基于图形组态软件的新能源变电站图模一体化生成方法.pdf
《基于图形组态软件的新能源变电站图模一体化生成方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于图形组态软件的新能源变电站图模一体化生成方法.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、投稿网址:2023 年 第23 卷 第24 期2023,23(24):10372-07科 学 技 术 与 工 程Science Technology and EngineeringISSN 16711815CN 114688/T收稿日期:2022-12-12修订日期:2023-06-05基金项目:南方电网有限责任公司科技项目(ZBKJXM20180006);国家重点研发计划(2018YFB0904900)第一作者:朱文(1987),男,汉族,广东梅州人,硕士,工程师。研究方向:电力系统。E-mail:。引用格式:朱文,邓大为,吴争荣,等.基于图形组态软件的新能源变电站图模一体化生成方法J.科学
2、技术与工程,2023,23(24):10372-10378.Zhu Wen,Deng Dawei,Wu Zhengrong,et al.Graphic configuration software-based integrated generation method of new energy substationdrawings and modelsJ.Science Technology and Engineering,2023,23(24):10372-10378.基于图形组态软件的新能源变电站图模一体化生成方法朱文1,邓大为2,吴争荣1,夏伟3,李映辰1,李明4(1.中国南方电网有限责
3、任公司,广州 510000;2.广东电网有限责任公司,广州 510620;3.南方电网数字电网研究院有限公司,广州 510000;4.暨南大学电气工程学院,广州 519070)摘 要 采用当前方法绘制新能源变电站图模时,没有采用图形组态软件,导致生成图模花费的时间较长,且图模质量因子欠高。现提出一种基于图形组态软件的新能源变电站图模一体化生成方法,通过图形属性自动绘制图形模块、图元模型库构建模块、设备图元图形信息的保存与扩展模块、读取与解析系统规范描述(system specification description,SSD)模块、SSD 模型与设备图元关联模块和一次设备图形绘制模块设计图形组
4、态软件,在图形组态软件中设计变电站的内模型图形和外模型图形,建立变电站图模一体化生成的优化目标函数,利用粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)对优化目标函数进行求解,生成新能源变电站图模。实验结果表明:所提方法的图模生成效率更高、质量更好,实际应用性较高。关键词 图形组态软件;新能源变电站;图模一体化生成;优化目标函数;粒子群算法(PSO)中图法分类号 TM769;文献标志码 AGraphic Configuration Software-based Integrated GenerationMethod of New Energy Substation
5、Drawings and ModelsZHU Wen1,DENG Da-wei2,WU Zheng-rong1,XIA Wei3,LI Ying-chen1,LI Ming4(1.China Southern Power Grid Co.,Ltd.,Guangzhou 510000,China;2.Guangdong Power Grid Co.,Ltd.,Guangzhou 510620,China;3.Southern Power Grid Digital Power Grid Research Institute Co.,Ltd.,Guangzhou 510000,China;4.Sch
6、ool of Electrical Engineering,Jinan University,Guangzhou 519070,China)Abstract When the current method is used to draw the graph model of the new energy substation,the graph configuration softwareis not used,which leads to the long time spent in generating the graph model and the low quality factor
7、of the graph model.An integra-ted generation method of new energy substation graphics and models based on graphic configuration software was proposed.The graphicconfiguration software was designed by graphic attribute automatic drawing module,primitive model library building module,equipmentprimitiv
8、e graphic information saving and expanding module,system specification description(SSD)reading and analyzing module,SSDmodel and equipment primitive association module and primary equipment graphic drawing module.The inner model graphics and outermodel graphics of substation were designed in the gra
9、phic configuration software,and the optimization objective function is established.particle swarm optimization(PSO)was used to solve the optimization objective function.The experimental results show that the pro-posed method is more efficient,of better quality and of higher practical applicability.K
10、eywords graphic configuration software;substation;integrated graphics and model generation;optimize objective function;par-ticle swarm optimization(PSO)随着中国新能源的快速发展,新能源变电站建设项目日益更多,而新能源智能变电站目前在建设中的设计、施工、运维方面发生了较大的变化1。在模块化生产、安装、调试和设计支撑方面需要更加细化的设计2。新能源智能变电站的自动化系统遵循不同标准体系,站端与调度主站系统执行存在差异性,站内结构复杂程度相对于传统变
11、电站更高3,在变电站图模绘制的时候,存在图模质量因子不高、图模生成时间较长等问题。因此,研究一种新能源变电站图模一体化生成方法,对于提高设投稿网址:计效率和设计质量,保障电网安全稳定运行具有重要的意义。中外学者对此展开了大量研究。唐坤杰等4提出一种基于插件式开发技术的变电站图模生成方法,该方法将开源软件 Inkscape 作为主程序,采用Python 语言扩展 Inkscape 软件的功能,在插件式开发技术的基础上通过画图功能绘制变电站系统图元,建立设备模型,对变电站系统网络拓扑结构进行分析,根据分析结果生成变电站图模。刘红真等5提出了一种基于面向对象的 SCADA 图模一体化建模设计,通过基
12、于公共信息模型(common infor-mation model,CIM)的 定义和面向对象思想,实现SCADA 自定义图模一体化建模,可以更加快速、高效准确地进行项目组态,降低项目实施成本。Yu等6提出基于自然语言处理(natural language pro-cessing,NLP)的机载显示和控制系统需求域模型的自动生成方法,该方法在自动化系统规则的基础上定义领域模型模板,利用斯坦福语法分析器生成的语法树对特殊符号进行预处理,完成机载显控系统数据处理需求。Mahmud 等7提出小型变电站模型-从设计到实施的方法,该方法通过微控制器模拟控制电力系统设备变电站,通过工作模型构建总体布线图,
13、选择保护继电器的电源系统控制选项,完成保护继电器连接和控制电力系统。Chen 等8提出基于自然语言分析和智能推理的变电站操作系统,该系统以标准操作为基本语料,建立基于人工标注的自然语言分析模型,结合变电站一次接线建设备关系知识图,使用 Neo4j 图形数据库存储,实现基于图形搜索的设备状态检查、推断和比较。以上方法绘制变电站图模时没有采用图形组态软件,存在图模绘制效率低和质量欠高等问题。为了解决上述方法中存在的问题,提出一种基于图形组态软件的新能源变电站图模一体化生成方法。通过对图形组态软件进行设计,结合外模型和内模型构建变电站图模,生成多约束目标函数。通过粒子群算法对变电站图模最优布置进行搜
14、索和求解。该方法对于新能源变电站图模一体化的生成效率和质量的提升具有重要的意义。1 图形组态软件设计针对于当前图形组态软件的跨平台性差、自动化处理能力低的缺点,提出对图形组态软件进行设计。首先按照功能构建不同的模块,然后对功能模块进行细分,构建了一个合理的三层模型的技术体系8。图形组态软件可以分为由图形属性自动绘制图形模块、图元模型库构建模块、设备图元图形信息保存与扩展模块、读取与解析生成系统 规 范 描 述(system specification description,SSD)文件模块、SSD 模型与设备图元关联模块和一次设备图形绘制模块,各模块在图形组态软件中的功能都不相同,图形组态软
15、件整体组织架构如图 1 所示。在一次设备图元的系统规范描述文件中获取一次设备图元的描述方法和组元是图元模型库构建模块的主要目的,在绘图区利用图形拖放技术绘制一次设备图元。在系统规范描述文件中提取一次设备节点对应的配置信息是读取与解析 SSD 文件模块的主要目的。通过一次设备图形绘制模块展示图形信息和图元绘制信息,用可扩展矢量图形(scalable vector graphics,SVG)格式保存图形信息9。SSD 模型与设备图元关联模块的主要任务是在各设备的图元中关联在系统规范描述文件中提取的配置信息。一次设备图形信息可以通过设备图元图形属性保存模块保存到系统规范描述文件中。图形属性自动绘制图
16、形模块对系统规范描述文件中存在的扩展信息进行读取,实现一次设备图形的自动绘制。通过上述分析,对图形组态软件中的功能模块进行细分,获得层次方框图,如图 2 所示。通过构建图形组态软件的总体架构,以功能为区分,划定功能模块,从技术上实现图形信息获取与处理的扩展性,并可以自动化地实现图形绘制。为进一步增强图形生成的功能,构建变电站图模一体化生成模型。图 1 图形组态软件整体组织架构图Fig.1 Overall organization chart of the graphicalconfiguration software373012023,23(24)朱文,等:基于图形组态软件的新能源变电站图模一
17、体化生成方法投稿网址:图 2 图形组态软件的层次方框图Fig.2 Hierarchical block diagram of graphicalconfiguration software2 新能源变电站图模一体化生成方法2.1 变电站内外模型构建基于上述图形组态软件总体架构的基础上,在图形属性自动绘制图形模块中,结合外模型和内模型构建变电站图模10。新能源变电站内外模型分别如下。(1)外模型。利用进出线和方框描述变电站图形的外模型,外模型通常情况下只显示两个电压等级的进出线,分别是上级和本级,在新能源变电站方框上方按照规则布置在左侧和右侧。(2)内模型。即一次主设备在新能源变电站中的连接单线
18、图11。通常情况下变电站存在 3 种及以下电压等级的主设备连接,布置模型具有通用性,内模型布置原则如图 3 所示。通过上述分析获得生成新能源变电站图模的核图 3 内模型布置原则Fig.3 Principles of internal model layout心,即基于变电站外模型的线路布线算法和变电站内模型的布置算法。当交叉点较多时,对于规模较大的复杂网络,即使线路较短也会对变电站图模的生成产生影响12。因此,需要构建目标函数用于解决接收站端上送的模型、图形文件、下发校验日志的判别,进而缩短图模自动化生成时间。2.2 多约束目标函数构建根据上述分析,以生成新能源变电站图模的交叉点最少、线路最短
19、、交叉线路最少和变电站分布均匀为原则,将线路曼哈顿距离和线路的交叉点数综合起来建立目标函数,解决模型拼接、图形关键信息质量低的问题。其中变电站的目标函数为Sj(i,p,k,mj,nj)=SSD(j),So(i),D(p),V(k),xj,yj(1)式(1)中:i 为分区编号;p 为属地公司编号;k 为电压对应的等级编号;mj为分配过程中变电站获得的条数;nj为在第 mj条中变电站分配到的块对应的顺序;j 为变电站对应的序号;SD为变电站对应的标识码;So为控制分区属性;D 为属地公司属性;V 为最高电压等级属性;xj为图纸中变电站图形左上角对应的横坐标;yj为图纸中变电站图形左上角对应的纵坐标
20、。线路的目标函数为Le(q)=LeLD(q),V(k),SD1(j),SD2(r),x1j,x2r,C()(2)式(2)中:q 为线路对应的序号;LD为线路对应的标识码;V 为线路电压等级属性;SD1、SD2分别为线路的起端和末端变电站标识码,分别与变电站序号 j、r相对应;x1j、x2r分别为变电站内模型图形中两个端点的内部横坐标;C()为线路系统对应的单线图。利用印制板与电路元件的布置对变电站布置示意图进行描述:长方形的变电站外模型的长度 Hg是固定统一的,变电站内模型的布置会影响变电站外模型的宽度10。规整化宽度,即确定单位长度Wg,用单位长度的倍数 Nj代替变电站 j 对应的宽度,因此
21、可用带 Hg Nj矩形底座的电子元件描述变电站外模型。印制板平面中存在 Nlayer条互相平行的元件插槽,所有插槽中都包含紧挨的 n 个 Hg 1 矩形底座对应的槽位,变电站外模型中存在的电子元件均可插入上述槽位和槽中11-12。印制板的两侧通常为垂直走线廊道,对应的宽为 Wb,Hb n 的水平走线廊道通常存在于所有元件插槽的上部,其主要作用是连接变电站外模型电子元件的线路。设 W0为图纸对应的宽,H0为图纸对应的高,两者的关系计算公式为47301科 学 技 术 与 工 程Science Technology and Engineering2023,23(24)投稿网址:H0=W0(3)式(3
22、)中:为图纸对应的宽高比。设 Nlayer为变电站中存在的条数,可通过式(4)计算得到。Nlayer=Censj=1NjWgW0-2Wb()(4)式(4)中:Ce()为大于 x 的最小整数;ns为变电站的数目。n 为每一层中存在的格数,其计算公式为n=Censj=1NjNlayer()(5)2.3 基于粒子群算法的目标函数求解通过粒子群算法对变电站图模最优布置进行搜索13,变电站的位置利用变电站所在网格对应的最小编号 pj进行表示,pj与(xj,yj)之间存在的关系可通过式(6)、式(7)进行描述。xj=Repjn()-1Wg+Wb(6)yj=(Hb+Hg)Fpj-1n()+Hb(7)式(7)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 图形 组态 软件 新能源 变电站 一体化 生成 方法
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。