基于DL/T 1230和DL/T 476的過程層設備虛擬面板設計

李瑞明 陳先勇 王雨峰 侯良增 邱紹申

基于DL/T 1230和DL/T 476的過程層設備虛擬面板設計

李瑞明 陳先勇 王雨峰 侯良增 邱紹申

（許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000）

針對智能變電站過程層設備狀態數據顯示不直觀、獲取渠道單一、配置工具不統一等問題，本文提出一種基于電力系統圖形描述規范組織圖形，基于電力系統實時數據通信應用層協議傳輸數據的虛擬面板設計方案。虛擬面板界面由過程層設備廠家自行設計、由設備實時維護，可擴展性強，可以滿足各廠家的不同需求。

虛擬面板；DL/T 1230；DL/T 476；過程層；智能變電站

隨著智能變電站的推廣和普及，大批量不同型號、不同生產廠家的智能終端和合并單元出現在智能變電站中。這些設備與常規變電站的保護測控設備有很大的差異[1-3]：

1）數據顯示不直觀。受限于環境，就地設備不配置液晶，通過少量LED指示運行狀態，不具備就地監控功能。

2）數據獲取渠道單一。設備運行狀態通過GOOSE發布，受限于GOOSE協議的發布訂閱機制，不能獲取中間狀態、歷史記錄、參數配置等信息。

3）調試工具不統一。各廠家都針對自己的設備提供調試工具，這些工具在操作方式和實現功能上存在很大差異，不便于運維檢修人員掌握，更不能實現設備之間的互操作。

這些差異的存在，嚴重影響了現場工程調試的進度及質量，現場急需一種面向各廠家通用的客戶端調試工具。本文提出一種以DL/T 1230電力系統圖形描述規范和DL/T 476電力系統實時數據通信應用層協議為基礎，由各設備廠家設計圖元模型、維護界面的虛擬面板設計方案。

1 技術基礎

1）虛擬面板

虛擬面板，是運行在第三方設備上以實現設備的遠端數據顯示和遠方操作控制為目的的應用軟件，其功能的實現依賴于設備本身的服務接口、布置于遠端的人機交互界面以及數據傳輸通道和傳輸協議[4-6]。通過虛擬面板方式實現的監控終端，具有與設備原來數據顯示和控制方式基本一致的特點。

過程層設備的虛擬面板設計，與常見的虛擬面板設計有很大的區別。由于涉及廠家眾多，各設備數據內容和格式不同，因此對數據組織形式和傳輸協議的選擇有更高的要求：既要滿足通用性的要求，又要有很高的可擴展性。

2）電力系統圖形描述規范

DL/T 1230電力系統圖形描述規范（以下簡稱圖形描述規范）定義了CIM模型中電力設備的圖形繪制和存儲方式，制定了電力圖形離線交換、在線渲染和遠程瀏覽的機制[7-10]。圖形描述規范提供了圖形描述方式，而不限定圖形的樣式及所含數據的內容，這一特點滿足了過程層設備虛擬面板通用性和擴展性方面的要求。

3）電力系統實時數據通信應用層協議

DL/T 476電力系統實時數據通信應用層協議（以下簡稱DL/T 476協議）定義了應用層傳輸的數據格式、控制序列和服務原語，主要用于電力系統調度中心之間以及調度中心與廠站之間的實時數據通信。DL/T 476協議規定的數據塊格式，可用于傳輸各種格式的全數據、變化數據以及字符串和文件，是實現數據傳輸的良好載體。圖形描述規范和DL/T 476協議的組合可以完美實現圖形的遠程，在調度端有很多實際應用[11-12]。

2 系統架構

虛擬面板的系統架構，基于DL/T 476協議搭建如圖1所示。

圖1 系統結構

設備接口設計采用多種協議并列服務的方案，使IEC 61850和DL/T 476服務同時運行。數據中心將設備數據通過信息點映射分發給不同具體的服務實例，同時接受不同服務實例的操作指令。

過程層設備作為服務端，是虛擬面板數據和圖形界面的唯一來源，在接口開發中完成數據模型、圖元模型和設備界面模型的設計、設置界面模型與數據和圖元模型之間的映射關系設計，并在圖元模型中插入操作命令以實現虛擬面板的界面操作功能。

調試設備作為虛擬面板的監控終端，從過程層設備獲得數據和文件，經過解析處理，得到圖形界面描述，實現虛擬面板界面的顯示。

3 設備模型

3.1 數據模型

數據模型是按照數據類型、用途對數據進行分類整理，統一編碼，以實現數據顯示和傳輸。過程層設備常見數據如圖2所示。

圖2 過程層設備數據

過程層設備數據按照傳輸方向分為狀態數據和設定信息。

狀態數據用于圖形顯示，分為設備標識和運行狀態兩類。設備標識，是指設備區分性信息，除常規的型號、版本等文本信息，還包括二維碼、公司logo等圖片文件；運行狀態，反映設備的運行狀態，除常見的模擬量、開關量、告警信息外，還包括裝置記錄、參數設定等信息。

設定信息用于實現設備控制，分數據控制和數據請求兩類。數據控制用于設備運行狀態控制，包括出口、壓板、參數定值、通信對點等操作；數據請求用于客戶端發起數據篩選命令。

3.2 圖元模型

圖元模型是數據對應的圖形信息描述格式，便于客戶端圖形顯示。狀態數據的顯示，依靠圖形描述規范中的靜態文本、圖片、狀態圖元、表格等圖元就可以實現。設定信息僅依靠圖形描述中定義的圖元無法實現，因此對元素通用屬性和電網圖元都進行了擴展。

元素通用屬性擴展了命令行屬性cmdref，用于在圖元中嵌入操作命令。操作命令主要分兩種：①不帶參數或帶固定參數（見圖3）；②帶可變參數（見圖4），‘&’引用圖元的屬性。客戶端在圖元被激活后，檢查是否帶參數，不帶參數的命令可直接發送給設備，帶參數的在客戶端界面圖元采集數據后再發送給設備。

//多級菜單

電網圖元擴展了菜單圖元和對話框圖元。菜單圖元用于實現顯示數據的篩選，對話框圖元用于實現參數設定、權限校驗的功能。菜單圖元和對話框圖元都通過其他圖元的熱點加載。

3.3 設備界面模型

設備界面模型定義虛擬面板界面外觀，也反映數據和圖形之間的映射關系。界面外觀，按照顯示和控制的需求，分靜態背景、動態刷新區域、浮出窗口3個圖層設計。

靜態背景是圖形顯示的最底層，圖形描述固定，只有數據變化，主要顯示設備標識、廠家標識、模擬按鍵、狀態LED、液晶背景數據等數據。靜態背景的圖形描述存放在一個定名的文件，以實現初始化界面和初始界面顯示。

動態刷新區為圖形顯示的中間層，模擬設備液晶，顯示用戶選擇的模擬量、開關量、參數定值等信息，根據用戶的選擇，載入的圖元會發生變化。動態刷新區域所有選擇的圖形描述集中存放在一個定名文件中，按照客戶端選擇，提取本次顯示的圖形描述重新整理上送。

浮出窗口為圖形顯示的最上層，包括菜單和彈出窗口，用于輔助用戶完成數據篩選和設置。菜單和浮出窗口由熱點觸發。

設備界面模型中，通過圖元引用實現界面模型與圖元模型之間的映射，通過數據統一編碼實現界面數據與設備數據之間的映射。

4 傳輸過程

數據傳輸以設備模型為基礎，建立在DL/T 476協議的基礎上。交互過程按照傳輸內容的主體不同可以分為連接初始化、數據查詢、數據主動上送、數據設定4個傳輸細節。

4.1 連接初始化

初始化過程中，虛擬面板通過獲取包含背景的圖形描述文件的形式完成初始背景界面的顯示，具體交互過程參如圖5所示。

圖5 連接初始化

服務接口在背景文件上送完成以后，自動上送背景全數據。請求文件使用ASCII碼塊，數據參考SOA://fileserv（gfilename=靜態背景文件名）[13]。

4.2 數據查詢

數據查詢，由菜單圖元觸發，對模擬液晶區域圖形及數據進行展示或更新，具體交互過程如圖6所示。

數據查詢過程中，需要對上次數據查詢的動態刷新區的圖形和數據進行清理，然后根據新上送的圖形文件重新組織動態刷新區圖形、并刷新數據。

4.3 數據主動上送

數據主動上送，是數據實時監視的必要手段。數據上送的內容包括背景圖元和選定分類數據中包含的數據。數據可能為整形、浮點、狀態、文本、表格條目等內容。其中，狀態、整形、浮點數據有專屬數據塊處理，文本、表格條目等信息適合采用包含ID、文本的組合碼塊傳輸。

圖6 數據查詢

文本采用3個ASCII碼塊的組合，第一個表示數據id，第二個表示傳輸原因（初始化、變化），最后一個表示數據內容。表格采用多個ASCII碼塊組合，第一個表示表id，第二個表示傳輸原因（增加、刪除、更新等），其余表示行數據內容。

4.4 數據設定

數據設定，通過對圖元中操作命令的解析和處理，實現設備的操作控制。圖7反映了客戶端處理設定類圖元的過程。

圖7 數據設定圖元處理過程

5 結論

本方案以電力系統的相關規范作為設計基礎，具有較強的通用性，選擇的圖形和傳輸方式有很強的可擴展性，能夠滿足智能變電站過程層各廠家、各型號設備的數據顯示和控制的需求。本方案可以實現虛擬面板客戶端與設備服務器端的隔離，最終實現不同廠家之間的互操作，解決不同廠家客戶端工具不統一的問題。同時，該設計方案同樣適用于變電站中其他設備遠程客戶端的開發，具有推廣的價值。

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Design of virtual panel for process device based on DL/T 1230 and DL/T 476

Li Ruiming Chen Xianyong Wang Yufeng Hou Liangzeng Qiu Shaoshen

(XJ Electric Co., Ltd, Xuchang, He’nan 461000)

In view of the problems of the process device in the smart station, such as the state data display is not intuitive, the access channel is single, the configuration tool is not unified, propose a scheme of virtual panel design based on graphic description specification for electric power system to organize graphics and based on power system real-time data communication application layer protocol to transform data. The virtual panel interface is designed by the process layer equipment manufacturer and is maintained by the equipment in real time. It has strong extensibility and can meet the different needs of various manufacturers.

virtual panel; DL/T 1230; DL/T 476; process level; smart station

2018-02-09

李瑞明（1983-），男，河北邯鄲人，本科，工程師，主要從事電力系統通信開發工作。