大數(shù)據(jù)視角下相近SCD 文件的差異分析方法

李勁松，童曉陽，張 煒，李文琢，趙 娜

（1. 電力調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)研究與系統(tǒng)評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（中國電力科學(xué)研究院有限公司），北京市100192；

2. 西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，四川省成都市610031）

0 引言

近幾年來，智能變電站在國家電網(wǎng)有限公司倡導(dǎo) 下 得 到 大 力 建 設(shè)［1-4］。 變 電 站 配 置 描 述（substation configuration description，SCD）文件在智能變電站運(yùn)行與調(diào)試中起到重要的作用［5-6］。近年來，國內(nèi)逐漸重視變電站文檔管控、同站不同版本SCD 文件比對、SCD 文件校驗(yàn)等工作，取得了許多成果。

智能變電站調(diào)試階段存在不同版本的SCD 文件，國內(nèi)廠家已研發(fā)比對工具用于發(fā)現(xiàn)不同版本SCD 文件的差異。文獻(xiàn)［7］將每組變電站配置描述語言（substation configuration description language，SCL）元素基于二維表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主鍵逐一比對各節(jié)點(diǎn)（包括虛連接）的相同、新增、刪除結(jié)果。但是，已有比對工具缺乏對虛連接的虛端子引用、兩側(cè)虛端子數(shù)據(jù)類型一致性等的校驗(yàn)。針對SCD 文件設(shè)計(jì)上的許多不規(guī)范，文獻(xiàn)［8］依據(jù)智能變電站技術(shù)工程規(guī)范對SCD 文件中各項(xiàng)不規(guī)范進(jìn)行檢查，但對虛連接的規(guī)范性校驗(yàn)仍不夠深入。

已有SCD 文件比對與校核工作存在一些不足：一是側(cè)重于同站不同版本SCD 文件的差異比較，沒有與相關(guān)不同站SCD 文件虛連接進(jìn)行差異比較以借鑒其設(shè)計(jì)；二是現(xiàn)有SCD 文件比對和校核在功能上相對獨(dú)立，沒有將虛連接比對與虛端子規(guī)范檢查相結(jié)合來發(fā)現(xiàn)影響設(shè)備運(yùn)行的虛端子問題；三是雖然已有文獻(xiàn)研究了文件管控系統(tǒng)［9-10］，如文獻(xiàn)［11］提出基于構(gòu)件技術(shù)記錄智能電子設(shè)備（intelligent electronic device，IED）軟硬件及配置參數(shù)等備份信息的版本管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，文獻(xiàn)［12-13］研發(fā)智能變電站SCD 文件管控系統(tǒng)的循環(huán)冗余校驗(yàn)（cyclic redundancy check，CRC）、文件比對等功能，但目前仍主要通過手工收集不同版本SCD 文件進(jìn)行比對。

近年來，大數(shù)據(jù)技術(shù)得到了快速發(fā)展，通過采集、抽取、存儲(chǔ)、分析、形成結(jié)果等手段進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，幫助企業(yè)降低成本、提高效率、做出更明智的業(yè)務(wù)決策［14］。大數(shù)據(jù)技術(shù)為智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試尤其是SCD 文件的差異分析提供了新思路。本文嘗試在大數(shù)據(jù)視角下，利用大量歷史SCD 文件構(gòu)造歷史數(shù)據(jù)庫，采用智能匹配算法，在歷史數(shù)據(jù)庫中搜索同站不同版本或不同站相近的SCD，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相近SCD 虛連接快速比對，改進(jìn)虛連接設(shè)計(jì)。對兩個(gè)相近SCD 進(jìn)行全面比對，在發(fā)現(xiàn)虛連接差異同時(shí)對虛連接的有效性、一致性校核。充分挖掘歷史SCD 文件，提高SCD 差異分析的廣度與深度，發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在問題。目前，大數(shù)據(jù)視角下不同站SCD 文件的差異分析工作在國內(nèi)尚不多見。

本文收集大量歷史SCD 文件，構(gòu)建歷史SCD文件數(shù)據(jù)庫，智能搜索同站不同版本或不同站SCD文件，進(jìn)行快速比對和全面比對，對虛連接引用虛端子有效性、兩側(cè)虛端子類型一致性等進(jìn)行檢查，以發(fā)現(xiàn)虛端子問題。

1 問題的提出與整體思路

1.1 問題的提出

對于同站不同版本的SCD 文件比對，目前已有做法是對兩個(gè)SCD 文件中各類信息進(jìn)行比較，給出其差異，雖然能夠找到兩個(gè)SCD 文件的虛連接差異，但沒有給出差異原因，也缺乏對虛連接的虛端子引用準(zhǔn)確性、虛端子數(shù)據(jù)類型一致性等的校驗(yàn)。本文在這方面予以加強(qiáng)。除了發(fā)現(xiàn)同站不同版本SCD 文件的錯(cuò)配與漏配，通過與不同站相近SCD 文件虛連接的比較，發(fā)現(xiàn)本站SCD 文件的虛連接相比于其他站相同接收與發(fā)送IED 虛連接設(shè)計(jì)的不足。因此，需要收集同站不同版本SCD、不同站SCD 文件進(jìn)行差異分析。

1.2 整體思路

針對同站不同版本SCD 文件、不同站同電壓等級(jí)SCD 文件，運(yùn)用電壓等級(jí)匹配與字符串相似度匹配 算 法 RKR-GST（running Karp-Rabin greedy string tiling，結(jié)合KR 的貪心串覆蓋算法）相結(jié)合的搜索策略，在歷史數(shù)據(jù)庫中搜索到同站不同版本SCD 文件或不同站相近SCD 文件。

對于當(dāng)前SCD 文件和搜索到的相近SCD 文件，從三個(gè)維度或?qū)哟芜M(jìn)行差異分析和校核。

第1 個(gè)維度是兩個(gè)相近SCD 文件的虛連接快速比對，對兩個(gè)相近SCD 文件中對應(yīng)IED 的虛連接進(jìn)行雙向快速比對，可先初步掌握兩個(gè)SCD 文件的虛連接設(shè)計(jì)上的差異。

第2 個(gè)維度是對兩個(gè)不同版本或不同站相近SCD 文件進(jìn)行全面比對，通過逐級(jí)逐對比較，給出虛連接詳細(xì)比對、采樣值（sampled value，SV）的通道數(shù)目不相等、SV 或面向通用對象的變電站事件（generic object oriented substation event，GOOSE）控制塊未引用、無效的IED 等比對細(xì)節(jié)。

第3 個(gè)維度是對兩個(gè)SCD 文件中各IED 的控制塊及其數(shù)據(jù)集、虛連接的有效性、類型一致性等進(jìn)行校核，尤其是發(fā)現(xiàn)與虛連接相關(guān)的設(shè)計(jì)問題。

將發(fā)現(xiàn)的比對差異和校核問題，從宏觀到細(xì)節(jié)分類展示，幫助快速交叉查找造成差異的原因。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示?；跉v史數(shù)據(jù)庫的相近SCD 文件差異分析的流程如圖2 所示。

圖1 基于大數(shù)據(jù)的SCD 文件差異分析的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 System structure of difference analysis for SCD files based on big data

圖2 基于歷史數(shù)據(jù)庫的相近SCD 文件差異分析流程Fig.2 Flow chart of difference analysis for similar SCD files based on historical database

2 歷史SCD 文件數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建

本文從多個(gè)變電站收集大量不同電壓等級(jí)的SCD 文件和同一個(gè)變電站不同版本的SCD 文件，構(gòu)造和保存到歷史SCD 文件數(shù)據(jù)庫，作為差異化分析的參照物。

人們關(guān)注于相同電壓等級(jí)、相似變電站SCD 文件中相同或相近IED 的虛連接比較，需要解析SCD文件中SCL 節(jié)點(diǎn)下Header，Substation 節(jié)點(diǎn)，獲得該SCD 文件基本信息，在數(shù)據(jù)庫中保存。再解析和構(gòu)造SCD 文件中各IED 具有完整引用路徑、虛端子描述的虛連接信息，以快速對不同SCD 文件中相同或相近IED 的虛連接進(jìn)行比較。

設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫中的表SCDsInfo，其字段包括編號(hào)SCDNo、SCD 名 稱SCDname、SCD 描述SCDdesc、版本號(hào)version、SCD 文件名SCDfilename、電壓等級(jí)Vol。加載SCD 文件，獲得其文件名，解析Header和Substation 節(jié)點(diǎn)，獲得版本號(hào)、SCD 文件名稱、SCD 文件描述、電壓等級(jí)等，形成SCDsInfo 表中一條新記錄。

設(shè)計(jì)表RelatedPair，它包含關(guān)聯(lián)對號(hào)SCDNo 和id_RP、發(fā)送IED 名、發(fā)送IED 編碼、發(fā)送IED 類型、接收IED 名、接收IED 編碼、接收IED 類型。設(shè)計(jì)表Vlinks，它保存各IED 的虛連接信息，包含發(fā)送虛端子引用Output_Vport_Ref、發(fā)送虛端子描述Output_Vport_Desc、接收虛端子引用Input_Vport_Ref、接收虛端子描述Input_Vport_Desc、關(guān)聯(lián)對號(hào)id_RP。解析SCD 文件中各IED 的數(shù)據(jù)集DataSet下功能約束數(shù)據(jù)屬性（functional constrained data attribute，F(xiàn)CDA），以IEDnameldInst/prefixlnClassln Inst.doName.daName 形式構(gòu)造FCDA 的完整路徑，從相關(guān)daName 節(jié)點(diǎn)獲得該對象描述；再解析各IED 的Inputs 集合中所有ExtRef 節(jié)點(diǎn)，獲得虛連接ExtRef 節(jié)點(diǎn)下的接收虛端子intAddr 和發(fā)送虛端子各屬性，將發(fā)送虛端子的各屬性daName，doName，iedName，ldInst，lnClass，lnInst，prefix 組 織 成 與intAddr 類似的引用路徑形式，然后在當(dāng)前IED 和發(fā)送IED 中查找對應(yīng)的DOI 對象，獲得接收虛端子、發(fā)送虛端子描述，連同該虛連接所在的關(guān)聯(lián)對號(hào)一起保存到表Vlinks。

3 歷史數(shù)據(jù)庫中搜索目標(biāo)SCD 文件與快速比對

3.1 從歷史SCD 文件數(shù)據(jù)庫中搜索相近的目標(biāo)SCD 文件

1）RKR-GST 算法

RKR-GST 算法結(jié)合了GST 算法與RKR 算法的優(yōu)點(diǎn)［15］，其思路是模式串對待比較文本字符串中每個(gè)元素不需要一一比較，只需在模式串子串的散列值與文本串子串的散列值相同時(shí)才比較和模式匹配，運(yùn)行效率較高。首先指定最小匹配長度，再指定一個(gè)搜索長度s 對兩個(gè)字符串T 與P 進(jìn)行劃分，使用同一個(gè)散列函數(shù)分別計(jì)算每個(gè)劃分的散列值并存儲(chǔ)，比較這些散列值，若散列值相同就認(rèn)為這兩個(gè)長度為s 的子串匹配，緊接著對這兩個(gè)子串后面的字符串進(jìn)行貪婪匹配，如果后面字符依然相同，則繼續(xù)匹配，直到不能匹配為止，同時(shí)記錄這個(gè)匹配長度和在字符串T 中開始匹配的位置m 與字符串P 中開始匹配的位置n，存儲(chǔ)這些信息，繼續(xù)匹配其他長度為s 的子串，每對能夠匹配的子串都貪婪匹配，記錄匹配的長度、開始位置等，形成一個(gè)匹配鏈表。當(dāng)所有長度為s 的子串全部匹配完畢，再做標(biāo)記過程。最后，計(jì)算各匹配子串長度之和的兩倍除以兩個(gè)字符串長度之和得到匹配度。

2）電壓等級(jí)匹配與字符串相似度RKR-GST 算法相結(jié)合搜索相近SCD 文件

歷史SCD 文件數(shù)據(jù)庫已保存大量不同電壓等級(jí)的SCD 文件。表SCDsInfo 有文件名SCDname、SCD 文件名稱、SCD 文件描述、電壓等級(jí)Vol 等字段。現(xiàn)需要為當(dāng)前SCD 文件名src 找到同站不同歷史版本或相同電壓等級(jí)不同站相近SCD 文件的目標(biāo)文件名obj，采用電壓等級(jí)匹配與RKR-GST 算法相結(jié)合的搜索方法。

如果搜索同站不同版本SCD 文件，則先根據(jù)當(dāng)前SCD 文件電壓等級(jí)cur_Vol，從當(dāng)前SCD 文件名獲得變電站名的核心詞Core_word（如安寧），在表SCDsInfo 中 檢 索 字 段Vol 等 于cur_Vol、字 段SCDname 包含Core_word 的記錄，得到滿足條件的SCD 文件名。然后，采用RKR-GST 算法給出當(dāng)前SCD 文件與這些SCD 文件名之間的相似度。

如果搜索相同電壓等級(jí)不同站相近的SCD 文件，則先在表SCDsInfo 中檢索字段Vol 等于cur_Vol、字段SCDname 不包含當(dāng)前變電站名核心詞Core_word 的SCD 文件名，它們是與當(dāng)前SCD 文件具有相同電壓等級(jí)的不同站SCD 文件，這樣過濾掉同站不同版本SCD 文件。然后，針對通過過濾的這些SCD 文件名，采用RKR-GST 算法，將它們與當(dāng)前SCD 文件名一一進(jìn)行字符串匹配，獲得對應(yīng)的相似度。

這樣循環(huán)處理完所有SCD 文件名，將相似度排在前列的各scdfile，列為候選的目標(biāo)SCD 文件，將其中相似度最大的作為最相近的SCD 文件名，避免了非相同電壓等級(jí)SCD 文件（如500 kV 與220 kV變電站）的比對，并找到不同站相近的目標(biāo)SCD文件。

如果對從歷史數(shù)據(jù)庫中搜索的目標(biāo)SCD 文件結(jié)果不滿意，可通過手工篩選，運(yùn)用關(guān)鍵詞匹配方法，從當(dāng)前SCD 文件名src 取出多個(gè)關(guān)鍵詞，如取出電壓等級(jí)數(shù)字、kV、變電站名稱中核心詞等，再針對表SCDsInfo 中查詢到的所有SCD 文件名，依次檢查每個(gè)文件名scdfile 是否包含了這些關(guān)鍵詞，如果包含則將該文件名作為篩選后的目標(biāo)SCD 文件名，然后再羅列這些相近的SCD 文件名，供操作者選擇合適的目標(biāo)SCD 文件。

3.2 兩個(gè)相近SCD 文件的虛連接快速比對

對于兩個(gè)同站不同版本或不同站相近SCD 文件，人們希望能夠先對兩個(gè)SCD 文件中各IED 的虛連接進(jìn)行快速比對，發(fā)現(xiàn)它們之間的虛連接差異。為此，在將歷史SCD 文件入庫時(shí)提前解析各IED 的虛連接，組織得到各虛連接中發(fā)送與接收虛端子的完整引用與描述，方便后續(xù)虛連接快速比對。對于當(dāng)前源頭SCD 文件（src）和目標(biāo)SCD 文件（obj），掌握它們中相同或相近IED 的虛連接差異，進(jìn)行快速校對和借鑒。

目標(biāo)SCD 文件各IED 的虛連接已在虛連接表Vlinks 中有發(fā)送虛端子引用、發(fā)送虛端子描述、接收虛端子引用、接收虛端子描述，針對源頭SCD 文件，做同樣處理，得到源頭SCD 文件中所有IED 的虛連接。

針對src 中每個(gè)IED（srcIED），提取IED 名，到obj 的所有IED 名中查找名稱相同的目標(biāo)IED。如果找到了目標(biāo)IED（objIED），則按照“接收虛端子描述相同”或“接收虛端子引用相同”的策略，分別對srcIED 和objIED 的各條虛連接進(jìn)行交叉比較和匹配，依次對兩側(cè)的每條虛連接進(jìn)行匹配，為它們分別找到完全匹配的目標(biāo)虛連接（即發(fā)送虛端子引用、發(fā)送虛端子描述、接收虛端子引用、接收虛端子描述分別相同），如果未能在對側(cè)文件中匹配到相同的虛連接，則分別標(biāo)記為新增或刪除的標(biāo)志。

對于兩個(gè)SCD 文件中相同IED 的所有虛連接比對結(jié)果，對照列出兩個(gè)SCD 文件中每個(gè)IED 的虛連接個(gè)數(shù)，每對接收IED 和發(fā)送IED 的每個(gè)虛連接的4 項(xiàng)信息，提供給操作者比較，這樣可先初步掌握與定位不同版本或不同站相近SCD 文件之間虛連接的差異。

4 兩個(gè)相近SCD 文件的全面比對與校核技術(shù)

4.1 兩個(gè)相近SCD 文件的全面比對

借鑒已有SCD 文件的比對思路，對兩個(gè)SCD文件進(jìn)行全面比對。對兩側(cè)SCD 文件中各級(jí)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行逐級(jí)解析，以樹形結(jié)構(gòu)為單位，嵌套比較每個(gè)節(jié)點(diǎn)及其子孫。

每個(gè)節(jié)點(diǎn)用標(biāo)簽名、主鍵值區(qū)分。標(biāo)簽名代表節(jié)點(diǎn)類別，節(jié)點(diǎn)主鍵屬性一般是name，虛連接ExtRef 主鍵為intAddr，個(gè)別節(jié)點(diǎn)主鍵由多個(gè)屬性組合，如LN 的主鍵由lnClass，inst，prefix 組合。當(dāng)兩側(cè)SCD 兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)相同，同時(shí)它們的標(biāo)簽名相同，表明它們是同類節(jié)點(diǎn)，再檢查它們的主鍵值是否相同，如果相同，則它們是相同節(jié)點(diǎn)。

對于src 側(cè)某節(jié)點(diǎn)node1，先得到其父節(jié)點(diǎn)fa，再在obj 側(cè)找到與fa 相同的父節(jié)點(diǎn)fO（即node1 在obj側(cè)的父節(jié)點(diǎn)），在obj 側(cè)fO 節(jié)點(diǎn)下屬兒子集合中依次找到與node1 同類的各節(jié)點(diǎn)，將其主鍵值、節(jié)點(diǎn)指針加入臨時(shí)obj 側(cè)同類節(jié)點(diǎn)Hash 集合。

對于該obj 側(cè)同類節(jié)點(diǎn)Hash 集合，帶著src 側(cè)node1 節(jié)點(diǎn)的主鍵值在該Hash 集合中檢索。如果該Hash 集合包含node1 的主鍵值，就說明src 側(cè)node1節(jié)點(diǎn)在obj 側(cè)找到了相同節(jié)點(diǎn)node1O，分別為src 側(cè)node1、obj 側(cè)node1O 做出節(jié)點(diǎn)相同標(biāo)記，否則認(rèn)為node1 是新增節(jié)點(diǎn)，為它做出新增標(biāo)記。

同理，對obj 側(cè)節(jié)點(diǎn)node2 進(jìn)行類似處理，查找和形成src 側(cè)同類節(jié)點(diǎn)Hash 集合。如果在該Hash集合中沒有檢索到node2 的主鍵值，則說明node2 在src 側(cè)沒有相同節(jié)點(diǎn)，為node2 做出刪除標(biāo)記。

對于兩側(cè)相同節(jié)點(diǎn)node1 和node1O，再遞歸比較node1 與node1O 下屬各兒子之間的差異。對于node1 的一個(gè)兒子，同上在node1O 的兒子中查找與其相同的節(jié)點(diǎn)，給出相同或新增標(biāo)記；反之，對于node1O 的一個(gè)兒子，如果無相同標(biāo)記，同上在node1的兒子中查找，如果找不到相同節(jié)點(diǎn)，做出刪除標(biāo)記。這樣處理完兩側(cè)相同節(jié)點(diǎn)的所有兒子，返回到父節(jié)點(diǎn)的下一個(gè)兒子，做下一步比對處理。

在比對兩側(cè)同類節(jié)點(diǎn)時(shí)，對于一些主要節(jié)點(diǎn)如IED，LN，DOI 等，除了為它們在對側(cè)SCD 中查找相同節(jié)點(diǎn)，還關(guān)心兩側(cè)相同節(jié)點(diǎn)的非主鍵屬性差異。例如對兩側(cè)兩個(gè)相同IED 節(jié)點(diǎn)，檢查它們的版本configVersion、描述desc、制造商manufacturer、類型type 屬性值的差異，做法是對兩側(cè)兩個(gè)相同IED 節(jié)點(diǎn)，分別提取它們的各非主鍵屬性及其數(shù)值集合，將一側(cè)IED 節(jié)點(diǎn)的每個(gè)屬性，到另一側(cè)IED 的屬性與數(shù)值集合中查找到相同屬性，再比較兩側(cè)兩個(gè)屬性值是否相同，如果不相同，則設(shè)置該屬性不相同標(biāo)記，輔助查找差異的原因。

通過以上兩側(cè)SCD 文件同類節(jié)點(diǎn)的主鍵值交叉檢查，比較兩側(cè)各節(jié)點(diǎn)及其子孫，給出兩側(cè)節(jié)點(diǎn)的相同、新增、刪除、非主鍵屬性不同等差異結(jié)果。

4.2 兩個(gè)相近SCD 文件虛連接的校核

根據(jù)智能變電站系統(tǒng)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，SCD 文件自身不規(guī)范也會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行，依據(jù)國家電網(wǎng)有限公司最新規(guī)范的校核規(guī)則可參見附錄A 各規(guī)則。本文重點(diǎn)研究了校核影響虛連接質(zhì)量的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，包括：①檢查兩個(gè)SCD 文件中各控制塊數(shù)據(jù)集的各條目一致性；②檢查發(fā)送數(shù)據(jù)集中輸出虛端子是否被正確引用；③檢查虛連接正確性，即檢查每條虛連接中發(fā)送虛端子的IedName，ldInst，lnClass，doName，daName 是否存在，對于接收虛端子intAddr，校驗(yàn)其短地址格式正確性，校驗(yàn)所屬IED 是否有此短地址，校驗(yàn)端口是否在PhysConn，intAddr 是否在當(dāng)前IED 的do 或da 存在；④檢查發(fā)送虛端子與接收虛端子的數(shù)據(jù)類型bType 一致性。其流程圖如附錄A 圖A1 所示。

對src 側(cè)某IED 下虛連接集合Inputs 節(jié)點(diǎn)下虛連接ExtRef 集合，在obj 側(cè)找到相同IED 的Inputs 節(jié)點(diǎn)下虛連接集合，除了按照上述對兩個(gè)IED 的虛連接集合中各虛連接進(jìn)行雙向交叉比較，還增加檢查兩側(cè)每條虛連接的發(fā)送虛端子的正確引用。提取src 側(cè)中每個(gè)虛連接ExtRef 的屬性iedName，ldInst，lnClass，lnInst，找 到 發(fā) 送IED 對 應(yīng)LN 節(jié) 點(diǎn)，連 同ExtRef 的daName 和doName，在發(fā) 送IED 下各控制塊的數(shù)據(jù)集DataSet 下各條目FCDA 中逐個(gè)比較，檢查該發(fā)送虛端子是否在發(fā)送IED 數(shù)據(jù)集中存在，如果不存在，則說明該發(fā)送虛端子不是有效的，否則記錄該發(fā)布虛端子在發(fā)送數(shù)據(jù)集的索引號(hào)。同理，處理obj 側(cè)相同虛連接的發(fā)送虛端子，再比較兩側(cè)發(fā)送虛端子索引號(hào)的不同，從而完成兩側(cè)發(fā)送虛端子的有效性檢查。

然后從當(dāng)前ExtRef 的屬性intAddr，解析出daName，doName，ldInst，lnClass，lnInst，prefix，在當(dāng)前IED 中找到對應(yīng)DOI 對象，檢查當(dāng)前接收虛端子是否有效存在，完成接收虛端子有效檢查。

再根據(jù)接收虛端子所在的LN 節(jié)點(diǎn)，獲得類型屬性lnType，按照下面方法找到相應(yīng)的類型屬性bType，檢查該接收虛端子數(shù)據(jù)類型是否有效存在。

再檢查虛連接的發(fā)送與接收虛端子的數(shù)據(jù)類型bType 的 一 致 性。 先 提 取ExtRef 的iedName，lnClass，lnInst，到發(fā)送IED 找到相應(yīng)LN 節(jié)點(diǎn)，獲得對 應(yīng)lnType，根 據(jù)lnType 和lnClass 到DataType Templates 節(jié)點(diǎn)下查找對應(yīng)LNodeType 節(jié)點(diǎn)，再根據(jù)ExtRef 的doName 在該LNodeType 節(jié)點(diǎn)下找到對應(yīng)DO 節(jié)點(diǎn)，根據(jù)其type 屬性值，在該DO 下找到其id 屬性值等于該type 屬性值的DOType 節(jié)點(diǎn)，根據(jù)ExtRef 的daName 找到該DOType 節(jié)點(diǎn)下對應(yīng)DA 節(jié)點(diǎn)，提取其數(shù)據(jù)類型屬性bType 的數(shù)值。

同理，對ExtRef 的接收虛端子引用路徑intAddr，從中解析daName，doName，ldInst，lnClass，lnInst，prefix 屬性，由以上類似方式，為接收虛端子查找到其數(shù)據(jù)類型屬性bType 的數(shù)值。

最后，比較這條虛連接的發(fā)送虛端子、接收虛端子的數(shù)據(jù)類型bType 值是否一致。

多輪嵌套查找虛連接中發(fā)送虛端子與接收虛端子的數(shù)據(jù)類型bType 的過程如附錄A 圖A2 所示。可以看出，為該條虛連接找到的發(fā)送虛端子與接收虛端子的數(shù)據(jù)類型都是BOOLEAN，它們是一致的。

為了更清晰地查看各種差異點(diǎn)，按照從概述到細(xì)節(jié)分類給出比對結(jié)果。先給出所有比對結(jié)果概要，再給出各差異點(diǎn)的詳細(xì)內(nèi)容（即詳細(xì)比較），然后分別給出其他類差異與校核結(jié)果，包括控制塊數(shù)據(jù)集的條目信息比較、SV 通道數(shù)目一致性、SV 或GOOSE 控制塊未引用等?！霸敿?xì)比較”類中各差異點(diǎn)大多是由數(shù)據(jù)集的條目信息、SV 通道數(shù)目一致性、SV 或GOOSE 控制塊未引用等原因造成。通過分類顯示差異，不僅能看到各差異細(xì)節(jié)，而且能夠快速在其他類比對結(jié)果中交叉找到差異原因。

5 技術(shù)實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

根據(jù)上述基于歷史SCD 文件的相近SCD 文件差異分析思路，構(gòu)建歷史SCD 文件數(shù)據(jù)庫，收集了200 多 個(gè)SCD 文 件，約 有18 000 MB，包 含 約1 150 000 條虛連接，對它們提取信息存入數(shù)據(jù)庫，方便集中管理SCD 文件。借鑒相關(guān)設(shè)計(jì)［16-18］后設(shè)計(jì)了本文的比對系統(tǒng)。

對于同站不同版本SCD 文件，對實(shí)際變電站“220 kV 安寧變scd140710.scd”在歷史數(shù)據(jù)庫中搜索到最匹配目標(biāo)SCD 文件“220 kV 安寧變scd140702.scd”，兩個(gè)文件名的相似度為0.882。對兩個(gè)SCD 文件進(jìn)行虛連接快速比對，對照結(jié)果界面如附錄B 圖B1 所示。兩個(gè)SCD 文件中PM2201B來自各發(fā)送IED 的虛連接被找到，分別給出這些虛連接的細(xì)節(jié)。

從附錄B 圖B1 可以看出，左側(cè)220 kV 安寧變scd140702.scd 中PM2201B（220 kV 母線保護(hù)B 套）來自MM2201B（220 kV 母線合并單元B 套）的虛連接個(gè)數(shù)為13，而右側(cè)220 kV 安寧變scd140710.scd中PM2201B 來自MM2201B 的虛連接個(gè)數(shù)為19，后者增加6 條。需通過全面比對，查看這些虛連接的差異細(xì)節(jié)。

再對這兩個(gè)同站不同版本SCD 文件進(jìn)行全面比對，首先給出了兩個(gè)SCD 文件比對結(jié)果概述，說明了各類差異和校核的統(tǒng)計(jì)數(shù)量，如附錄B 圖B2所示。

分別給出了兩個(gè)SCD 文件中各IED 虛連接的詳細(xì)比對、SV 的通道數(shù)目不相等、SV 或GOOSE 控制塊未引用、無效的IED 等比對細(xì)節(jié)，如附錄B 圖B3 至 圖B6 所 示。 從 圖B3 可 看 到，SCD1 的PM2201B 來自MM2201B 的虛連接比SCD2 的相同接收與發(fā)送IED 增加6 個(gè)虛連接的差異細(xì)節(jié)。

通過分類比對結(jié)果，可幫助工程師及時(shí)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)SCD 各方面的差異，尤其是虛連接差異及其虛端子不規(guī)范問題。例如，由附錄B 圖B3 虛連接詳細(xì)比對結(jié)果的81 行看到一個(gè)差異，設(shè)備：［PL1101］110 kV 城 南 線161 保 護(hù)，位 置：PL1101（裝 置）/0x401c（SV 控 制 塊）-ML1101 MU/LLN0.smvcb0（SvID）/保護(hù)電壓A 相（接收虛端子），結(jié)果：外部序號(hào)：15→13。這說明兩個(gè)SCD 文件中PL1101 這條虛連接內(nèi)容相同，但發(fā)送虛端子MU/TVTR2.Vol在發(fā)送IED（ML1101）的控制塊smvcb0 對應(yīng)數(shù)據(jù)集中的序號(hào)從15 變成了13。

接著在附錄B 圖B4 中SV 的通道數(shù)目不相等第1 行找到了原因，設(shè)備：［ML1101］110 kV 城南線161合并單元，位置：ML1101（裝置）/0x401c（SV 控制塊）-ML1101MU/LLN0.smvcb0（SvID），結(jié)果：通道數(shù)目：33→25。原來是SCD1 中ML1101 的控制塊smvcb0 對應(yīng)數(shù)據(jù)集的通道數(shù)目是33 個(gè)，而在SCD2中該IED 對應(yīng)數(shù)據(jù)集的通道數(shù)目為25 個(gè)。通過檢查虛連接中發(fā)送虛端子引用的一致性，以及SV 的通道數(shù)目及其序號(hào)，發(fā)現(xiàn)了這些問題，它們可能會(huì)給設(shè)備運(yùn)行帶來一定的隱患。

對于不同站SCD 文件的比對，例如對SCD1“浙江寧波110 kV 白岳變20180329.scd”，從歷史數(shù)據(jù)庫中找到包含“浙江”和“110 kV”的不同站多個(gè)相近的SCD 文件，采用RKR-GST 算法找到其中“浙江湖州110 kV 吳山變20180211.scd”，作為最相近SCD（SCD2）。

首先，對兩個(gè)相近SCD 文件進(jìn)行虛連接快速比對，比對結(jié)果如附錄C 圖C1 所示。從圖C1 可以看出，SCD1 中CL1101（梁政白1126 線測控裝置）的虛連接總數(shù)是83，SCD2 中CL1101（110 kV 甘山1743線測控）的虛連接總數(shù)是93；SCD1 側(cè)CL1101 接收來自ML1101B（梁政白1126 線第2 套合并單元）虛連接個(gè)數(shù)是11，而SCD2 側(cè)CL1101 來自ML1101B（110 kV 甘山1743 線合并單元B 套）虛連接個(gè)數(shù)是19，比SCD1 側(cè) 多8 個(gè) 虛 連 接；SCD1 側(cè)CL110 接 收來自IL1101（梁政31126 線智能終端）虛連接個(gè)數(shù)是71，而SCD2 側(cè)CL110 接收來自IL1101（110 kV 甘山1743 線智能終端）的虛連接個(gè)數(shù)是74，比SCD1側(cè)多3 個(gè)虛連接；SCD1 中CL110 接收來自CM1101（110 kV Ⅰ段母設(shè)測控裝置）的虛連接個(gè)數(shù)是1，而SCD2 側(cè)無此發(fā)送設(shè)備。然后，對兩個(gè)SCD 進(jìn)行全面比對，可看到兩側(cè)CL110 的各發(fā)送IED 的虛連接差異細(xì)節(jié)，如附錄C 圖C2 所示。給出了SCD2 側(cè)新增的8 個(gè)虛連接等細(xì)節(jié)，此處不再贅述。這樣對于SCD2 的CL110，就能從SCD1 側(cè)同名IED 的虛連接設(shè)計(jì)上得到一些借鑒。通過兩個(gè)相近SCD 中相同IED 的虛連接比較，發(fā)現(xiàn)了虛連接錯(cuò)配、漏配，從而及時(shí)提示操作者檢查、糾正這些虛連接問題。

與已有的SCD 文件比對做法相比，本文增加了構(gòu)造歷史數(shù)據(jù)庫保存歷史SCD 文件，采用RKRGST 算法找到同站不同版本、不同站SCD 文件，利用庫中已構(gòu)造虛連接進(jìn)行快速比對，初步看到差異，再對兩個(gè)SCD 文件全面比對，給出虛連接差異細(xì)節(jié)，并增加了虛端子有效性、一致性等校核。將比對結(jié)果從概述到細(xì)節(jié)分類展示，幫助交叉查找虛連接差異與出錯(cuò)的原因，并在測試中發(fā)現(xiàn)了少量虛連接的發(fā)送與接收虛端子數(shù)據(jù)類型不一致的情況，這可能會(huì)帶來潛在的問題。

相對于已有的文件管控系統(tǒng)［12-13］，本文不僅管理各類文件，而且增加了利用歷史數(shù)據(jù)庫智能搜索相近SCD 文件、兩個(gè)SCD 文件虛連接快速比對、SCD 文件全面比對同時(shí)幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的校核等功能。

6 結(jié)語

本文從大數(shù)據(jù)視角出發(fā)，收集大量SCD 文件，構(gòu)建歷史數(shù)據(jù)庫。采用電壓等級(jí)匹配與字符串相似度RKR-GST 算法結(jié)合，在歷史數(shù)據(jù)庫中搜索相近的SCD 文件，進(jìn)行虛連接快速比對，以提高比對效率。對兩個(gè)相近SCD 文件的各級(jí)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行逐級(jí)的全面比對，并著重對兩個(gè)SCD 文件中虛連接中虛端子的有效性、唯一性、兩側(cè)類型一致性等進(jìn)行校核，幫助發(fā)現(xiàn)虛端子的潛在問題。從概述到細(xì)節(jié)分類展示，幫助工程師更有條理地查看比對差異細(xì)節(jié)，與其他差異校核結(jié)果進(jìn)行交叉印證，發(fā)現(xiàn)差異原因，保證設(shè)備配置的正確性。下一步工作是收集更多SCD文件，加強(qiáng)該數(shù)據(jù)庫的完備性，從而將SCD 文件的比對與校核工作更好地結(jié)合。

本文得到“電力調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)研究與系統(tǒng)評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（中國電力科學(xué)研究院有限公司）開放基金（智能變電站ICD、CID、SCD 一致性校核與SCD 自動(dòng)校核技術(shù)研究，DZB51201901096）”的資助，特此感謝！

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