浅谈智能变电站scd文件辅助管理工具的设计与实现

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈智能变电站 SCD 文件辅助管理 工具的设计与实现 摘要：变电站配置文件（SCD 文 件）的有效管理在智能变电站的调试、 运行过程中十分重要，但它的辅助管理 工具开发缺乏广泛的研究。本文介绍了 SCD 文件的结构，分析了 SCD 文件解 析流程，并采用 Qt 来设计软件界面。 文中分析了软件的功能、模块设计和界 面设计，实现 SCD 文件的有效解析和 管理。 中国论文网 /8/view-12901248.htm 关键词：智能变电站；SCD 文件； 解析；Qt 中图分类号：TP311 文献标识码： A 文章编号： 1009-3044（2016）36- -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 0210-02 随着自动化技术和信息技术的迅 猛发展，建立在 IEC61850 通信规约的 智能变电站实现了智能化一次设备和网 络化的二次设备分层构建，SCD 文件作 为智能变电站的核心，它的有效管理控 制对于变电站的运行维护尤其重要。但 由于 IEC 61850 俗嫉淖敌悦偶鹘细 撸且 SCD 文件内容繁多，以一个 72MB 文件为例，就有 187 万行，这对 于熟悉常规变电站的人员而言难度比较 大1-2 。因此 SCD 文件的有效解析工 具的开发十分重要。 文献3介绍了 SCD 文件管理存 在的不足，开发了 SCD 文件辅助管理 软件；文献4分析了 SCD 文件的结构 特点，理论上探讨了智能变电站内的 SCD 文件的解析与校验方法；文献5 分析了 SCL 文件的结构、分类，引入 改进的 XML 解析器，设计了基于 C#的 配置工具；但是现有的 SCD 管理工具 跨平台通用性差，功能较为单一。本文 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 通过对 SCD 文件结构的深入探究，介 绍工具的设计思路、相应功能，设计了 一个基于 Qt 为平台的 SCD 辅助管理工 具，实现了 SCD 文件的解析，并将 SCD 文件信息以图表形式展现出来。 1 SCD 文件 1.1 SCD 文件结构 变电站配置文件（SCD 文件）是 遵循 xml 规范，它包含了站内所有智 能电子设备的通信参数等信息，通过对 SCD 文件的解析，可以得到二次设备 的网络连接关系以及设备间传递的信息。 SCD 文件主要有 Header、Substation、Communication 、I ED、DataTemplate 五部分组成。SCD 文件主要结构如图 1 所示。 在 SCD 文件 Header 部分，主要 描述 SCL 配置文件和版本，包含历史 修订信息。 在 Substation 部分，主要描述变 电站一次设备和结构信息，包括变电站 电压等级的 VoltageLevel 节点、间隔 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 Bay 节点等。 在 Communication 部分，配置文 件重点描述了站控层 MMS 网络、过程 层 GOOSE 网络以及过程层 SV 网络的 通信配置信息。其中 SubNetwork 节点 描述了子网的名称及类型，在设备接入 点节点 ConnectedAP 下为关联设备的通 信地址节点 Address 和接入该设备的一 个或多个的 GOOSE 控制块 GSE 节点或 采样值控制块 SMV 节点。在节点 Address 的子节点 p 节点下描述了站控 层的 IP、过程层的组播地址 Mac- address、局域网优先级 VLAN- PRIORITY、报文的最大和最小发送周 期等网络信息6-7。 IED 部分，主要描述了各种智能 电子设备的发送数据信息和接收数据信 息。根据 IEC61850-6，装置模型分为智 能电子装置（IED ） ，逻辑装置（LD） ， 逻辑节点（LN） ，数据对象（DO） ，数 据属性（DA）5 个层次，其中接入点 和 GOOSE 控制块部分与上文通信配置 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 部分通过 name 属性值形成一一对应关 系8。在逻辑装置的 LN0 下定义了特 殊的逻辑节点 LLN0，LLN0 中包含了 发送数据集 Dataset、接收数据集 Inputs 和相关的 GSE 控制块、采样值控制块。 DataTemplate 部分则描述了站内 各逻辑节点的实例类型。 1.2 SCD 文件解析流程 通过解析 SCD 文件的 Communication 部分得到各 IED 部分的 网络通信信息，再通过进入 IED 部分解 析其中的 GSE 控制块和 SMV 控制块与 已得到的网络通信信息形成对应关系。 2 SCD 配置工具的设计实现 SCD 辅助管理工具在 Qt5.5 下开 发，Qt 是一个跨平台应用程序，具有一 次编写代码，就可实现在多种操作系统 下可靠运行，此外 Qt 还具有丰富的 Qt 库可实现界面的美观和高效的开发效率。 界面运行效果如图 2 所示。 2.1 功能分析 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 辅助管理工具主要能够完成 SCD 文件的导入、解析，将其中的数据提取 出来以图表的形式展示。并能够通过查 找功能通过选择子网类型、IED 名称的 准确查找或者仅输入 IED 名称的快速查 找两种方式来快速查询出对应 IED 的网 络信息和数据信息。 2.2 模块设计 辅助管理工具主要有三个模块组 成。 （1）SCD 解析模块：本文采用 Qt 中提供的 QtXml 模块对 SCD 进行处 理，主要提供 Dom（Document Object Model，文档对象模型）方法， SAX（Simple API for XML）两种方法。 SAX 为单遍解析，无需像 Dom 一样创 建所有节点的对象，其优点是内存消耗 小，一旦 XML 解析器开始读取数据， 可以处理任何大小的文件。但是程序需 要建立的中间数据，SAX 方法不能提供。 DOM 是基于树的接口，它将 XML 文 档在内存中建模为具有不同节点的树。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 应用程序可以实现在 DOM 树间搜寻结 点，对其信息进行读取，并更新其内容 9。 考虑到操作文档的简易性，选择 利用其中的 Dom 方法来读取文件。首 先从 Substation 提取变电站的名称，再 遍历 Communication 各子网中的相关 IED，提取其中的各子网的描述信息 desc 和 IED 的名称形成相应树状节点。 最后遍历 IED 部分，提取各 IED 种的 描述信息 desc 和 name 形成树状节点。 SCD 文件解析形成的树形视图如图 3。 （2）显示模块：利用模型/视图 架构，实现大量数据的存储、处理及其 显示。在模型部分，通过对 SCD 文件 进一步深入解析，提取接入各子网中 IED 的网络通信信息，再提取相应 IED 的 GSE 控制块、采样值控制块的 appID、 confRev、datSet 等数据信息， 形成对应得数据信息。利用 QSqlQuery 来访问数据库，创建不同子网的数据表， 最终形成 configure.db 的数据库文件。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 在视图部分，运用 QSqlQueryModel 来 获取数据库中数据项，借助 QTableView 将模型中的数据显示在一 个表格中。 （3）控制模块：利 用 Qt 中特有的信号- 槽机制，对显示 的内容进行有效控制。首先将树形控件 的节点单击事件作为信号，槽函数响应 该信号，通过发出 QTreeWidgetItem 类 型的数据来查找数据库中对应显示的 IED 数据，实现模型数据与显示的控制。 2.3 界面设计 菜单栏和工具栏：为了实现方便 的操作，在配置工具的顶端设计了菜单 栏和工具栏，设计一系列的 QAction 动 作对象，实现了文件导入、设备查找等 功能。在查找功能部分，设计查找对话 框来实现。查找对话框中的组合框内容 接收解析 SCD 文件时得到的子网名称 数据，通过选择子网类型和在行编辑控 件中输入 IED 名称来实现查找对应 IED 的信息功能。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 工作区：在左侧工作区，通过树 形控件 QTreeWidget 来显示解析的 SCD 模型的主要节点，包括变电站名称、子 网名称、IED 设备名称。在右侧工作区， 通过两个 QTableView 控件用图表视图 来显