一种智能变电站设备可视化编程方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征是在于：包括可视化编程和图形化可视化调试，所述可视化编程包括以下步骤：11)根据变电站智能设备的保护控制要求，设计继电保护装置的运行逻辑图，并审核逻辑图的完备性；12)针对不同类型设备运行需求，设计描述整个变电站的各个设备功能的可视化编程工程；13)使用组件框图绘制装置运行逻辑图，完成装置运行程序的编程；14)利用交叉索引方法验证可视化编程中图形之间数据输入输出合法性；15)使用编码代码生成方法，生成程序源码C文件；16)应用开发工具编译器，编译生成最终目标程序。本发明可实现继电保护装置、测控装置及其他智能设备的图形化编程。
【专利说明】一种智能变电站设备可视化编程方法
[0001]【技术领域】
本发明涉及一种智能变电站设备可视化编程方法，属于电工【技术领域】。
[0002]【背景技术】
变电站是电力系统运行的枢纽节点，变电站电压等级越高，变电站的作用就越大，其安全可靠性也要求更高，变电站二次设备是电网及变电站一次设备安全稳定运行的基础。
[0003]目前，随着智能电网建设的不断深入，用户对继电保护装置、测控装置及其他智能设备提出了智能分析、智能告警、顺序化操作、智能分析等要求，国内各厂家和科研机构也都投入了大量的人力开展智能电网保护研究。与此同时针对各厂家，软件开发分工越来越细，开发人员的技能很难覆盖所有专业方向，部分软件开发人员对计算机技术研究比较透彻，但对继电保护及控制原理涉足不深；部分开发人员是继电保护领域的专家，但对软件开发研究不多。因此，无论对计算机编程技术熟悉的开发人员，还是对保护原理熟悉的开发人员，都无法对所开发的程序代码进行全面把关，不能从根本上保证软件逻辑的正确性。另外随着计算机硬件技术和通信技术的不断发展，编程过程中各种资源的限制已不再成为软件开发的瓶颈，直观、易懂及便于识别的编程语言将成为继电保护装置开发的首选。可视化编程语言采用图形符号的方式，可视化地展示程序模块和运行逻辑，符合人们的思维习惯，大大提升了开发人员的工作效率，降低了开发出错的风险。除此以外，可视化编程语言也为企业开发细化分工提供了技术保障，开发人员可以在自己擅长的领域发挥各自的优势。随着电力系统的网络化和智能化发展，可视化编程这方面的应用需求也将越来越广泛。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种智能变电站设备程序的可视化开发方法，可实现对继电保护装置、测控装置及其他智能设备的可视化图形编程，解决继电保护装置可视化编程和可视化调试等技术难题。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
一种智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征是在于:包括可视化编程和图形化可视化调试，所述可视化编程包括以下步骤:
11)根据变电站智能设备的保护控制要求，设计继电保护装置的运行逻辑图，并审核逻辑图的完备性；
对于完备性的审核包括:所有的图形是否相连；是否所有的输入与输出都可以对应
等;
12)针对不同类型设备运行需求，设计描述整个变电站的各个设备功能的可视化编程工程，所述编程工程通过树状的结构，将描述各个设备功能的逻辑图组织起来，树状结构的层次包括设备板件、应用(通常是一个完整的保护功能)及组件的三个层次；
13)使用组件框图绘制装置运行逻辑图，完成装置运行程序的编程；
14)利用交叉索引方法验证可视化编程中图形之间数据输入输出合法性；
15)使用编码代码生成方法，生成程序源码C文件； 16)应用开发工具编译器，编译生成最终目标程序；
所述图形化可视化调试，包括以下步骤:
21)针对智能变电站设备开发的可视化集成编程调试工具VICT(Visual IntegratedCoding & Configure Tool),打开可视化编程图形工程文件；
22)按照装置程序编程过程，生成装置目标程序；
23)下装可视化编程目标程序到运行设备；
24)通过定义规约网络连接运行装置；
25)采用“名称”+“数值”的方式上送在线运行状态值；
26)界面图形可视化展示各连接线的运算状态，实现装置运行可视化。
[0006]前述的一种智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征在于:在所述步骤
12)中，图形格式为图形化编程的功能块图，每个功能块组件代表一个运算单元，所述功能块组件由程序代码实现，或由各种可视化编程页面组合，所述功能块组件为无状态组件，任意相同的输入，将得到相同的运算结果。
[0007]前述的一种智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征在于:在所述步骤
14)中，跨板件、跨页面、跨应用的数据索引，采用⑶ID (Globally Unique Identifier的简称，中文含义为全局唯一标识符)的方式唯一标识软件中的程序变量，交叉索引校验时，采用⑶ID唯一标识进行数据引用。
[0008]前述的一种智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征在于:对于逻辑图的分析过程采用基于有向图的拓扑排序算法，具体过程包括以下步骤:
A、从页面配置中，读取所有组件和组件之间的连接线；
B、将组件转化为有向图顶点，将连接线转化为有向图的弧，生成AOV网(ActivityOnVertex Network的简称，中文含义为顶点活动网)；
C、根据AOV网的邻接关系，生成AOV的邻接表B、搜索邻接表中所有入度(入度即有向图中某点作为图中边的终点的次数之和)为零的节点，将该节点进行输出操作；
D、从邻接表中删除入度为零节点以及与其相连的有向边；
E、重复C、D步骤，直至删除邻接表中所有入度为零的节点；
F、若最后输出的节点个数与原始AOV网络的节点个数相等，AOV网拓扑排序成功，否则，AOV网存在有向环路，拓扑排序失败。
[0009]前述的一种智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征在于:装置回环有向逻辑图的分析方法，如果回环逻辑图排序失败，引入回环组件拓扑排序算法，具体过程以下步骤:
A、从页面配置中，读取所有组件和组件之间的连接线；
B、将组件转化为有向图顶点，将连接线转化为有向图的弧，生成AOV网；
C、根据AOV网的邻接关系，生成AOV的邻接表；
D、搜索邻接表中的反馈组件节点，将反馈组件添加到反馈节点列表中；
E、从邻接表中删除当前操作的反馈节点以及与其相关联的有向边；
F、重复D、E步骤，直至删除邻接表中所有反馈组件的节点；
G、搜索邻接表中所有入度为零的节点，将入度为零普通节点添加列表尾部；
H、从邻接表中删除当前入度为零的普通节点以及与其相关联的有向边；1、重复G、H步骤，直至删除邻接表中所有入度为零的节点；
J、若最后入度为零的节点与反馈组件节点数目之和与原始AOV网络的节点个数相等，AOV网拓扑排序成功，在普通节点列表后面增加所有反馈组件节点，输出拓扑排序顺序；否贝U，AOV网仍然存在有向环路，拓扑排序失败。
[0010]本发明所达到的有益效果是:本发明技术方案充分利用可视化的图形展示，采用拖拽编程的方法，利用图形分析及代码分析技术，实现继电保护装置、测控装置及其他智能设备的图形化编程，完成装置运行程序的自动生成，一方面提升了装置的编程质量，也实现保护、测控及其他智能设备的可视化调试，从而提高了智能变电站二次系统的可靠性。本发明的方法，充分使用计算机图形技术、计算机图论技术及智能交叉索引等技术编译原理技术，采用组件化的运算组件，原理清晰，方法简单，便于实现，操作方便，具有良好的应用前
旦
-5^ O
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明的智能变电站设备程序的可视化开发方法的流程图；
图2是母联分段死区保护的逻辑图。
【具体实施方式】
[0012]下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
[0013]如图1所示，一种智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征是在于:包括可视化编程和图形化可视化调试，所述可视化编程包括以下步骤:` 11)根据变电站智能设备的保护控制要求，设计继电保护装置的运行逻辑图，并审核逻辑图的完备性。以母联分段死区保护为例，逻辑图2所示，
对于完备性的审核包括:所有的图形是否相连；是否所有的输入与输出都可以对应
等;
12)针对不同类型设备运行需求，设计描述整个变电站的各个设备功能的可视化编程工程，这个工程通过树状的结构，将描述各个设备功能的逻辑图组织起来。树状结构的层次包括设备板件、应用(通常是一个完整的保护功能)及组件的三个层次；
13)使用组件框图绘制装置运行逻辑图，完成装置运行程序的编程；
14)利用交叉索引方法验证可视化编程中图形之间数据输入输出合法性；
15)使用编码代码生成方法，生成程序源码C文件；
16)应用开发工具编译器，编译生成最终目标程序；
所述图形化可视化调试，包括以下步骤:
21)针对智能变电站设备开发的可视化集成编程调试工具VICT(Visual IntegratedCoding & Configure Tool),打开可视化编程图形工程文件；
22)按照装置程序编程过程，生成装置目标程序；
23)下装可视化编程目标程序到运行设备；
24)通过定义规约网络连接运行装置；
25)采用“名称”+“数值”的方式上送在线运行状态值；
26)界面图形可视化展示各连接线的运算状态，实现装置运行可视化。
[0014]前述的一种智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征在于:在所述步骤12)中，图形格式为图形化编程的功能块图，每个功能块组件代表一个运算单元，所述功能块组件由程序代码实现，或由各种可视化编程页面组合，所述功能块组件为无状态组件，任意相同的输入，将得到相同的运算结果。
[0015]前述的一种智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征在于:在所述步骤
14)中，跨板件、跨页面、跨应用的数据索引，采用⑶ID (Globally Unique Identifier的简称，中文含义为全局唯一标识符)的方式唯一标识软件中的程序变量，交叉索引校验时，采用⑶ID唯一标识进行数据引用。
[0016]前述的一种智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征在于:对于逻辑图的分析过程采用基于有向图的拓扑排序算法，具体过程包括以下步骤:
A、从页面配置中，读取所有组件和组件之间的连接线；
B、将组件转化为有向图顶点，将连接线转化为有向图的弧，生成AOV网(ActivityOnVertex Network的简称，中文含义为顶点活动网)；
C、根据AOV网的邻接关系，生成AOV的邻接表B、搜索邻接表中所有入度(有向图中某点作为图中边的终点的次数之和)为零的节点，将该节点进行输出操作；
D、从邻接表中删除入度为零节点以及与其相连的有向边；
E、重复C、D步骤，直至删除邻接表中所有入度为零的节点；
F、若最后输出的节点个数与原始AOV网络的节点个数相等，AOV网拓扑排序成功，否则，AOV网存在有向环路，拓扑排序失败。
[0017]前述的一种智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征在于:装置回环有向逻辑图的分析方法，如果回环逻辑图排序失败，引入回环组件拓扑排序算法，具体过程以下步骤:
A、从页面配置中，读取所有组件和组件之间的连接线；
B、将组件转化为有向图顶点，将连接线转化为有向图的弧，生成AOV网；
C、根据AOV网的邻接关系，生成AOV的邻接表；
D、搜索邻接表中的反馈组件节点，将反馈组件添加到反馈节点列表中；
E、从邻接表中删除当前操作的反馈节点以及与其相关联的有向边；
F、重复D、E步骤，直至删除邻接表中所有反馈组件的节点；
G、搜索邻接表中所有入度为零的节点，将入度为零普通节点添加列表尾部；
H、从邻接表中删除当前入度为零的普通节点以及与其相关联的有向边；
1、重复G、H步骤，直至删除邻接表中所有入度为零的节点；
J、若最后入度为零的节点与反馈组件节点数目之和与原始AOV网络的节点个数相等，AOV网拓扑排序成功，在普通节点列表后面增加所有反馈组件节点，输出拓扑排序顺序；否贝U，AOV网仍然存在有向环路，拓扑排序失败。
[0018]前述的一种智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征在于:组件单元应用可视化编程逻辑框图，或引用编写程序代码单元，组件单元为可视化编程最小分析单元，为可视化编程提供灵活的组态模块。
[0019]前述的智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征在于:可视化调试过程中的运行变量传送方式为:装置调试时，采用网络通讯方式与调试软件进行通讯，数据通讯格式采用“名称”+ “值”的方式进行传送；调试软件统一通过GUID的索引格式进行数据管理，不同的逻辑图界面相同的数据变量引用相同的内存指针，保证数据同步更新和数据实时同
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[0020]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征是在于:包括可视化编程和图形化可视化调试，所述可视化编程包括以下步骤: 11)根据变电站智能设备的保护控制要求，设计继电保护装置的运行逻辑图，并审核逻辑图的完备性； 12)针对不同类型设备运行需求，设计描述整个变电站的各个设备功能的可视化编程工程，所述编程工程通过树状的结构，将描述各个设备功能的逻辑图组织起来，树状结构的层次包括设备板件、应用及组件的三个层次； 13)使用组件框图绘制装置运行逻辑图，完成装置运行程序的编程； 14)利用交叉索引方法验证可视化编程中图形之间数据输入输出合法性； 15)使用编码代码生成方法，生成程序源码C文件； 16)应用开发工具编译器，编译生成最终目标程序； 所述图形化可视化调试，包括以下步骤: 21)针对智能变电站设备开发的可视化集成编程调试工具VICT，打开可视化编程图形工程文件； 22)按照装置程序编程过程，生成装置目标程序； 23)下装可视化编程目标程序到运行设备； 24)通过定义规约网络连接运行装置； 25)采用“名称”+“数值”的方式上送在线运行状态值； 26)界面图形可视化展示各连接线的运算状态，实现装置运行可视化。
2.根据权利要求1所述的一种智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征在于:在所述步骤12)中，图形格式为图形化编程的功能块图，每个功能块组件代表一个运算单元，所述功能块组件由程序代码实现，或由各种可视化编程页面组合，所述功能块组件为无状态组件，任意相同的输入，将得到相同的运算结果。
3.根据权利要求1所述的一种智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征在于:在所述步骤14)中，跨板件、跨页面、跨应用的数据索引，采用GUID的方式唯一标识软件中的程序变量，交叉索引校验时，采用GUID唯一标识进行数据引用。
4.根据权利要求1所述的一种智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征在于:在所述步骤12)中，对于逻辑图的分析过程采用基于有向图的拓扑排序算法，具体过程包括以下步骤: A、从页面配置中，读取所有组件和组件之间的连接线； B、将组件转化为有向图顶点，将连接线转化为有向图的弧，生成AOV网； C、根据AOV网的邻接关系，生成AOV的邻接表B、搜索邻接表中所有入度为零的节点，将该节点进行输出操作； D、从邻接表中删除入度为零节点以及与其相连的有向边； E、重复C、D步骤，直至删除邻接表中所有入度为零的节点； F、若最后输出的节点个数与原始AOV网络的节点个数相等，AOV网拓扑排序成功，否则，AOV网存在有向环路，拓扑排序失败。
5.根据权利要求4所述的一种智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征在于:装置回环有向逻辑图的分析方法，如果回环逻辑图排序失败，引入回环组件拓扑排序算法，具体过程以下步骤: A、从页面配置中，读取所有组件和组件之间的连接线； B、将组件转化为有向图顶点，将连接线转化为有向图的弧，生成AOV网； C、根据AOV网的邻接关系，生成AOV的邻接表； D、搜索邻接表中的反馈组件节点，将反馈组件添加到反馈节点列表中； E、从邻接表中删除当前操作的反馈节点以及与其相关联的有向边； F、重复D、E步骤，直至删除邻接表中所有反馈组件的节点； G、搜索邻接表中所有入度为零的节点，将入度为零普通节点添加列表尾部； H、从邻接表中删除当前入度为零的普通节点以及与其相关联的有向边； I、重复G、H步骤，直至删除邻接表中所有入度为零的节点； J、若最后入度为零的节点与反馈组件节点数目之和与原始AOV网络的节点个数相等，AOV网拓扑排序成功，在普通节点列表后面增加所有反馈组件节点，输出拓扑排序顺序；否贝U，AOV网仍然存在有向环路，拓扑排序失败。
6.根据权利要求1所述的一种智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征在于:组件单元应用可视化编程逻辑框图或引用编写程序代码单元，组件单元为可视化编程最小分析单元，为可视化编程提供灵活的组态模块。
7.根据权利要求1所述的智能变电站设备程序的可视化开发方法，其特征在于:可视化调试过程中的运行变量传送方式为:装置调试时，采用网络通讯方式与调试软件进行通讯，数据通讯格式采用“名称”+ “值”的方式进行传送；调试软件统一通过GUID的索引格式进行数据管理，不同的逻辑图界面相同的数据变量引用相同的内存指针，保证数据同步更新和数据实时同步。
【文档编号】G06F9/44GK103823666SQ201310542955
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】张静, 李先波, 杨继高, 余晓明, 倪辉, 吴锦婵, 单超 申请人:国电南瑞科技股份有限公司