纸,模块的关系这是第】层表,其中模块表的属性中只有所响模块公共的信息,如标识信息,定位信息及为处理一对多关系而引入的外键等有关模块的信息可围绕模块表(rnode1) 展开4.2 模块的具体属性有了模块的标识和定位,就可为具体的模块设计相应的数据库表格.从数据库结构看,这是第 2 层的表4.2.1 继电保护模块继电保护模块包括:电流互感器,电匪互感器,继电器线圈,继电器接点,成套保护装置控制开关,故障录渡单元等几大类.各模块
15、独特的属性就在此层面上分类建表.部分模块的属性及其关系如图 2 所示.到目前为止,继电保护模块间仍是相互独立.下面为它们建立必要的联系关系.4_2-2 建立模块与模块间的关系这是建立关联查询的关键如在现场.需要针对囤 2 数据库中部分横块结构某一继电保护模块查找有联系的互感器或模块出口所在的图纸和回路,或对某继电器线圈查其接点所在的图纸和回路:因此,需要为这些模块间建立相互联系,如图 3 中的关系(relation2).该关系中的属性丰要是 relation21D,modelID,relatingModellD3 列.其中:relafion21D 是主键,用来对具体关系进行标识;modellD
16、 用束存放当前模块标识;reatingMod.ellD 用来存放相关联的模块.由于 1 个模块可能与多个模块有关联关系.因此也是一对多的关系,图 3 数据库中模块与模块之间的关系4.3 模块的深层信息由于有些模块包含更多属-胜.因此对这些属性分类建表.这是数据库中的第 3 层表这里以成套保护装置常用的定值单为例说明:通过定值单数据库中的属性“ 保护名称“ 与成套保护装置数据库中的属性 “保护名称“相同而建立定值单与成套保护装置间的联系.再由主键(modellD)建立成套保护装置与公共模块间的联系,可完成在图上查找成套保护装置定值单的功能.5 结束语由于不需专用绘图软件.不再绘制图元,图纸和数据
17、可在网络上运行.因此图形和数据只在初次维护阶段依赖于通用绘图工具(如 AutoCAD),此后除回到通用绘图工具中修改图纸外,可独立于具体的绘图环境.同时面向模块的思想非常适合于微机保护的功能需求.本系统的运行实践表明,可满足电力系统继电保护图纸浏览,元件信息查询与修改等多种功能的需求.可为电力 MIS 继电保护岗位培训等多项任务提供服务平台.电力系统继电保护图纸管理能精确到模块,对于由模块所包含的丰富和特有的继电保护信息的管理,无疑是一个能很好反映继电保护特质的理念,围绕模块建立起来的数据结构有效地融合了面向模块的各类信息,对继电保护图纸信息管理起到了一定的推动作用.参考文献:1王铁红.张炳达
18、 ,浓捷.继电保护培训仿真系统J.继电器l999,27(6):3436.2尹涛,卢金滇 ,江峰.继电保护的图纸管理及图纸管理系统Jj 继电器 ,2000,28(8):34-36.3孔华东,陈兴华 ,蔡泽祥,等.面向对象的发电厂继电保护信息管理与培训系统J.电力自动化设备,2001.21(4):3336.4刘为雄,蔡泽祥 ,孔华东,等.发电厂继电保护管理信息系统研究J.中国电力,2002,35(4):58-61.(责任编辑张重实)StudyonthegraphdatumintegrationfortherelayprotectionofpowersystemLIUWei-xiong,CAIZe-
19、xiang,ZOUJun-xiong(ElectricPowerCollegeofSouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,China)Abstract:Themethodofdrawingmachiningandthemodularizationdesignofgraphdatumintegrationforrelayprotectionarepresented,themodulebasedgraphsanddataareintegrated,andarestoredincorrespondingdatabase,tomeetthere
20、quirementsofgraphinformationmanagementofrelayprotectionofmodernpowersystem.Thevariousfunctionssuchasdrawingsbrowsing,informationsearchingandmodifyingetc.cancometruebytheuseofthetechniquetomachiningrelayprotectiondrawingsofasubstationandtofetchdataefficientlythroughapplicationprogram.Keywords:relayprotection;drawing-?informationmanagement;module;graph-?datumintegration.,.,
