智能變電站二次回路可視化的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙亦菲 白瑜

【摘 要】由于變電站二次回路要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量、監(jiān)控及調(diào)節(jié)等保護(hù)功能，其中所設(shè)計(jì)的電氣設(shè)備比較復(fù)雜，這給日常的維護(hù)和檢修工作帶來了一定的困難。對(duì)此，本文就對(duì)智能變電站二次回路可視化的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)措施進(jìn)行深入探討。

【關(guān)鍵詞】智能變電站；二次；回路；設(shè)計(jì)

1、智能變電站二次回路可視化的基礎(chǔ)

智能變電站以“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，所謂“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)是指廣電互感器、合并單元、智能終端、集成化的組合電器，以及以IEC61850標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)的通信網(wǎng)絡(luò)，通過這一結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)字信息的有效收集，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)化的傳遞，實(shí)現(xiàn)對(duì)模型建設(shè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化組建，實(shí)現(xiàn)對(duì)操作系統(tǒng)的智能化控制。與常規(guī)變電站相比，智能變電站呈現(xiàn)以下方面的特點(diǎn)：第一，建設(shè)過程中所需要的場(chǎng)地比較小，有效利用預(yù)制二次倉(cāng)模塊設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備與二次設(shè)備的集成化處理；第二，在數(shù)據(jù)收集與傳輸?shù)倪^程中可以實(shí)現(xiàn)電子化與智能化，有效的利用光纖實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜的替代；第三，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中保護(hù)功能裝置與出口裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)出口硬壓板裝置的有效替代，進(jìn)而使得二次回路可以實(shí)現(xiàn)虛擬化；第四，為了有效防止人工操作出現(xiàn)誤差，在后臺(tái)的操作控制上實(shí)現(xiàn)了智能化，順空自動(dòng)化技術(shù)得到有效應(yīng)用。智能變電站的結(jié)構(gòu)組成具有自身的特點(diǎn)，這使得系統(tǒng)運(yùn)行過程中維護(hù)工作開展的重點(diǎn)將轉(zhuǎn)移到對(duì)光電設(shè)備以及智能化通信系統(tǒng)的有效監(jiān)控與管理，應(yīng)該積極有效地進(jìn)行組合電器性能的巡檢與維護(hù)工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)裝置與后臺(tái)控制的時(shí)效性維護(hù)。

2、智能和綜合自動(dòng)化變電站二次回路區(qū)

2.1信息傳遞原理存在差異

變電站電氣二次回路的主要功能有保護(hù)、調(diào)節(jié)、控制、監(jiān)視等，綜合自動(dòng)化變電站相關(guān)設(shè)施利用電纜進(jìn)行聯(lián)系，該變電站相關(guān)設(shè)施在電纜的連接下使得各項(xiàng)功能得以發(fā)揮，智能變電站運(yùn)行于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)設(shè)施利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行各項(xiàng)信息的傳遞，進(jìn)而使其自身的功能得以實(shí)現(xiàn)。

2.2圖紙表達(dá)方式不同

變電壓站電氣二次回路相關(guān)圖紙中通常會(huì)含有電壓二次回路圖、端子排圖、設(shè)備原理圖、控制回路圖等，綜合自動(dòng)化變電站有關(guān)二次裝置比如轉(zhuǎn)換開關(guān)、繼電器、端子、壓板以及輔助結(jié)點(diǎn)等在回路中對(duì)應(yīng)的聯(lián)接、功能等數(shù)據(jù)信息得以在圖紙明確、直觀的顯示，站內(nèi)的檢修以及運(yùn)行人員可以有效的從中找出相關(guān)的信息，智能變電站二次回路利用通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的傳遞從而實(shí)現(xiàn)自身的各項(xiàng)功能，圖紙中通常含有裝置網(wǎng)絡(luò)圖、虛端子對(duì)應(yīng)表等，但是圖紙并沒有非常直觀的顯示有關(guān)裝置的功能實(shí)現(xiàn)情況以及具體的聯(lián)接方式，由此站內(nèi)的運(yùn)行操作人員以及設(shè)備檢修人員就無法通過圖紙非常直觀的了解二次回路以及相對(duì)應(yīng)的邏輯關(guān)系，使得運(yùn)行和檢修工作難度進(jìn)一步加大。

2.3運(yùn)行、檢修方法存在差異

智能變電站在組織建設(shè)過程中，需要在相應(yīng)的組態(tài)工具中導(dǎo)入相關(guān)裝置的ICD（模型文件），設(shè)置相關(guān)的虛端子連線、參數(shù)數(shù)據(jù)，構(gòu)成一個(gè)SCD，進(jìn)而調(diào)試人員結(jié)合SCD相關(guān)信息組織相關(guān)設(shè)備調(diào)試工作，設(shè)置對(duì)應(yīng)的設(shè)備。在工作人員組織運(yùn)行或者檢修的過程中按照SCD文件內(nèi)容以及圖紙等材料信息對(duì)裝置功能、檢修內(nèi)容以及相應(yīng)的安全措施進(jìn)行確認(rèn)。綜合自動(dòng)化變電站只需要通過圖紙組織施工調(diào)試即可，在組織運(yùn)行以及檢修活動(dòng)不再使用全站系統(tǒng)進(jìn)行SCD的配置。

3、可視化存在的問題

3.1可視化信息不全面

目前可視化的原理基本都是將SCD文件導(dǎo)入解析，使虛端子間的連接回路可視化。然而，SCD文件中的軟壓板數(shù)據(jù)集不包含軟壓板與相應(yīng)GOOSE和SV數(shù)據(jù)集的控制關(guān)系，所以現(xiàn)有的可視化方法只能查看數(shù)據(jù)集和虛端子的聯(lián)系，不能像傳統(tǒng)圖紙一樣直觀方便地反映軟壓板在二次回路中起到的作用。同時(shí)，SCD文件也不包含二次信息與實(shí)際光纖回路的相應(yīng)關(guān)系，無法通過可視化判斷傳輸數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的光纖及接口。在系統(tǒng)驗(yàn)收、調(diào)試過程中，工作人員只能通過插拔光纖逐條驗(yàn)證，或者利用數(shù)字測(cè)試儀。

3.2SCD文件變更

SCD文件的頻繁改進(jìn)一般會(huì)帶給調(diào)試人員和維護(hù)人員很多難題。一套SCD文件所涵蓋的內(nèi)容是十分巨大的，內(nèi)部含有大量的配置文件，對(duì)整個(gè)變電站的工作起到了決定性的作用。在實(shí)際工作中整個(gè)過程更加復(fù)雜，要想對(duì)SCD文件進(jìn)行修改，不僅要徹底地修改SCD文件，還要在修改之后將其還原到最初的狀態(tài)。這一來一回很有可能導(dǎo)致SCD文件的損壞，最終導(dǎo)致變電站的工作異常。SCD文件內(nèi)包含了傳統(tǒng)意義上的二次回路，它采用XML語(yǔ)言描述了變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、站內(nèi)IED實(shí)例配置信息、IED間的通信配置以及虛端子間的連接關(guān)系等信息。對(duì)于一個(gè)智能化變電站來說，面對(duì)系統(tǒng)調(diào)試需要頻繁更新SCD文件，但是現(xiàn)有的SCD文件版本管控辦法并不算精準(zhǔn)，不能詳細(xì)描述更新的細(xì)節(jié)；并且在智能變電站擴(kuò)大、改建過程中，SCD文件的更新會(huì)影響變電站IED通信結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。在二次回路可視化程中，偶爾會(huì)出現(xiàn)SCD文件報(bào)錯(cuò)的情況，導(dǎo)致工作人員必須反復(fù)修改導(dǎo)入SCD文件。

4、改進(jìn)方案

第一，在解析SCD文件的同時(shí)，導(dǎo)入軟壓板控制信息。這樣一來，在原始的二次回路可視化界面上就添加了明確的裝置軟壓板的配置信息和相應(yīng)的GOOSE傳輸數(shù)據(jù)的內(nèi)容。由此可以形成與傳統(tǒng)二次接線圖相似的二次回路圖示，便于運(yùn)維人員理解和掌握，為工程驗(yàn)收、回路校驗(yàn)、故障維修、技術(shù)培訓(xùn)等提供重要的信息參照。第二，SCD文件的變更首要體現(xiàn)在二次回路和對(duì)IED的改變。對(duì)IED的區(qū)別性比較經(jīng)過兩大層面來展開：1）IED數(shù)據(jù)區(qū)別性比較。檢驗(yàn)《Q/GDW396IEC61850工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型》所陳述的信息集合以及信息集合組成統(tǒng)一與否。提出維護(hù)案例，通過引入兩種形式的SCD文件，依次對(duì)比信息集合維護(hù)案例的成分以及它的DA、DO、LN性質(zhì)，若性質(zhì)類別、稱號(hào)統(tǒng)一，就是代表IED裝置數(shù)據(jù)統(tǒng)一，不然就代表裝置有區(qū)別，要求維護(hù)工作者注重其有變化的數(shù)據(jù)部分。2）二次回路區(qū)別性比較。在SCD文件中每個(gè)裝置的LN0邏輯節(jié)點(diǎn)中的Inputs部分定義了該裝置的輸入SV值連線，它代表裝置內(nèi)部輸入虛端子信號(hào)和外部的輸出信號(hào)。載入兩種形式的SCD文件，引入Inputs的一切ExtRef條款，對(duì)比其增添、刪除條款區(qū)別，對(duì)其過程層信息和二次回路開展驗(yàn)證和測(cè)驗(yàn)。經(jīng)過比較，能夠快速、準(zhǔn)確地區(qū)別出“無關(guān)裝置”、“相關(guān)裝置”和“涉及裝置”。其中，“無關(guān)裝置”的定義是未進(jìn)行變更，調(diào)節(jié)時(shí)也不會(huì)遭受干擾的裝置，不用再進(jìn)行特定安排；“相關(guān)裝置”的定義是會(huì)變更的裝置，要求再次下載CID項(xiàng)目的IED，比如增加、改進(jìn)、刪減了虛端子連接數(shù)據(jù)，會(huì)依次以圖像展示出來；“涉及裝置”的定義是未變更裝置，不過IED在調(diào)節(jié)“相關(guān)裝置”時(shí)會(huì)受到干擾。這樣可視的SCD文件能夠滿足運(yùn)維人員需求的同時(shí)，提高了調(diào)試效率，節(jié)約了調(diào)試時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了變電站SCD全過程管控。

5、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)以及微電子技術(shù)的高速發(fā)展，電網(wǎng)智能化、自動(dòng)化、信息化將成為未來發(fā)展的主流趨勢(shì)。近年來，國(guó)家電網(wǎng)改造規(guī)模不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)綜合自動(dòng)化變電站逐漸升級(jí)為智能變電站，變電站二次回路也會(huì)被網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)所取代。二次回路作為變電站主要組成部分，是電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。因此，設(shè)計(jì)研發(fā)一種高可靠性二次回路可視化系統(tǒng)，可有效監(jiān)測(cè)變電站運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，從而提升電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]篤峻，葉翔，王長(zhǎng)瑞，等.智能變電站設(shè)計(jì)配置一體化功能規(guī)范研究及工具開發(fā)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2014，38（20）：85-89.

[2]張曼，陳典麗.智能變電站改擴(kuò)建二次實(shí)施方法的探討[J].湖北電力，2016，40（2）：43-47.

[3]高磊，石慧，楊毅，等.智能變電站配置描述文件管控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2014，38（12）：3328-3332.

（作者單位：太原供電公司）