智能變電站二次回路可視化實(shí)現(xiàn)方法探究

宋雪燕

摘 要：構(gòu)建強(qiáng)大的智能電網(wǎng)對(duì)于電力行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。本文首先簡(jiǎn)要介紹了智能變電站可視化的相關(guān)內(nèi)容，其次詳細(xì)分析了智能變電站二次回路可視化存在的問(wèn)題，最后針對(duì)存在的問(wèn)題地提出了可視化的改進(jìn)方案，以期為以后的研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：智能變電站;二次回路;可視化實(shí)現(xiàn)方法

1 引言

現(xiàn)階段，構(gòu)建強(qiáng)大的智能電網(wǎng)是全球電力行業(yè)都在關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)話題。智能變電站是電力網(wǎng)絡(luò)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”三種流的交匯點(diǎn)，負(fù)責(zé)電力傳送和配電的監(jiān)測(cè)、管控，它是構(gòu)建智能電力網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。當(dāng)前，中國(guó)的智能電網(wǎng)已經(jīng)處在全面建設(shè)的階段，新建變電站基本上都是智能變電站。

由于新型科學(xué)技術(shù)的大量運(yùn)用，智能變電站的結(jié)構(gòu)已經(jīng)從傳統(tǒng)的二次電纜連接變成光纖和工業(yè)中基于以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的交換機(jī)構(gòu)成的二次設(shè)備相連接的回路，相關(guān)的設(shè)計(jì)模式也隨之產(chǎn)生了較大的變動(dòng)。為了做好智能變電站的運(yùn)行維護(hù)、檢查維修等一系列的后續(xù)支撐工作，生產(chǎn)商應(yīng)當(dāng)較快地適應(yīng)智能化給變電站帶來(lái)的技術(shù)進(jìn)步。智能變電站與傳統(tǒng)的變電站有很大的不同，全站系統(tǒng)配置文件（Substation Configuration Description簡(jiǎn)稱為SCD）中包含了智能變電站二次系統(tǒng)的重要信息。SCD文件是由后臺(tái)廠家依照設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的虛端子圖及虛端子表進(jìn)行配置的。全站系統(tǒng)配置文件在智能變電站二次回路可視化的過(guò)程中扮演了非常重要的角色。像“黑匣子”一樣的二次系統(tǒng)給智能變電站的運(yùn)行與維護(hù)管理帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)，同時(shí)也帶來(lái)了巨大的機(jī)會(huì)。

2 智能變電站相關(guān)簡(jiǎn)述

2.1 智能變電站簡(jiǎn)述

智能變電站一般運(yùn)用“三層兩網(wǎng)”的模式。智能網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備結(jié)構(gòu)可以劃分為站控層、間隔層和過(guò)程層，如圖1所示。過(guò)程層通過(guò)使用光纜點(diǎn)對(duì)點(diǎn)亦或交換機(jī)的組網(wǎng)方式替換了許多二次連接電纜，并借助該種模式傳送SV值以及GOOSE信號(hào)（Generic object oriented substation even簡(jiǎn)寫(xiě)為 GOOSE，指面向通用對(duì)象的變電站事件），完成SV值以及輸入、輸出信息的傳送任務(wù)。間隔層主要是由繼電保護(hù)設(shè)備、測(cè)量設(shè)備、故障錄波設(shè)備（TFR）等二次裝置構(gòu)成。繼電保護(hù)與智能終端采用GOOSE點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式連接，保護(hù)間的聯(lián)閉鎖信息、失靈啟動(dòng)等信息采用GOOSE組網(wǎng)傳輸取代硬連線，實(shí)現(xiàn)使用一個(gè)間隔的數(shù)據(jù)并且作用于該間隔一次設(shè)備的功能。站控層主要由自動(dòng)化系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)以及對(duì)時(shí)系統(tǒng)等構(gòu)成，提供站內(nèi)運(yùn)行的人機(jī)聯(lián)系界面，實(shí)現(xiàn)管理控制間隔層、過(guò)程層設(shè)備等功能，形成全站監(jiān)控、管理中心，并與遠(yuǎn)方監(jiān)控/調(diào)度中心通信。它的這些功能是由監(jiān)控主機(jī)、綜合應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)等設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)際操作過(guò)程中，智能變電站采用基于IEC61850通訊標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)傳送和互相應(yīng)用。

2.2 智能變電站二次回路簡(jiǎn)述

與普通的變電站所不相同的是智能變電站二次回路運(yùn)用光電信號(hào)以及光纜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的強(qiáng)電模擬信號(hào)和電纜。在數(shù)據(jù)傳送的過(guò)程中，每條光纜可以包括多個(gè)GOOSE或者采樣值數(shù)據(jù)，使控制回路的結(jié)構(gòu)變得相對(duì)簡(jiǎn)單。智能變電站既包括了智能一次設(shè)備，也包括合并單元、智能終端、過(guò)程層交換機(jī)等二次設(shè)備。各個(gè)設(shè)備之間通過(guò)速度較快的網(wǎng)絡(luò)來(lái)連接，借助邏輯模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)它們的功能，不再使用具有重復(fù)功能的I/O接口（比如USB、VGA等）和傳統(tǒng)的設(shè)備。換句話說(shuō)，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化模式代替了總線模式，使信息傳送更加多樣和規(guī)范化，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)化和運(yùn)用集成化。智能變電站二次回路的網(wǎng)絡(luò)化是把先進(jìn)的智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用在智能變電站上，利用GOOSE通訊傳送機(jī)制和SV數(shù)據(jù)傳送機(jī)制實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)防護(hù)、控制以及測(cè)量等多種功能。

2.3 智能變電站二次回路可視化簡(jiǎn)述

智能設(shè)備基于電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域唯一的全球通用標(biāo)準(zhǔn)（IEC 61850）建立模型，ICD文件成為智能設(shè)備的重要文件，它對(duì)于智能設(shè)備的傳輸特性起著決定性的作用。除此之外，全站系統(tǒng)配置文件即SCD文件是確保智能變電站高效運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，也是變電站運(yùn)維的重要文件。智能變電站二次回路可視化的展現(xiàn)可以劃分為下列4個(gè)部分：第一，資料獲取和驗(yàn)證：在制作全站SCD 文件之前，需要先取得全站各類型IED 正確版本的ICD 文件、全站虛端子連線圖、電氣主接線圖等資料性文件;第二，全站網(wǎng)絡(luò)及通訊參數(shù)規(guī)劃：對(duì)全站所有的IED進(jìn)行歸類統(tǒng)計(jì)，事先規(guī)劃好裝置的IP地址、GOOSE及SMV的組播地址、APPID、GOOSE插件的端口分配等信息，并形成《IED名稱及地址分配表》文件;第三，配置SCD文件：根據(jù)全站虛端子連線圖，以及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，完成SCD文件的配置;第四，在SCD文件配置完成后，需要從SCD中導(dǎo)出相關(guān)裝置的配置，并下裝到各個(gè)裝置中，使得裝置可以按照配置好的虛端子進(jìn)行通訊。站控層設(shè)備導(dǎo)入SCD文件后自動(dòng)解析文件中的數(shù)據(jù)信息并按照業(yè)主的需求生成文字、報(bào)表、畫(huà)面等，同時(shí)實(shí)現(xiàn)順控、智能告警、設(shè)備狀態(tài)可視化等高級(jí)應(yīng)用。

3 智能變電站二次回路可視化存在的問(wèn)題

3.1 信息不全面

目前智能變電站二次回路可視化的基本原理是把全站系統(tǒng)配置文件導(dǎo)進(jìn)去再進(jìn)行分析，使得虛端子之間的連接回路可視化。但是，全站系統(tǒng)配置文件不包括軟壓板和GOOSE以及SV之間的控制關(guān)系，因而當(dāng)前的可視化方法只能看到采樣值和虛端子的關(guān)系，沒(méi)有辦法清楚地看出軟壓板在二次回路中究竟發(fā)揮了什么作用。與此同時(shí)，全站系統(tǒng)配置文件也不包括二次設(shè)備和實(shí)際光纜回路的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

3.2 系統(tǒng)配置文件改動(dòng)不方便

系統(tǒng)配置文件的多次改動(dòng)通常會(huì)給相關(guān)工作人員帶來(lái)很多麻煩。系統(tǒng)配置文件所包含的內(nèi)容十分復(fù)雜，有許多配置文件，在智能變電站的運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用。如果要對(duì)系統(tǒng)配置文件進(jìn)行改動(dòng)，既要對(duì)系統(tǒng)配置文件從根本上改動(dòng)，還要在改動(dòng)之后使其回到剛開(kāi)始的狀態(tài)下。這樣反復(fù)操作極有可能使系統(tǒng)配置文件產(chǎn)生錯(cuò)誤，進(jìn)而影響智能變電站的正常運(yùn)行。

4 智能變電站二次回路可視化改進(jìn)方案

首先，在分析全站系統(tǒng)配置文件的時(shí)候，將有關(guān)軟壓板的控制信息導(dǎo)入。該操作可以使最初的二次回路可視化頁(yè)面增加關(guān)于軟壓板清晰的配置信息以及相關(guān)GOOSE數(shù)據(jù)的內(nèi)容。有助于運(yùn)行檢修人員的查看和管理，為回路檢查、故障查找維修、項(xiàng)目驗(yàn)收等提供了關(guān)鍵信息。其次，系統(tǒng)配置文件的修改首先要對(duì)二次回路以及智能設(shè)備進(jìn)行改動(dòng)。主要從兩個(gè)方面對(duì)智能設(shè)備進(jìn)行區(qū)別：（1）智能設(shè)備數(shù)據(jù)區(qū)別性對(duì)比。檢查規(guī)范中所描述的信息與其構(gòu)成是否一致。（2）二次回路的區(qū)別性對(duì)比。在系統(tǒng)配置文件中，各個(gè)裝置的LN0邏輯點(diǎn)內(nèi)的輸入模塊為該裝置的輸入采樣值連接線進(jìn)行了定義，它表示設(shè)備中的輸入信號(hào)以及外部的輸出信號(hào)。通過(guò)對(duì)比，可以迅速、精確地區(qū)分出“無(wú)關(guān)配置”、“相關(guān)配置”以及“涉及配置”等，這樣可視化的系統(tǒng)配置文件就可以滿足運(yùn)行維護(hù)工作人員的需求，也可以提升調(diào)試的工作效率，節(jié)省時(shí)間，進(jìn)而對(duì)智能變電站進(jìn)行管理與控制。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文提出的智能變電站二次回路可視化改進(jìn)方案可以有效地解決存在的問(wèn)題，對(duì)當(dāng)前的二次回路可視化方案進(jìn)行了優(yōu)化，進(jìn)而推動(dòng)電力行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王小立，樓峰，唐志翔.智能變電站二次回路虛實(shí)結(jié)合的可視化方法研究[J].電氣應(yīng)用， 2017（15）：94-98.

[2]嚴(yán)浩軍，姚勤豐，許欣.智能變電站二次回路可視化研究與應(yīng)用[J].浙江電力，2015（9）：124- 125.