智能變電站二次系統(tǒng)物理回路建模方法及設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

高 磊，楊 毅，蘇 麟，婁 悅，曹衛(wèi)國，李 鵬

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智能變電站二次系統(tǒng)物理回路建模方法及設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

高 磊1，楊 毅1，蘇 麟2，婁 悅2，曹衛(wèi)國3，李 鵬3

(1.江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院, 江蘇 南京 211103；2.中國能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司, 江蘇 南京 211102；3.南京五采智電電力科技有限公司, 江蘇 南京 211106)

智能變電站二次系統(tǒng)邏輯回路遵循IEC 61850建模，而物理回路的設(shè)計(jì)仍采用圖紙表達(dá)，不利于智能變電站信息化技術(shù)的發(fā)展。借鑒邏輯回路的建模思路，提出二次系統(tǒng)物理回路的建模方法。設(shè)計(jì)了基于虛實(shí)解耦理念的物理回路模型配置流程；給出了物理回路模型的語法語義；實(shí)現(xiàn)了基于物理回路模型的完整工程應(yīng)用解決方案，包括物理回路配置工具、物理回路可視化工具。關(guān)鍵的是采用虛實(shí)對應(yīng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了物理回路和邏輯回路的關(guān)聯(lián)。填補(bǔ)了二次光纜和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的模型配置空白，便于設(shè)計(jì)工具和廠站級系統(tǒng)導(dǎo)入和導(dǎo)出物理回路配置，擴(kuò)展了物理回路模型的應(yīng)用空間。

智能變電站；物理回路建模；虛實(shí)解耦；虛實(shí)對應(yīng)

0 引言

變電站二次系統(tǒng)由二次設(shè)備及設(shè)備間的二次回路構(gòu)成。常規(guī)站二次回路由設(shè)備間的物理電纜接線實(shí)現(xiàn)，物理回路本身就表達(dá)了設(shè)備間邏輯功能的聯(lián)系，只需出具電纜接線圖即可；而智能站設(shè)備間通過數(shù)字信號通信，由變電站配置描述(SCD)文件描述設(shè)備間的邏輯回路(也稱虛回路)聯(lián)系，二次設(shè)備間的物理光纖連接構(gòu)成了物理回路(也稱實(shí)回路)，智能變電站二次回路由SCD文件描述的“虛回路”和由物理光纖連接構(gòu)成的“實(shí)回路”共同組成[1-3]。邏輯回路在物理回路上傳輸，物理回路是實(shí)現(xiàn)邏輯回路的媒介，邏輯回路和物理回路是智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分。

IEC 61850-6標(biāo)準(zhǔn)[4]定義了智能變電站邏輯回路的建模標(biāo)準(zhǔn)，SCD文件是二次系統(tǒng)邏輯回路的模型表達(dá)，通過SCD文件完成二次系統(tǒng)邏輯回路設(shè)計(jì)，根據(jù)SCD文件完成二次系統(tǒng)邏輯回路配置[5-6]。但目前智能變電站物理回路模型尚無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，設(shè)計(jì)單位依然通過光纜聯(lián)系圖表達(dá)物理回路設(shè)計(jì)，工程實(shí)施單位根據(jù)光纜聯(lián)系圖完成二次系統(tǒng)物理回路的施工[7-10]。

當(dāng)前智能變電站系統(tǒng)配置工具大多僅考慮邏輯回路的設(shè)計(jì)功能，盡管少數(shù)設(shè)計(jì)軟件具有物理回路的設(shè)計(jì)功能，但其物理回路的信息定義在私有數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，物理回路的設(shè)計(jì)成果無法模型化表示，其他設(shè)計(jì)工具和廠站級系統(tǒng)無法導(dǎo)入和導(dǎo)出以及無縫對接，難以實(shí)現(xiàn)圖紙版本管理和施工調(diào)試高級應(yīng)用的開發(fā)[11]。

有文獻(xiàn)[12]提到了一種智能電子設(shè)備(IED)物理端口的建模及虛實(shí)回路的拓?fù)渌阉鞣椒?，但模型中僅涉及了IED之間的物理回路，缺少屏柜、裝置、光纖配線架(ODF)、交換機(jī)等物理設(shè)備的對象模型和連接關(guān)系，信息量嚴(yán)重不足。本文提出了一種智能變電站二次系統(tǒng)物理回路建模方法及工具實(shí)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)階段，將邏輯回路和物理回路解耦設(shè)計(jì)，可并行設(shè)計(jì)邏輯回路配置文件和物理回路配置文件，提高設(shè)計(jì)效率。在設(shè)計(jì)出圖或者調(diào)試實(shí)用時可將兩個配置文件進(jìn)行虛實(shí)對應(yīng)，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)一體化設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

1 物理回路建?？傮w思路

智能變電站二次系統(tǒng)物理回路建模的總體思路是：設(shè)備廠商設(shè)計(jì)人員通過配置工具配置裝置物理端口自描述(IPCD)文件，對IED設(shè)備中的裝置板卡和物理端口進(jìn)行描述；設(shè)計(jì)單位將IPCD文件實(shí)例化成屏柜模型，再設(shè)計(jì)屏柜間的光纜連接和裝置間的光纖連接，完成全站物理回路配置(SPCD)文件設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)單位可同步通過裝置能力自描述(ICD)文件完成全站的SCD文件設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)邏輯回路與物理回路的解耦設(shè)計(jì)。

基于虛實(shí)回路的全景信息流解析過程是通過將SCD和SPCD文件導(dǎo)入解析工具來實(shí)現(xiàn)虛實(shí)一體化設(shè)計(jì)，可以展示物理回路和邏輯回路虛擬對應(yīng)的全景信息流，清晰展現(xiàn)物理回路和邏輯回路的對應(yīng)關(guān)系，提升智能變電站設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性，豐富工程現(xiàn)場調(diào)試方法，提高施工效率和便利性。

二次系統(tǒng)物理設(shè)備主要分為三類：1)?IED，主要包括保護(hù)裝置、測控裝置、合并單元、智能終端、故障錄波器、網(wǎng)絡(luò)分析儀、對時裝置、監(jiān)控設(shè)備、遠(yuǎn)動設(shè)備；2)?交換機(jī)，包括站控層交換機(jī)和過程層交換機(jī)；3)?光配設(shè)備，包括光纖配線架和光纜終端盒。

設(shè)計(jì)人員通過IPCD文件配置模塊，根據(jù)二次設(shè)備接口資料、交換機(jī)接口資料和光配接口資料進(jìn)行配置，生成相應(yīng)的裝置級IPCD描述文件。

將二次系統(tǒng)不同物理設(shè)備的IPCD文件導(dǎo)入到SPCD文件配置模塊，在SPCD中完成層級構(gòu)建、實(shí)回路配置，系統(tǒng)軟件根據(jù)以上信息自動完成光纜布置，所有信息配置完成后生成廠站級的SPCD文件。

在解析模塊中，導(dǎo)入廠站級的SPCD文件和邏輯回路SCD文件，解析SPCD文件層級構(gòu)建、物理端口、實(shí)回路、光纜信息，解析SCD文件中的虛回路及“虛實(shí)對應(yīng)”關(guān)系。

通過解析結(jié)果，繪制全站設(shè)備的全景信息流圖，全景信息流圖可以實(shí)現(xiàn)“虛實(shí)對應(yīng)”功能，通過實(shí)回路可以顯示虛回路連接，通過虛回路可以顯示實(shí)回路連接。

2 物理回路建模方法

2.1 物理回路建模的設(shè)計(jì)流程

智能變電站二次系統(tǒng)邏輯回路配置過程：設(shè)備廠商通過IED配置工具生成ICD文件，設(shè)計(jì)人員收集ICD文件后由系統(tǒng)配置工具配置產(chǎn)生SCD文件，通過SCD文件即可以展示全站二次設(shè)備的通信參數(shù)及虛擬連線關(guān)系，系統(tǒng)配置完成后，由設(shè)備廠商通過IED配置工具導(dǎo)出IED實(shí)例配置(CID)文件下載至裝置中，調(diào)試人員進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試。

物理回路的建模方法也將參照虛回路的建模方法，各設(shè)備廠家提供描述物理端口的IPCD文件，并通過配置工具進(jìn)行光纜連接后形成描述物理端口和回路的SPCD文件，圖1為二次回路全景模型設(shè)計(jì)流程。

設(shè)備廠家提供的IPCD文件應(yīng)包括設(shè)備物理端口信息，含端口數(shù)量、端口類型和插頭類型，物理端口既包括過程層端口，也包括站控層端口和對時端口。全站SPCD文件除應(yīng)該包括IPCD文件中的內(nèi)容外，還應(yīng)該包括繼保小室、屏柜、設(shè)備(裝置、光配、交換機(jī)等)、實(shí)回路連線、光纜型號及編號。

在SPCD的配置中，設(shè)計(jì)人員需要完成變電站設(shè)備層級關(guān)系的建立，包括創(chuàng)建繼保小室、屏柜、設(shè)備；選擇各自設(shè)備的IPCD文件，獲取各種設(shè)備的各種物理端口；根據(jù)實(shí)際物理路徑，連接不同設(shè)備間、不同屏柜間、不同小室間的物理連線；描述各個物理路徑的信息方向；所有連接完成后，形成SPCD文件。

圖1 二次回路全景模型設(shè)計(jì)流程

智能變電站二次系統(tǒng)邏輯回路SCD文件在各個IED設(shè)備中采用Inputs容器方式存儲所有虛回路的接收連線，而不存儲發(fā)送連線，這樣既可以節(jié)約模型空間，也能夠減少冗余連線，解析更為方便。在二次系統(tǒng)物理回路中，考慮到物理光纜信息不具有流向性，采用Inputs方式反而增加了解析的復(fù)雜度，因此物理回路采用直接描述光纜的方式，屏柜內(nèi)采用IntCore元素描述屏內(nèi)光纖連接，屏柜間采用Cable元素描述光纜模型，模型中設(shè)置了光纖所連接的收發(fā)兩端的物理端口屬性。

2.2 SPCL物理信息模型

IPCD和SPCD文件采用變電站物理配置描述語言(以下簡稱SPCL)表示。SPCL語言示例如下：

......

.......

......

......

SPCL中的元素及屬性定義見表1。

3 物理回路配置和可視化工具的實(shí)現(xiàn)

3.1 物理回路配置工具

物理回路配置工具包括兩個工具，一個是IED物理回路配置工具，完成單裝置的物理端口及屬性配置，輸出IPCD文件；一個是物理回路系統(tǒng)配置工具，完成變電站的物理回路描述文件配置，輸出SPCD文件。

IED物理回路配置工具的配置流程為：新建設(shè)備，實(shí)例化Unit元素信息；新建板卡，實(shí)例化Board元素信息；新建端口，實(shí)例化Port元素信息；輸出IPCD文件。

物理回路系統(tǒng)配置工具的配置流程包括：物理設(shè)備建模階段和物理設(shè)備連接階段。

首先需要進(jìn)行物理設(shè)備建模，包括：

(1)?新建變電站，實(shí)例化Substation元素信息；

(2)?在變電站中新建任意多個小室，實(shí)例化Region元素信息；

(3)?在小室中新建任意多個屏柜，實(shí)例化Cubicle元素信息；

(4)?在屏柜中中新建任意多個裝置，實(shí)例化Unit元素信息。

完成設(shè)備物理建模后，進(jìn)行物理設(shè)備連接，線纜連接包括屏柜內(nèi)信息連接，實(shí)例化IntCore元素信，息和屏柜間信息連接，實(shí)例化Cable和Core元素信息。物理回路系統(tǒng)配置工具的配置流程圖如圖2所示。

3.2 物理回路可視化工具

物理回路模型可視化工具主要實(shí)現(xiàn)物理設(shè)備層級關(guān)系展示、物理回路展示和物理回路和邏輯回路的“虛實(shí)對應(yīng)”展示。由于在工具進(jìn)行軟件界面展示時空間有限，一般都截取一個或幾個的物理路徑展示，而如何截取則需要一定物理路徑解析方法進(jìn)行支撐。本文提出的可視化工具解析方法如圖3所示。

圖2 物理回路系統(tǒng)配置工具的實(shí)現(xiàn)流程

圖3 SPCD文件可視化工具的解析方法

3.2.1 初始化

可視化工具導(dǎo)入SCD文件和SPCD文件后，首個先進(jìn)入初始化。初始化主要是為后續(xù)的“纖芯自動搜索”提供解析基礎(chǔ)，解析包括兩個內(nèi)容。

(1)?通過解析SCD文件的虛端子連接，獲取每個IED的輸入和輸出的關(guān)系，即該IED發(fā)送的對側(cè)設(shè)備和接收的對側(cè)設(shè)備，形成IED邏輯關(guān)系拓?fù)洹?/p>

(2)?通過解析SPCD文件中交換機(jī)的模型，獲取所有交換機(jī)的物理連接關(guān)系，即交換機(jī)各個端口的物理連接路徑。如果交換機(jī)端口直連至裝置端口則記錄此條物理連接路徑；如果交換機(jī)端口連接到光配或者另一級交換機(jī)則進(jìn)入迭代搜索，直到搜索到裝置端口為止，記錄此條完整物理路徑。最終形成交換機(jī)端口拓?fù)洹?/p>

3.2.2 解析正式流程

初始化結(jié)束后，進(jìn)入解析的正式流程，具體包括以下功能模塊。

(1)?SPCD層級解析模塊，遍歷SPCD文件，提取變電站(Substation)、小室(Region)、屏柜(Cubicle)、設(shè)備(Unit)和光纜(Cable)等元素。

(2)?SPCD展示模塊，包括物理設(shè)備層級展示和物理回路展示。其中物理設(shè)備層級展示經(jīng)過上一步解析后已經(jīng)較為容易繪圖，但光纜繪制由于物理路徑較為復(fù)雜繪圖難度較大，本文提出了“纖芯自動搜索算法”較好地解決了這個問題(具體的軟件算法見3.4節(jié)所述)，軟件界面根據(jù)用戶點(diǎn)擊內(nèi)容及時繪圖。具體的來說，點(diǎn)擊屏柜，開始解析平柜內(nèi)的IntCore元素，調(diào)用“纖芯自動搜索算法”，實(shí)時繪制屏柜內(nèi)物理回路圖；點(diǎn)擊光纜，開始解析光纜中的Core元素，調(diào)用“纖芯自動搜索算法”，實(shí)時繪制屏柜間物理回路圖。

(3) SCD展示模塊，解析SCD文件繪制IED設(shè)備的邏輯回路圖。

3.3 基于“虛實(shí)對應(yīng)”技術(shù)的全景信息流圖

3.3.1 “虛實(shí)對應(yīng)”理論依據(jù)

在《Q/GDW 11396-2012 IEC61850工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型》[13]規(guī)定了GOOSE、SV接收訪問點(diǎn)物理端口關(guān)聯(lián)：即采用在ExtRef元素的intAddr屬性中增加物理端口描述的方式，示例如下：

1396標(biāo)準(zhǔn)在SCD文件的Inputs中引入物理端口，使得實(shí)現(xiàn)上可通過該物理端口做為紐帶，建立實(shí)回路和虛回路對應(yīng)關(guān)系，從而較方便地實(shí)現(xiàn)“虛實(shí)對應(yīng)”。

3.3.2 全景信息流圖

SCD文件展示模塊能夠?qū)崿F(xiàn)虛回路可視化，SPCD文件展示模塊能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)回路可視化，在實(shí)際工程中，更有益的是要了解虛實(shí)回路之間的關(guān)系，采用“虛實(shí)對應(yīng)”技術(shù)完成信息流的判斷，構(gòu)建全景信息流圖，如圖3所示。

全景信息流圖可以實(shí)現(xiàn)虛回路和實(shí)回路的自動切換，通過實(shí)回路連線可以展示內(nèi)部的虛回路連線，通過虛回路連線也可以查詢到對應(yīng)的實(shí)回路連線。

3.4 纖芯自動搜索算法

SPCD文件格式中的Core元素和IntCore元素屬性相似，都主要描述了纖芯的A側(cè)和B側(cè)物理設(shè)備及端口，區(qū)別僅在于前者描述屏柜內(nèi)部，后者描述屏柜間，因此其搜索方法也是相同的?！袄w芯自動搜索算法”通過Core或IntCore作為切入點(diǎn)，分別向兩側(cè)不斷延伸搜索，最終搜索到兩側(cè)的裝置。智能站二次回路的物理設(shè)備主要包括裝置、ODF和交換機(jī)，其中，裝置和ODF的搜索較為簡單，交換機(jī)的搜索算法涉及遞歸調(diào)用和收斂問題則較為復(fù)雜，因此“纖芯自動搜索算法”的重點(diǎn)在于研究“交換機(jī)循環(huán)搜索算法”。下面將分三種情況進(jìn)行說明。

3.4.1 A側(cè)為裝置的纖芯自動搜索算法

本算法如圖4所示，簡述如下。

(1)?A側(cè)為裝置，則開始逐段搜索B側(cè)，如果B側(cè)為裝置，則搜索結(jié)束，否則判斷是否為ODF，如果是ODF則繼續(xù)向下一段搜索，然后循環(huán)進(jìn)行裝置-ODF的搜索(循環(huán)搜索的目的在于防止有ODF轉(zhuǎn)接情況的發(fā)生)，如果不是裝置也不是ODF則一般認(rèn)為是交換機(jī)，進(jìn)入交換機(jī)循環(huán)搜索算法。

(2)?基于初始化時分析的“交換機(jī)端口拓?fù)洹焙汀癐ED邏輯關(guān)系拓?fù)洹?，可對?dāng)前交換機(jī)進(jìn)行判斷：當(dāng)為純設(shè)備交換機(jī)，取當(dāng)前交換機(jī)端口拓?fù)浜虯側(cè)裝置邏輯關(guān)系拓?fù)浣患@得所有B側(cè)裝置后全部結(jié)束；當(dāng)為普通級聯(lián)交換機(jī)(只有一個交換機(jī)級聯(lián))，獲得本交換機(jī)的所有B側(cè)裝置后繼續(xù)搜索下一臺交換機(jī)，再次遞歸調(diào)用“交換機(jī)循環(huán)搜索算法；當(dāng)為中心交換機(jī)(有兩個以上交換機(jī)級聯(lián))，獲得本交換機(jī)的所有B側(cè)裝置后繼續(xù)搜索下一級所有交換機(jī)，考慮到中心交換機(jī)一般不會再級聯(lián)中心交換機(jī)，因此本算法僅再搜索一次即結(jié)束。

本算法如圖5所示，簡述如下。

(1)?A側(cè)為ODF，則開始逐段搜索A側(cè)，如果A側(cè)為裝置，則直接執(zhí)行第1種情況，否則判斷是否為ODF，如果是ODF則繼續(xù)向下一段搜索，然后循環(huán)進(jìn)行裝置-ODF的搜索，如果不是裝置也不是ODF則一般認(rèn)為是交換機(jī)，此時A側(cè)搜索停止開始B側(cè)搜索。

(2)?因?yàn)锳側(cè)是ODF則按照現(xiàn)場實(shí)際B側(cè)也應(yīng)該從ODF開始，如果是ODF繼續(xù)下一段搜索。

圖4 A側(cè)為裝置的纖芯自動搜索流程

(3)?下一段如果是裝置，則獲得B側(cè)裝置，此時可重新開始A側(cè)搜索，由于A側(cè)搜索停止在交換機(jī)，則調(diào)用“交換機(jī)循環(huán)搜索算法”可以通過輸入B側(cè)裝置獲得A側(cè)裝置。

下一段如果是ODF則循環(huán)進(jìn)行裝置-ODF的搜索。

下一段如果是交換機(jī)則因?yàn)锳側(cè)和B側(cè)均未搜索到裝置而結(jié)束，判斷此纖芯為級聯(lián)纖芯，無法繪圖。

3.4.3 A側(cè)為交換機(jī)的纖芯自動搜索算法

本算法如圖6所示，簡述如下。

(1)?A側(cè)為交換機(jī)，此時A側(cè)搜索停止開始B側(cè)搜索。

圖6 A側(cè)為交換機(jī)的纖芯自動搜索流程

(2)?如果 B側(cè)為裝置，則從B側(cè)執(zhí)行第一種情況后結(jié)束，否則判斷是否為ODF，如果是ODF則繼續(xù)向下一段搜索，然后循環(huán)進(jìn)行裝置-ODF的搜索，如果不是裝置也不是ODF則一般認(rèn)為是交換機(jī)，因?yàn)锳側(cè)和B側(cè)均為交換機(jī)則搜索結(jié)束，判斷此纖芯為級聯(lián)纖芯，無法繪圖。

4 物理回路建模實(shí)例

物理回路的模型和智能設(shè)備之間的端口連接關(guān)系密切相關(guān)。首先選擇一個典型間隔的物理端口連接聯(lián)系圖(圖7)，然后依據(jù)此典型間隔連接關(guān)系使用物理回路配置工具給出一個完整的物理回路模型實(shí)例。

圖7 220 kV典型間隔物理聯(lián)系圖

典型間隔物理模型如下：

......

......

模型結(jié)構(gòu)參見上面的線路保護(hù)

模型結(jié)構(gòu)參見上面的線路保護(hù)

模型結(jié)構(gòu)參見上面的線路保護(hù)

模型結(jié)構(gòu)參見上面的光纖配線架

......

模型結(jié)構(gòu)參見上面的光纖配線架

模型結(jié)構(gòu)參見上面的線路保護(hù)

模型結(jié)構(gòu)參見上面的光纖配線架

5 結(jié)語

本文提出一種智能變電站二次系統(tǒng)物理回路建模及虛實(shí)對應(yīng)方法，建立了二次系統(tǒng)物理回路SPCL信息模型，實(shí)現(xiàn)了基于物理回路模型的完整工程應(yīng)用解決方案，包括物理回路配置工具、物理回路可視化工具，提升了設(shè)計(jì)成果的信息化水平，基于SCD和SPCD的全景模型為研究智能變電站二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視和故障診斷、二次圖紙自動輸出、二次運(yùn)維和調(diào)試等高級應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。

[1] Q/GDW 383-2009 智能變電站技術(shù)導(dǎo)則[S]. 北京: 國家電網(wǎng)公司, 2009.

[2] 張巧霞, 賈華偉, 葉海明, 等. 智能變電站虛擬二次回路監(jiān)視設(shè)計(jì)方案及應(yīng)用[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2015, 43(10): 123-128.

ZHANG Qiaoxia, JIA Huawei, YE Haiming, et al. Design and application of virtual secondary circuit monitoring in smart substation[J]. Power System Protection and Control, 2015, 43(10): 123-128.

[3] 楊毅, 高翔, 朱海兵, 等. 智能變電站SCD應(yīng)用模型實(shí)例化研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2015, 43(22): 107-113.

YANG Yi, GAO Xiang, ZHU Haibing, et al. Case study on SCD application based on demo smart substation[J]. Power System Protection and Control, 2015, 43(22): 107-113.

[4] IEC 61850-6 communication networks and systems for power utility automation: part 6 configuration description language for communication in electrical substations related to IEDs[S]. Geneva, Switzerland: International Electrotechnical Commission, 2009.

[5] 鄒曉玉, 王浩, 吳曉博. IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)中SCL語言的幾個實(shí)踐應(yīng)用問題探討[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2006, 30(15): 77-80.

ZOU Xiaoyu, WANG Hao, WU Xiaobo. Discussion on practical issues of substation configuration language in IEC 61850 standards[J]. Automation of Electric Power Systems, 2006, 30(15): 77-80.

[6] 曹楠, 王芝茗, 李剛, 等. 智能變電站二次系統(tǒng)動態(tài)重構(gòu)初探[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2014, 38(5): 113-121.

CAO Nan, WANG Zhiming, LI Gang, et al. Study on dynamic reconfiguration in secondary system of intelligent substation[J]. Automation of Electric Power Systems, 2014, 38(5): 113-121.

[7] 王增華, 竇青春, 王秀蓮, 等. 智能變電站二次系統(tǒng)施工圖設(shè)計(jì)表達(dá)方法[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2014, 38(6): 112-116.

WANG Zenghua, DOU Qingchun, WANG Xiulian, et al. A construction-drawing design expression method of secondary system for smart substation[J]. Automation of Electric Power Systems, 2014, 38(6): 112-116.

[8] 黃凱, 楊驥, 顧全, 等. 一體化電網(wǎng)運(yùn)行智能系統(tǒng)的源端維護(hù)技術(shù)[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2014, 38(15): 71-75.

HUANG Kai, YANG Ji, GU Quan, et al. A source-based maintenance technology for integrated intelligent operation system of power grids[J]. Automation of Electric Power Systems, 2014, 38(15): 71-75.

[9] 修黎明, 高湛軍, 黃德斌, 等. 智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2012, 40(22): 124-128.

XIU Liming, GAO Zhanjun, HUANG Debin, et al. Research of intelligent substation secondary systems design method[J]. Power System Protection and Control, 2012, 40(22): 124-128.

[10] 高吉普, 張沛超, 何旭, 等. 智能變電站可靠性的自動分析方法[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2014, 42(15): 107-112.

GAO Jipu, ZHANG Peichao, HE Xu, et al. An automatic reliability analysis method for protection systems in smart substations[J]. Power System Protection and Control, 2014, 42(15): 107-112.

[11]袁浩, 屈剛, 莊衛(wèi)金, 等. 電網(wǎng)二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測內(nèi)容探討[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2014, 38(10): 100-106.

YUAN Hao, QU Gang, ZHUANG Weijin, et al. Discussion on condition monitoring contents of secondary equipment in power grid[J]. Automation of Electric Power Systems, 2014, 38(10): 100-106.

[12]高磊, 楊毅, 劉玙, 等. 基于舉證表的智能變電站過程層通道故障定位方法[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2015, 33(4): 147-151.

GAO Lei, YANG Yi, LIU Yu, et al.Proof table based fault location method for process level channel in smart substations[J].Automation of Electric Power Systems, 2015, 33(4): 147-151.

[13] Q/GDW 1396-2012 IEC61850工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型[S]. 北京: 國家電網(wǎng)公司, 2012.

(編輯 姜新麗)

A modeling approach and design implementation of secondary system physical circuit for smart substation

GAO Lei1, YANG Yi1, SU Lin2, LOU Yue2, CAO Weiguo3, LI Peng3

(1. Jiangsu Electric Power Company Research Institute, Nanjing 211103, China; 2. China Energy Engineering Group, Jiangsu Power Design Institute Co., Ltd., Nanjing 211102, China; 3. Nanjing Five-C Smart Power Grid Technology Co., Ltd., Nanjing 211106, China)

The logical circuits of smart substation secondary system follow IEC 61850 for modeling, while the design of physical circuits is still expressed with blueprint, which is unfavorable to the development of smart substation information technology. By referring to the modeling idea of logic circuits, a modeling method of the secondary system physical circuits is proposed. A model configuration process of physical circuits based on the concept of logical-physical decoupling is designed. The grammar and semantics of the physical circuit model are given. A complete engineering application solution based on the physical circuit model is realized, including the physical circuits configuration tool and physical circuits visualization tool. The key technology adopts the logical-physical corresponding in order to realize the association between physical circuits and logical circuits. The model configuration blank of secondary optical fiber and network structure is filled. It is convenient to import and export physical circuits configuration for the design tool and substation automation system. The application space of physical circuits model is extended.

smart substation; physical circuit modeling; logical-physical decoupling; logical-physical corresponding

10.7667/PSPC152150

國家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目“智能變電站多廠家配置工具集成技術(shù)研究”

2015-12-10；

2016-03-01

高 磊(1982-)，男，工程師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)試驗(yàn)研究工作；E-mail: gaolei.seu@gmail.com 楊 毅(1983-)，男，博士，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)試驗(yàn)、智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信及信息安全研究；E-mail: yang_yi_ee@163.com 蘇 麟(1980-)，男，高級工程師，主要從事變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。E-mail: sulin@jspdi.com.cn