基于“六統(tǒng)一”規(guī)范的虛端子連線批量自動(dòng)校驗(yàn)的方法和設(shè)計(jì)

石 慧姬 慧李 妍李 鵬劉戰(zhàn)朋

（1. 揚(yáng)州供電公司，江蘇 揚(yáng)州 225001；2. 江蘇省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，南京 211000；3. 南京五采智電電力科技有限公司，南京 211106）

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基于“六統(tǒng)一”規(guī)范的虛端子連線批量自動(dòng)校驗(yàn)的方法和設(shè)計(jì)

石 慧1姬 慧2李 妍2李 鵬3劉戰(zhàn)朋3

（1. 揚(yáng)州供電公司，江蘇 揚(yáng)州 225001；2. 江蘇省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，南京 211000；3. 南京五采智電電力科技有限公司，南京 211106）

針對(duì)目前智能變電站在SCD配置階段缺少虛端子連線離線校驗(yàn)檢測(cè)，需要現(xiàn)場(chǎng)人員通過(guò)大量的試驗(yàn)在線驗(yàn)證連接關(guān)系的正確性，本文提出了一種虛端子連線批量的自動(dòng)校驗(yàn)方法。該方法基于“六統(tǒng)一”規(guī)范，建立了虛端子連接標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)，可將SCD文件的虛端子連線與虛端子連接模板庫(kù)逐個(gè)校驗(yàn)比對(duì)，并將校驗(yàn)結(jié)果展示給客戶，將人工經(jīng)驗(yàn)和人工調(diào)試校驗(yàn)端子連線的過(guò)程，轉(zhuǎn)換為軟件自動(dòng)校驗(yàn)的過(guò)程，提出了一種全新的校驗(yàn)?zāi)Ｊ胶蜋C(jī)制，填補(bǔ)了虛端子校驗(yàn)領(lǐng)域的空白，提高了虛端子校驗(yàn)的快速性和準(zhǔn)確性。

智能變電站；虛端子；標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)；自動(dòng)校驗(yàn)

在二次系統(tǒng)中繼電保護(hù)的正確動(dòng)作不僅取決于微機(jī)保護(hù)本身邏輯算法的正確性，也不僅取決于保護(hù)裝置本身質(zhì)量的穩(wěn)定性，更為重要的是在現(xiàn)場(chǎng)二次回路的接線正確與否，因?yàn)楸Ｗo(hù)一經(jīng)通過(guò)入網(wǎng)檢測(cè)，軟件硬件本身都已經(jīng)經(jīng)過(guò)認(rèn)證，在當(dāng)前的技術(shù)條件下，量產(chǎn)后產(chǎn)品本身的缺陷率相對(duì)較低，帶來(lái)問(wèn)題往往是現(xiàn)場(chǎng)的二次回路問(wèn)題。智能變電站中，二次回路通過(guò)光纖通信來(lái)實(shí)現(xiàn)，相比于傳統(tǒng)的電氣連接，有著天然的優(yōu)勢(shì)：減少了長(zhǎng)距離電纜和屏間電纜，節(jié)省成本和管道面積；解決了信號(hào)電纜傳輸過(guò)程中的電磁干擾問(wèn)題，增加通信可靠性；可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)報(bào)文實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸回路自檢，實(shí)現(xiàn)傳輸回路狀態(tài)檢修，避免了傳統(tǒng)電纜回路接觸不可靠時(shí)無(wú)法自檢的缺點(diǎn)。

雖然智能變電站相比于常規(guī)變電站的二次回路具有很多優(yōu)勢(shì)，但是也存在無(wú)法直觀校驗(yàn)的問(wèn)題。智能站中的二次回路是通過(guò)虛端子連接來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并通過(guò)SCL語(yǔ)言存儲(chǔ)在系統(tǒng)配置描述（SCD）文件中，包含了所有設(shè)備的運(yùn)行信息，包括站內(nèi)各 IED的數(shù)據(jù)信息、數(shù)據(jù)類型、通信參數(shù)、控制塊參數(shù)、裝置間的回路關(guān)系尤其是跳合閘、采樣等關(guān)鍵的連接關(guān)系。二次連接調(diào)試過(guò)程如下：一般由設(shè)計(jì)院完成 SCD系統(tǒng)配置（當(dāng)前實(shí)際情況多由集成商完成SCD系統(tǒng)配置，設(shè)計(jì)院僅提供虛端子連線 EXCEL表格），各廠家依據(jù)SCD生成配置文件下載至各自裝置中，調(diào)試人員依據(jù)設(shè)計(jì)院（當(dāng)前多為集成商）的 SCD文件對(duì)虛端子連線進(jìn)行在線驗(yàn)證?？梢钥闯?，智能站調(diào)試關(guān)鍵的一步在于需要人工核對(duì)虛端子連線的正確與否，如果能在系統(tǒng)配置階段，離線對(duì)SCD的虛端子連線進(jìn)行校驗(yàn)檢查，這將大大減輕或者至少有利于現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作，但是由于各個(gè)廠家的虛端子并不統(tǒng)一，并不方便進(jìn)行比較校驗(yàn)。

國(guó)網(wǎng)公司最新編制的“六統(tǒng)一”規(guī)范將智能站保護(hù)的虛端子進(jìn)行了規(guī)定[1]，統(tǒng)一了各個(gè)設(shè)備廠家的二次接口，從而使自動(dòng)校驗(yàn)虛端子連線成為可能。

1　虛端子連線校驗(yàn)的理論基礎(chǔ)

在“六統(tǒng)一”規(guī)范之前，各個(gè)二次廠家的虛端子數(shù)目不統(tǒng)一，類型不統(tǒng)一，描述不統(tǒng)一，由于虛端子的不統(tǒng)一造成了各個(gè)設(shè)備之間的虛端子連接復(fù)雜化、差異化，在二次設(shè)備集成過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要了解各個(gè)虛端子的含義才能準(zhǔn)確連接，虛端子設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性也因此相對(duì)低下?；谝陨显颍瑹o(wú)法完成SCD的虛端子連線自動(dòng)校驗(yàn)。

國(guó)家電網(wǎng)公司2007年對(duì)220kV及以上電壓等級(jí)常規(guī)站保護(hù)裝置進(jìn)行了輸入輸出量、壓板、端子、報(bào)吿和定值的“六統(tǒng)一”規(guī)范，同樣的，2012年對(duì)110kV及以下電壓等級(jí)進(jìn)行了“六統(tǒng)一”規(guī)范，并在公司系統(tǒng)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。隨著智能變電站的推廣和應(yīng)用，智能站保護(hù)裝置也需要進(jìn)行“六統(tǒng)一”規(guī)范，因此國(guó)網(wǎng)公司于 2012年相繼開(kāi)展了 220kV及以上和110kV及以下電壓等級(jí)的“六統(tǒng)一”規(guī)范修訂工作。新“六統(tǒng)一”規(guī)范針對(duì)智能站保護(hù)的特點(diǎn)，除對(duì)傳統(tǒng)的輸入輸出量進(jìn)行規(guī)定外，也同時(shí)對(duì)虛端子接口進(jìn)行了統(tǒng)一，這就為虛端子連線的自動(dòng)校驗(yàn)提供了理論基礎(chǔ)。

以新“六統(tǒng)一”規(guī)范中雙母線線路保護(hù)為例進(jìn)行說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)的輸入和輸出虛端子[1]，針對(duì)雙母線線路保護(hù)的特點(diǎn)最大化的設(shè)計(jì)了輸入和輸出的虛端子描述，對(duì)于輸出虛端子還附帶了引用名，如圖1和圖2所示。

2　虛端子連線自動(dòng)校驗(yàn)的軟件設(shè)計(jì)

2.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

虛端子連線自動(dòng)校驗(yàn)軟件由標(biāo)準(zhǔn)虛端子連線配置部分、SCD解析和虛端子連線校驗(yàn)部分和校驗(yàn)輸出結(jié)果輸出和展示部分組成，如圖3所示。

圖1　雙母線線路保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)虛輸入端子圖

圖2　雙母線線路保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)虛輸出端子圖

圖3　虛端子連線自動(dòng)校驗(yàn)軟件框架圖

標(biāo)準(zhǔn)虛端子連線配置包括標(biāo)準(zhǔn)虛端子模板庫(kù)，虛端子配置模塊，虛端子連接模板庫(kù)。

SCD解析和虛端子校驗(yàn)包括 SCD解析模塊，IED與模板匹配模塊，虛端子校驗(yàn)?zāi)K。

校驗(yàn)輸出結(jié)果和展示主要包括校驗(yàn)輸出和展示模塊。

2.2標(biāo)準(zhǔn)虛端子連線配置

標(biāo)準(zhǔn)虛端子的連線配置階段的操作流程，如圖4所示。

圖4　標(biāo)準(zhǔn)虛端子連線配置

1）建立標(biāo)準(zhǔn)虛端子模板庫(kù)

根據(jù)“六統(tǒng)一”規(guī)范文件對(duì)各類型設(shè)備的虛端子接口定義，創(chuàng)建各類型設(shè)備的接口定義，每個(gè)設(shè)備類型包括輸出數(shù)據(jù)集dsGOOSE和dsSV和輸入數(shù)據(jù)集dsGOOSEIn和dsSVIn（輸入數(shù)據(jù)集類似于輸出數(shù)據(jù)集，是所有輸入路徑的數(shù)據(jù)集合）[2]，合并輸入和輸出數(shù)據(jù)集從而創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備模板，設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)模板是模板虛端子連接的子元素，因此需要保證與“六統(tǒng)一”規(guī)范的描述完全一致，才能確保后續(xù)校驗(yàn)的正確性。

2）虛端子連接配置

標(biāo)準(zhǔn)虛端子連接需要基于上一步完成的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備模板進(jìn)行連接創(chuàng)建，并保存成虛端子連線模板。

3）建立虛端子連線模板庫(kù)

（1）虛端子連線模板庫(kù)的存儲(chǔ)方式

虛端子連線模板的存儲(chǔ)需要考慮到不同電壓等級(jí)，不同主接線方式設(shè)備虛端子接口的差異性以及帶來(lái)的虛端子連線差異性將通過(guò)3級(jí)索引的方式進(jìn)行存儲(chǔ)。

電壓等級(jí)：包括10kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等。

接線方式：包括單母線、單母分段、單母3分段、雙母線、雙母線雙分段、雙母線單分段、3/2接線等。

設(shè)備類型：包括線路保護(hù)、母線保護(hù)、變壓器保護(hù)、斷路器保護(hù)、短引線保護(hù)、母聯(lián)（分段）保護(hù)、電容器保護(hù)、所用變（接地變）保護(hù)、電抗器保護(hù)、合并單元、智能終端等。

舉例說(shuō)明，對(duì)220kV雙母線線路保護(hù)的虛端子連線模板，需要通過(guò)220kV/雙母線/線路保護(hù)3級(jí)索引的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，存儲(chǔ)內(nèi)容為該設(shè)備作為接收方的SV連接和GOOSE連接，在虛端子連接模板的首次創(chuàng)建中需要手動(dòng)連線完成，因此不斷建立和完善標(biāo)準(zhǔn)虛端子連接模板庫(kù)是后續(xù)虛端子連線校驗(yàn)的基礎(chǔ)。

（2）標(biāo)準(zhǔn)虛端子連接模板的匹配關(guān)鍵字[3]

對(duì)于SCD文件各個(gè) IED的連線進(jìn)行批量校驗(yàn)時(shí)，如何對(duì)每個(gè)IED找到相應(yīng)的模板是最大的難點(diǎn)，本文提出了依據(jù)IED描述和IEDname作為關(guān)鍵字進(jìn)行匹配查找的方式進(jìn)行解決，關(guān)鍵字的提取是在上一步創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)連接模板時(shí)自動(dòng)提取的。

舉例說(shuō)明，對(duì)220kV雙母線線路保護(hù)的虛端子連線模板，其虛端子連線需要通過(guò) 220kV/雙母線/線路保護(hù)3級(jí)索引的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，關(guān)鍵字則依靠存儲(chǔ)索引自動(dòng)提取，考慮到工程實(shí)際，IED描述提取關(guān)鍵字為：220kV線保護(hù)；IEDname提取關(guān)鍵字為：PL22，如果能引入接線方式（第5步完成），那么關(guān)鍵字與路徑索引就會(huì)形成固定且惟一的對(duì)應(yīng)關(guān)系，匹配成功后則會(huì)通過(guò)路徑索引找到對(duì)應(yīng)的虛端子連接模板文件。

2.3SCD虛端子解析與校驗(yàn)

SCD虛端子解析與校驗(yàn)階段的操作流程，如圖5所示。

1）SCD文件解析

通過(guò)SCD的IED解析模塊，獲取所有站內(nèi)的IED列表，解析IED包括IED描述和IEDname。

圖5　SCD虛端子解析與校驗(yàn)

通過(guò) SCD的 Inputs解析模塊，獲取所有站內(nèi)IED的inputs信息，并根據(jù)索引路徑找到發(fā)送側(cè)和接收側(cè)的描述的映射關(guān)系。

2）IED與標(biāo)準(zhǔn)虛端子連接模板的匹配

根據(jù)SCD文件中解析的IED列表，包括IED描述和IEDname，通過(guò)IED與模板的匹配模塊進(jìn)行依次匹配。匹配原則可以根據(jù)用戶需要定義，可以優(yōu)先根據(jù)IED描述再根據(jù)IEDname匹配，也可以優(yōu)先根據(jù)IEDname再根據(jù)IED描述匹配，或者兩者同時(shí)進(jìn)行匹配。

（1）優(yōu)先根據(jù)IED描述再根據(jù)IEDname匹配

先根據(jù)IED描述關(guān)鍵字進(jìn)行匹配，匹配成功則形成綁定關(guān)系；匹配不成功，則根據(jù)IEDname進(jìn)行匹配，匹配成功則形成綁定關(guān)系；匹配不成功，則提示未匹配成功信息。

（2）優(yōu)先根據(jù)IEDname再根據(jù)IED描述匹配

先根據(jù)IEDname進(jìn)行匹配，匹配成功則形成綁定關(guān)系；匹配不成功，則根據(jù)IED描述關(guān)鍵字進(jìn)行匹配，匹配成功則形成綁定關(guān)系；匹配不成功，則提示未匹配成功信息。

（3）IED描述與IEDname同時(shí)匹配

先根據(jù)IED描述關(guān)鍵字進(jìn)行匹配，匹配成功則對(duì)IEDname進(jìn)行匹配，匹配成功則形成綁定關(guān)系；其他情況則認(rèn)為匹配不成功，提示未匹配成功信息。

舉例說(shuō)明：對(duì)PL2201：220kV南琴線保護(hù)，根據(jù) IED描述關(guān)鍵字“220kV 線 保護(hù)”和“220kV為雙母線接線”，則會(huì)完成“220kV南琴線保護(hù)”與“220kV雙母線線路保護(hù)模板”的匹配關(guān)系。根據(jù)IEDname“PL22”和“220kV為雙母線接線”也會(huì)完成“PL2201”與“220kV雙母線線路保護(hù)模板”的匹配關(guān)系。

（4）模板匹配的修正

對(duì)于模板匹配沒(méi)有成功或者匹配錯(cuò)誤的可通過(guò)人工修正環(huán)節(jié)完成，從而保證模板匹配的準(zhǔn)確性。

舉例說(shuō)明：對(duì)于 PZ1001：10kV備自投保護(hù)，未找到對(duì)應(yīng)的模板，自動(dòng)匹配失敗，可通過(guò)人工修正的方式與“10kV單母分段備自投模板”匹配。

（5）虛端子連接校驗(yàn)

基于以上步驟，SCD文件中的IED已經(jīng)與對(duì)應(yīng)的模板建立捆綁關(guān)系，可以進(jìn)行虛端子連接校驗(yàn)。虛端子校驗(yàn)根據(jù)描述匹配的原則對(duì)所有IED的虛端子連線依次校驗(yàn)，并生成校驗(yàn)結(jié)果。

2.4校驗(yàn)輸出結(jié)果與展示

對(duì)于虛端子校驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行直觀的界面展示，對(duì)差異部分進(jìn)行顏色標(biāo)示，展示效果如圖6所示。

圖6　SCD虛端子校驗(yàn)輸出和展示

3　結(jié)論

本文基于“六統(tǒng)一”規(guī)范提出了一種智能變電虛端子的校驗(yàn)方法，通過(guò)軟件和高級(jí)語(yǔ)言技術(shù)，采用圖形化方法將設(shè)計(jì)規(guī)則轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行和可檢測(cè)軟件方式。虛端子自動(dòng)校驗(yàn)軟件構(gòu)建了虛端子連接模板庫(kù)，并可以隨時(shí)補(bǔ)充和修訂，采用比對(duì)技術(shù)，將SCD文件的虛端子連線與虛端子連接模板庫(kù)逐個(gè)校驗(yàn)并將結(jié)果展示給客戶，將人工經(jīng)驗(yàn)和人工調(diào)試校驗(yàn)端子連線的過(guò)程，轉(zhuǎn)換為軟件自動(dòng)校驗(yàn)的過(guò)程，提升虛端子校驗(yàn)的效率和速度，保證了虛端子連接的準(zhǔn)確性，從而降低了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的時(shí)間和人力成本的浪費(fèi)。

[1] 國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)布. DW 1161—2013. 線路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 2014.

[2] 國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)布. DW 1396—2012. IEC 61850工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型[S]. 2014.

[3] 陳盼, 林傳偉, 湯惠芳, 等. 基于關(guān)鍵字符匹配的虛端子自動(dòng)關(guān)聯(lián)方法[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2013, 41(18): 132-137.

[4] 宋杰, 高亮, 鮑偉, 等. 基于協(xié)同測(cè)試系統(tǒng)的智能變電站 GOOSE虛端子關(guān)聯(lián)檢測(cè)研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2012, 40(24): 138-142.

[5] 高亞棟, 朱炳銓, 李慧, 等. 數(shù)字化變電站的“虛端子”設(shè)計(jì)方法應(yīng)用研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2011, 39(5): 124-127.

The Automatic Calibration Method and Design for Virtual Terminal Connection based on “Six Unification” Specifications

Shi Hui1Ji Hui2Li Yan2Li Peng3Liu Zhanpeng3
(1. Yangzhou Power Supply Company, Jiangsu, Yangzhou, Jiangsu 225001; 2. Jiangsu Electric Power Company, Nanjing 211000; 3. Nanjing Five-C Smart Power Grid Technology Co., Ltd, Nanjing 210024)

In present smart substation SCD configuration lack of virtual terminal check by offline, and need the field staff check the virtual terminal by a lot of online tests. Based on “six unification”specifications, this article establish a virtual terminal connection standard template library, propose a batch of automatic calibration method. This method can check virtual terminal with the virtual terminal connection standard template library one by one, then show the results to customer.

smart substation; virtual terminal; standard template library; automatic calibration

石 慧（1983-），男，本科，工程管理，工程師，主要從事電力工程建設(shè)管理。