智能變電站SCD文件解析及標(biāo)準(zhǔn)化管理探究

儀 榮

（國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，黑龍江 哈爾濱150036）

0 引言

建立在IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)上的智能變電站，采用三層兩網(wǎng)的架構(gòu)體系，以過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)替代大量的二次回路電纜。在過(guò)程層采用合并單元和智能終端實(shí)現(xiàn)信息數(shù)字化，為基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的信息共享奠定基礎(chǔ)。二次回路的硬端子轉(zhuǎn)變?yōu)榛诓蓸又担⊿V）和通用面向?qū)ο笞冸娬臼录℅OOSE）通信協(xié)議的虛端子，通常采用虛端子映射表來(lái)反映二次回路的連接關(guān)系。變電站配置描述（SCD）文件是二次系統(tǒng)運(yùn)行配置的重要依據(jù)。在智能變電站的調(diào)試、驗(yàn)收、維護(hù)、檢修和改擴(kuò)建環(huán)節(jié)中，SCD文件的管控非常重要，目前面臨很多亟待解決的問(wèn)題，例如：（1）系統(tǒng)調(diào)試時(shí)需要頻繁升級(jí)SCD文件，導(dǎo)致站控層和過(guò)程層難以并行作業(yè)；（2）IEC61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定智能電子設(shè)備（IED）配置描述（CID）文件是裝置的運(yùn)行配置文件，但CID文件中發(fā)送裝置的過(guò)程層通信參數(shù)不完整；（3）現(xiàn)有的SCD文件版本控制方法過(guò)于粗放，不能完整描述升級(jí)的細(xì)節(jié)；（4）改擴(kuò)建環(huán)節(jié)中SCD文件的升級(jí)難以界定，需要同步升級(jí)的裝置。

1 SCD文件解析

SCD文件包含5個(gè)主要元素：Header（信息頭）包含SCD文件自身的信息；Substation（變電站描述）描述一次設(shè)備及一次拓?fù)?；IED（智能電子設(shè)備描述）描述各個(gè)IED的配置信息，包含訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)、邏輯設(shè)備、邏輯節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)對(duì)象、數(shù)據(jù)屬性、互聯(lián)關(guān)系等信息；Co mmunication（通信系統(tǒng)描述）描述通信配置信息；DataTypeTemplates（數(shù)據(jù)類(lèi)型模板）描述SCD文件中邏輯節(jié)點(diǎn)類(lèi)型、數(shù)據(jù)對(duì)象類(lèi)型、數(shù)據(jù)屬性類(lèi)型和枚舉類(lèi)型。通過(guò)對(duì)SCD文件的解析，可以圖、表等圖形化形式按類(lèi)別展示信息，如二次設(shè)備表、IED的實(shí)例配置、通信配置信息、GOOSE／SV配置、IED虛端子連接關(guān)系等。

2 SCD文件校驗(yàn)

SCD文件作為智能變電站可靠運(yùn)行的依據(jù)，必須嚴(yán)格滿(mǎn)足設(shè)計(jì)文件的要求。SCD文件輔助管理軟件采用一些輔助性校驗(yàn)措施保證SCD文件的合理性、完整性。

2.1 檢驗(yàn)

SCD文件采用XML格式描述，包含多個(gè)元素，各元素應(yīng)正確嵌套，并使用正確的屬性，即符合XML的基本語(yǔ)法規(guī)則。在IEC61850.6中已預(yù)先定義了schema的各種規(guī)則，如可使用的元素、元素的層次關(guān)系、元素順序、元素的屬性、屬性是必須還是可選等。通過(guò)schema檢驗(yàn)，可以保證SCD文件結(jié)構(gòu)良好、信息完整，這也是SCD文件能被其他解析、配置軟件正確識(shí)別的基礎(chǔ)。

2.2 離線(xiàn)校驗(yàn)

離線(xiàn)校驗(yàn)的目的是檢查SCD文件描述的模型是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的模型定義，與實(shí)際工程的需要是否一致，不應(yīng)出現(xiàn)使工程無(wú)法實(shí)施的錯(cuò)誤，包括以下方面的校驗(yàn)：

（1）信息一致性。SCD文件中所引用的LNode、DO、DA應(yīng)符合IEC61850.7.3和IEC61850.7.4的規(guī)定。除上述標(biāo)準(zhǔn)外，SCD文件內(nèi)的設(shè)備應(yīng)用模型還應(yīng)符合國(guó)家電網(wǎng)公司頒布的《IEC61850工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型》對(duì)于特定應(yīng)用信息擴(kuò)展的相關(guān)規(guī)范，尤其是LN類(lèi)、統(tǒng)一擴(kuò)充的公用數(shù)據(jù)類(lèi)型（CDC）、統(tǒng)一定義的DO和DA類(lèi)型。而對(duì)于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有定義而由廠(chǎng)家自定義的信息，應(yīng)滿(mǎn)足相關(guān)要求對(duì)信息模型擴(kuò)展的需求。

（2）信息唯一性。在SCD文件中某些信息，特別是標(biāo)識(shí)信息，應(yīng)始終保持唯一，否則會(huì)出現(xiàn)信息交互混亂現(xiàn)象。SCD文件輔助管理軟件重點(diǎn)檢查內(nèi)容包括IED名稱(chēng)；站控層Access-Point的IP地址；同一IED下AccessPoint名稱(chēng)；同一Access-Point下LDevice的名稱(chēng)；同一LD下LNode的名稱(chēng)、SMVCB（采樣值控制塊）與GSECB（事件控制塊）的AppID、MAC地址與ID；SGCB（定值控制塊）與RCB（報(bào)告控制塊）的ID。

（3）信息的合法性。檢查內(nèi)容包括：1）Co mmunication段下引用的所有AP、SMVCB、GSECB必須在IED段中有定義。2）IED中實(shí)例化的LNode、DO、枚舉和結(jié)構(gòu)類(lèi)型的DA必須在DataType Templates中有定義。3）數(shù)據(jù)集中引用的數(shù)據(jù)所在的邏輯節(jié)點(diǎn)必須定義。4）外部端子應(yīng)為其所在IED發(fā)布的數(shù)據(jù)集的成員。5）GSECB的AppID應(yīng)在［0x0000～0x3fff］范圍內(nèi)，SMVCB的AppID應(yīng)在［0x4000～0x7fff］范圍內(nèi)。

（4）信息互聯(lián)的正確性。主要檢查IED內(nèi)部端子與外部端子的互聯(lián)關(guān)系有效性、互聯(lián)虛端子的類(lèi)型一致性、全站虛端子數(shù)據(jù)有效性和連接有效性。

2.3 在線(xiàn)校驗(yàn)

在線(xiàn)校驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)IED的實(shí)際模型（即CID文件）是否與SCD文件一致。在線(xiàn)檢驗(yàn)包括智能站過(guò)程層校驗(yàn)和站控層校驗(yàn)兩部分內(nèi)容。

過(guò)程層校驗(yàn)通過(guò)IED裝置的過(guò)程層接口實(shí)現(xiàn)，接收并解析IED裝置發(fā)送的SV、GOOSE報(bào)文，校驗(yàn)其報(bào)文參數(shù)、通道數(shù)量、數(shù)據(jù)類(lèi)型是否與SCD文件描述的一致；按照SCD文件的描述向IED發(fā)送具有特定報(bào)文參數(shù)和數(shù)據(jù)的SV、GOOSE報(bào)文，校驗(yàn)IED能否正確接收、解析報(bào)文，完成正確的動(dòng)作響應(yīng)。

站控層校驗(yàn)通過(guò)站內(nèi)的站控層網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)IED，包括以下3個(gè)方面：

（1）模型一致性。通過(guò)MMS通信服務(wù)依次獲取IED的各邏輯設(shè)備下各邏輯節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部數(shù)據(jù)成員，IED應(yīng)能正確響應(yīng)，且反饋的數(shù)據(jù)成員及類(lèi)型應(yīng)與SCD文件描述一致。

（2）數(shù)據(jù)描述一致性。通過(guò) MMS通信服務(wù)獲取實(shí)例化DOI的“desc”描述和d U屬性，應(yīng)與SCD文件中的靜態(tài)描述保持一致。

（3）服務(wù)一致性。按照SCD文件的描述通過(guò) MMS通信服務(wù)向IED發(fā)送特定命令，IED應(yīng)能提供正確的服務(wù)響應(yīng)。

3 SCD文件版本管理

3.1 SCD文件全壽命周期管理

全壽命周期管理是指對(duì)項(xiàng)目全壽命周期內(nèi)各個(gè)階段的活動(dòng)進(jìn)行全過(guò)程的管理，而非僅僅關(guān)注初期建設(shè)階段。在新建變電站所經(jīng)歷的首次“設(shè)計(jì)—配置—實(shí)施”循環(huán)中，只需用到系統(tǒng)配置工具，而在變電站改擴(kuò)建所經(jīng)歷的后續(xù)循環(huán)中，則需要用到配置信息的全壽命周期管理工具，系統(tǒng)配置工具僅是該工具的構(gòu)成模塊之一。

3.2 SCD文件版本控制

版本控制是配置信息管理系統(tǒng)的核心，其目的是建立SCD版本的基線(xiàn)，對(duì)SCD文件的簽入、簽出進(jìn)行控制，提供其在全壽命周期內(nèi)的版本跟蹤、版本之間差異信息的可視化比較的功能，從而建立版本信息庫(kù)。

常用的版本控制模型有兩種：“鎖定—修改—解鎖”和“復(fù)制—修改—合并”。版本之間差異的比較是版本控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)功能，而這項(xiàng)功能對(duì)于SCD版本管理也具有非常重要的意義。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)智能變電站SCD文件涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探索研究，該技術(shù)為智能變電站運(yùn)維單位提供了一種管理、檢查配置文件的有效工具，有助于基層技術(shù)人員在智能變電站建設(shè)、驗(yàn)收、運(yùn)維、擴(kuò)建過(guò)程中正確合理地使用配置文件，為保證智能變電站的穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供了有力的技術(shù)支持。