智能變電站虛擬二次回路在線監(jiān)測設(shè)計

趙曉東 周立軍 李鋒 付雷雷 馬文浩

摘要：智能變電站已經(jīng)開始逐步轉(zhuǎn)入運(yùn)維，在運(yùn)維檢修中存在二次回路及運(yùn)維信息展示不直觀，安全技術(shù)措施計劃實施概念模糊等問題，易產(chǎn)生保護(hù)設(shè)備安全隱患以及缺陷隔離，導(dǎo)致電網(wǎng)事故。本文設(shè)計并實現(xiàn)了一種適用于智能變電站虛擬二次回路在線監(jiān)測系統(tǒng)。采用三層兩網(wǎng)的架構(gòu)體系，以網(wǎng)絡(luò)通信方式替代二次回路電纜，應(yīng)用四個模塊實現(xiàn)可視化方案。結(jié)合IEC 61850中快速報文傳輸機(jī)制，代替常規(guī)變電站裝置硬接線通信方式，并實現(xiàn)了SCD的文件比對。

關(guān)鍵詞：智能變電站；虛擬二次回路；SCD文件；可視化

智能變電站具有一體化、互動化兩大特點。但是智能變電站的二次回路是個“看不見”、“摸不著”的“黑匣子”，大大增加了變電站運(yùn)維、檢修的不可控性。當(dāng)前迫切需要研究面向智能變電站二次設(shè)備，實現(xiàn)光纖物理鏈路、二次虛回路、保護(hù)狀態(tài)的可視化在線監(jiān)測及智能診斷，并為智能變電站運(yùn)維檢修安全措施進(jìn)行在線校核與預(yù)警，為智能變電站運(yùn)維人員提供有效的技術(shù)支撐平臺和培訓(xùn)手段，有效解決當(dāng)前智能變電站運(yùn)維檢修存在的問題。

1 智能變電站SCD概述

智能變電站作為智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)和支撐，其中變電站配置文件（Substation Configuration Description，SCD）反映了智能變電站系統(tǒng)配置信息，還可以描述變電站內(nèi)所有智能電子設(shè)備（Intelligent Electronic Devices，IED）的實例配置和通信參數(shù)IED之間的通信配置以及變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等信息。

SCD文件描述了變電站所有IED的實例配置信息、通信訪問點的位置及地址、變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和所IED間信號聯(lián)系信息等。SCD文件主要由5個元素組成，具體包括：信息頭用于標(biāo)識SCD文件的配置版本號和規(guī)定有關(guān)名字與信號之間的映射；變電站描述主要描述變電站的一次拓?fù)?，一次設(shè)備，功能和其結(jié)構(gòu)；IED描述主要描述各個IED的配置信息及其功能；通信系統(tǒng)描述通過邏輯總線和IED訪問點來描述通信網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系；數(shù)據(jù)類型模板描述SCD文件中邏輯節(jié)點類型，數(shù)據(jù)對象類型，數(shù)據(jù)屬性類型和枚舉類型。

2 SCD虛回路及光纖回路可視化

本系統(tǒng)對SCD配置信息進(jìn)行不同層次的數(shù)據(jù)解析和信息展示，將信息分為單個設(shè)備信息圖、單個設(shè)備虛回路圖、單個設(shè)備邏輯鏈路圖等。其中單個設(shè)備信息圖是對單個設(shè)備的所有過程層的開入開出虛端子信息進(jìn)行描述；單個設(shè)備虛回路圖是對顯示設(shè)備與其他設(shè)備之間所有的虛回路連接關(guān)系進(jìn)行描述；單個設(shè)備邏輯鏈路圖是對展示單個設(shè)備與其他設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù)進(jìn)行描述。

本系統(tǒng)的可視化工具由四個模塊組成，分別是解析模塊、畫圖模塊、離線可視化模塊和SCD內(nèi)存庫模塊。將SCD文件輸入到工具中，輸出單個設(shè)備虛端子圖、母線保護(hù)關(guān)聯(lián)圖、設(shè)備信號圖、主變保護(hù)關(guān)聯(lián)圖、通信鏈路圖、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。

將虛端子信息與二次設(shè)備的起始端口信息進(jìn)行綁定，從而將虛回路信息與光纖回路信息結(jié)合起來，來實現(xiàn)虛回路和光纖回路的可視化。

3 智能變電站SCD文件比對

在修建、改造、擴(kuò)大智能發(fā)電站的過程中，一般都會改進(jìn)許多SCD項目。而SCD項目的不斷重復(fù)且繁瑣的改進(jìn)會給調(diào)節(jié)工作者和維護(hù)工作者增加許多困難。正因為如此，才要對比改進(jìn)之后的SCD項目的科學(xué)性、總體性。SCD項目的改進(jìn)首要展現(xiàn)在虛回路和對IED的改變。所以本文中對著兩方面進(jìn)行區(qū)別性比較。

（1）IED數(shù)據(jù)區(qū)別性比較。檢驗信息集合以及信息集合組成是否統(tǒng)一。在引入兩種不同形式的SCD項目后提出維護(hù)案例，對比信息集合維護(hù)案例的成分，同時也對它的DA、DO、LN的性質(zhì)進(jìn)行依次的對比，如果其性質(zhì)類別和稱號是統(tǒng)一的，這意味著IED裝置數(shù)據(jù)是統(tǒng)一的，否則就表示其裝置是有區(qū)別的，這就要求維護(hù)工作者需要重點關(guān)注其有變化的數(shù)據(jù)部分。

（2）虛回路區(qū)別性比較。在SCD項目中，隔離層裝置和智能末端通過思維部位LLNO的職能要素Inputs聯(lián)系到額外IED的路徑信息，再用其來表示所借助的輸入聯(lián)系。載入兩種不同形式的SCD項目和對Inputs的一切 ExtRef條款進(jìn)行引入，對增添、刪除的條款進(jìn)行對比。如果其條款的實質(zhì)與數(shù)量是相互統(tǒng)一的，則表示其IED的虛回路是完全沒有區(qū)別的，否則就表示虛回路數(shù)據(jù)在裝備方面是有區(qū)別的，這也就需要維護(hù)工作者對其進(jìn)程層信息和虛回路進(jìn)行驗證檢測。

4 結(jié)語

本文提出的智能變電站保護(hù)設(shè)備可視化運(yùn)維系統(tǒng)定位為智能變電站日常運(yùn)維檢修的一個重要技術(shù)支撐平臺，對繼電保護(hù)IED設(shè)備的實時狀態(tài)監(jiān)視診斷、二次回路的監(jiān)視診斷、安措的安全執(zhí)行具備重要意義。面對未來的智能變電站的發(fā)展，還要對相關(guān)技術(shù)不斷改進(jìn)和完善。

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作者簡介：趙曉東（1986），男，安徽淮北人，工程碩士，工程師/高級技師，研究方向：電力系統(tǒng)自動化，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)；周立軍（1984），男，黑龍江綏化人，工程碩士，工程師，研究方向：電力系統(tǒng)自動化，變電設(shè)備檢修管理。