智能變電站虛回路檢驗(yàn)工具羽開(kāi)發(fā)與應(yīng)用（電力）

                       唐凡，董默，劉守瑞，喬輝

          （國(guó)網(wǎng)河北省電力公司保定供電分公司，河北保定  071051）

摘要：針對(duì)目前驗(yàn)收智能變電站沒(méi)有查線(xiàn)環(huán)節(jié)，驗(yàn)收效率較低的現(xiàn)狀，根據(jù)GOOSE/SV信號(hào)交換過(guò)程中發(fā)布對(duì)象唯一性的原則，基于VB環(huán)境開(kāi)發(fā)出智能變電站虛回路檢驗(yàn)工具，可實(shí)現(xiàn)SCD( Substation ConfigurationDescription)修改前后的比對(duì)，SCD與虛端子表的比對(duì)，并自動(dòng)校驗(yàn)SCD是否滿(mǎn)足規(guī)程規(guī)范。基于此提出雙重驗(yàn)收方案，在功能調(diào)試之前通過(guò)虛回路檢驗(yàn)，減少調(diào)試過(guò)程中缺陷個(gè)數(shù)，提高驗(yàn)收效率。在220 kV吳家莊智能變電站驗(yàn)收進(jìn)中行工程應(yīng)用，驗(yàn)證了該方案的有效性。

關(guān)鍵詞：智能變電站；虛回路檢驗(yàn)：雙重驗(yàn)收方案：IEC61850

中圖分類(lèi)號(hào)：TM724  DOI：10.11930/j．issn．1004-9649.2016.05.136.05

 0引言

    智能變電站的數(shù)量增長(zhǎng)迅猛，而如何提高智能變電站驗(yàn)收效率卻成為擺在一線(xiàn)班組面前亟待解決的問(wèn)題。智能變電站數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用，以少量光纖代替大量電纜，同時(shí)也使二次回路變成“看不見(jiàn)，摸不著”的虛回路，造成一種無(wú)線(xiàn)可查的局面，完全靠功能調(diào)試檢驗(yàn)虛回路中存在的問(wèn)題，而每次消缺都要修改SCD,導(dǎo)出配置文件后重新下載到IED中，并且該過(guò)程完全依賴(lài)集成商，造成調(diào)試人員閑置，大大降低驗(yàn)收效率。

    實(shí)際上，設(shè)計(jì)院下發(fā)的虛端子表就是智能變電站二次回路展開(kāi)圖，SCD中描述的GOOSE/SV連接就是二次回路，僅僅是查線(xiàn)的形式改變，由傳統(tǒng)變電站中拿著圖紙理回路，變成了檢查SCD與虛端子表所描述的虛回路是否一致。然而虛端子表中邏輯連接(LC)數(shù)目龐大，并且以二維表的形式表現(xiàn)，失去了傳統(tǒng)二次回路圖形象直觀的優(yōu)點(diǎn)，使得人工完成虛回路檢驗(yàn)工作量大且枯燥、乏味。而基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)建立的抽象數(shù)據(jù)模型．將回路信息標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化，使傳統(tǒng)需要人工閱讀和辨識(shí)的過(guò)程改由自動(dòng)化工具實(shí)現(xiàn)成為可能。

    基于此，本文致力于開(kāi)發(fā)一種虛回路檢驗(yàn)工具，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)SCD與SCD的比對(duì)，SCD與虛端子表的比對(duì)，以及校驗(yàn)SCD是否滿(mǎn)足規(guī)程規(guī)范等功能，并提出雙重驗(yàn)收方案，以提高智能變電站驗(yàn)收效率，通過(guò)工程應(yīng)用驗(yàn)證上述方案的有效性。

1開(kāi)發(fā)思路

    虛回路檢驗(yàn)工具開(kāi)發(fā)原理如圖1所示。

    由圖1可知，虛回路檢驗(yàn)由4個(gè)部分組成：SCD和虛端子表讀入：SCD與虛端子表比對(duì)：

SCD修改前后的比對(duì)：規(guī)程規(guī)范檢驗(yàn)。

1.1  SCD與虛端子表的讀入

    虛端子表讀入前需要對(duì)虛端子表進(jìn)行預(yù)處理．包括典型間隔具體化和IED名稱(chēng)歸一化，所謂典型間隔具體化是指設(shè)計(jì)院下發(fā)虛端子表時(shí)，以典型間隔為例進(jìn)行下發(fā)，而虛端子表要讀人全站虛回路．因此讀入前需要給典型間隔IED名稱(chēng)加一個(gè)前綴——設(shè)備雙編號(hào)，將其擴(kuò)展為具體間隔，再進(jìn)行讀人。另外讀入過(guò)程要求同一個(gè)IED名稱(chēng)必須唯一．例如“主變高壓側(cè)合并單元”有時(shí)也叫做“主變220 kV側(cè)合并單元”，IED命名的差異導(dǎo)致程序無(wú)法自動(dòng)識(shí)別，而IED名稱(chēng)歸一化就是對(duì)整個(gè)虛端子表進(jìn)行查找、替換，將同一個(gè)IED的名稱(chēng)統(tǒng)一。

    SCD的讀人需借助KMS9000軟件，將SCD轉(zhuǎn)化為若干工作簿（workbook，簡(jiǎn)稱(chēng)w b）即SCD解析表。每個(gè)w b描述站內(nèi)一個(gè)IED所涉及的LC，包括SV發(fā)送列表、GOOSE發(fā)送列表和數(shù)據(jù)輸入列表。通過(guò)遍歷各個(gè)w b可讀人SCD中的虛回路。

1.2虛端子表與SCD的比對(duì)

    比對(duì)前需要將虛端子表中IED名稱(chēng)與SCD中IED名稱(chēng)建立映射。IED在虛端子表中以中文漢字表示，在SCD中卻以“英文+數(shù)字”的形式表示，并且各廠(chǎng)家IED命名方式不盡相同。因此IED命名方法的不統(tǒng)一，需要在比對(duì)之前建立一張關(guān)聯(lián)表．使程序了解虛端子表與SCD中IED的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

    與傳統(tǒng)變電站不同，智能變電站各IED信號(hào)交換中存在“一發(fā)多收”的情況，對(duì)于一個(gè)發(fā)布方虛端子．訂閱方虛端子可能是多個(gè)，而確定一條LC的訂閱方虛端子，發(fā)布方虛端子將唯一確定。基于此，對(duì)于一條LC，若虛端子表和SCD中訂閱方虛端子一致．則發(fā)布方虛端子一定相同，否則判斷該條LC配置錯(cuò)誤：若訂閱方虛端子在虛端子表中存在，在SCD中未找到，則判定為漏連LC：若訂閱方虛端子在SCD中存在，在虛端子表中未找到，則判定為冗余LC。最后，設(shè)置計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)漏連、冗余和錯(cuò)連LC條數(shù)。

    輸出SCD與虛端子表的對(duì)比結(jié)果時(shí)，新建一個(gè)工作簿，共包含3個(gè)工作表，工作表l顯示虛端子表讀入LC，工作表2顯示SCD讀入LC，工作表3顯示比對(duì)結(jié)果。為便于分析、查看，對(duì)工作表1、2中LC依據(jù)訂閱方IED劃分，不同訂閱方IED的LC之間空行，同時(shí)將錯(cuò)誤LC所在行底色填充為紅色，漏連LC和冗余LC填充為黃色。

1.3 SCD修改前后的比對(duì)

    智能站增容或消缺時(shí)，集成商需要修改IED配置文件，修改了哪些內(nèi)容，為何修改，改動(dòng)會(huì)不會(huì)對(duì)其他IED運(yùn)行產(chǎn)生影響，這些問(wèn)題一方面要詳細(xì)詢(xún)問(wèn)集成商，做好記錄；另一方面，運(yùn)維人員應(yīng)具備糾錯(cuò)能力，不能單純依靠集成商交底，采用虛同路檢驗(yàn)工具可明確SCD修改前后的差異，同時(shí)為集成商的工作把關(guān)。另外，隨著智能站數(shù)量的激增．SCD的存檔成為一項(xiàng)重要工作，從新建站投運(yùn)開(kāi)始，到消缺、增容、擴(kuò)建，每一次工作是否修改了SCD,做了哪些改動(dòng)，都要有一個(gè)詳細(xì)記錄，而虛回路檢驗(yàn)工具有助于建立這個(gè)檔案。

    比對(duì)仍基于1.2節(jié)中所述一條LC中發(fā)布方虛端子唯一性的原則，對(duì)于一條LC．若SCD修改前后訂閱方虛端子一致，則發(fā)布方虛端子一定相同，否則判斷該條LC被改動(dòng)；若訂閱方虛端子在修改前SCD中存在，在修改后SCD中未找到，則判定為刪除LC：若訂閱方虛端子在修改后SCD中存在，在修改前SCD中未找到，則判定為新增LC。最后，設(shè)置計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)改動(dòng)、刪除和新增LC條數(shù)。

    輸出SCD修改前后比對(duì)結(jié)果時(shí)，新建一個(gè)T作簿，共包含3個(gè)工作表：工作表1顯示SCD修改前讀人LC：工作表2顯示SCD修改后讀入LC；工作表3顯示比對(duì)結(jié)果。為便于分析查看，對(duì)工作表1、2中LC依據(jù)訂閱方IED劃分，不同訂閱方IED的LC之間空行．同時(shí)將改動(dòng)的LC所在行底色填充為紅色，刪除LC和新增LC填充為黃色。

1.4規(guī)程規(guī)范檢驗(yàn)

    用程序自動(dòng)檢測(cè)SCD是否滿(mǎn)足智能變電站相關(guān)規(guī)程規(guī)范，目前主要包括以下3點(diǎn)。

1.4.1雙重化檢驗(yàn)

    220 kV及以上電壓等級(jí)隨著保護(hù)的雙重化配置．GOOSE、s v網(wǎng)絡(luò)也應(yīng)雙重化配置并遵循相互獨(dú)立的原則。基于這一點(diǎn)，虛回路檢驗(yàn)工具可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)保護(hù)A、B套所連IED，判斷是否滿(mǎn)足雙重化配置要求。具體思路如下。

    (1)遍歷SCD中LC,記錄所有IED名稱(chēng)。

    (2)根據(jù)IED名稱(chēng)尾字母是否為“A”或“B”，確定站內(nèi)有多少組雙套配置的保護(hù)。

    (3)再次遍歷LC，記錄各個(gè)末尾字母為“A”或“B”的IED所連設(shè)備。

    (4)雙重化判別：若尾字母為“A”（或“B”）的IED所連設(shè)備中尾字母出現(xiàn)“B”（或“A”），則判定不滿(mǎn)足雙重化配置要求；若某保護(hù)裝置A、B套同時(shí)與某- lED建立LC,則說(shuō)明存在跨雙網(wǎng)設(shè)備，進(jìn)一步分析該設(shè)備是否為測(cè)控、備自投或中、低壓側(cè)母聯(lián)智能終端，若屬于上述設(shè)備，則滿(mǎn)足雙重化配置要求：否則不滿(mǎn)足。

    (5)統(tǒng)計(jì)不滿(mǎn)足雙重化配置要求IED的數(shù)目和名稱(chēng)，并分類(lèi)輸出。

1.4.2雙A/D采樣與額定延時(shí)的檢驗(yàn)

    要求接收常規(guī)互感器二次值的MU應(yīng)有2個(gè)A/D采樣系統(tǒng)．給間隔層設(shè)備上送兩路采

樣值，相互校驗(yàn)以提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性。并且MU給保護(hù)上送的SV報(bào)文中應(yīng)有額定延時(shí)字段．是實(shí)現(xiàn)插值再采樣同步的必要條件。根據(jù)上述要求，虛回路檢驗(yàn)工具可自動(dòng)檢測(cè)MU給保護(hù)上送的SV數(shù)據(jù)集是否為雙AD采樣，是否含有額定延時(shí)字段。

1.4.3特定邏輯節(jié)點(diǎn)LN的檢驗(yàn)。

    《線(xiàn)路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)SCD特定邏輯接點(diǎn)的規(guī)定如表1所示。

    虛回路檢驗(yàn)工具可檢查SCD中IED實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能是否使用了規(guī)定邏輯節(jié)點(diǎn)。

2雙重驗(yàn)收方案

    提出智能變電站的雙重驗(yàn)收方案，主要有4個(gè)步驟，原理如圖2所示。

    (1)集成商參照設(shè)計(jì)十院下發(fā)的虛端子表配置生成全站SCD。

    (2)采用虛回路檢驗(yàn)工具，檢驗(yàn)SCD是否滿(mǎn)足描述的虛回路與虛端子表完全一致，是否符合

1.4節(jié)中規(guī)程規(guī)范，若不滿(mǎn)足，則對(duì)SCD修改并重新檢驗(yàn)，直到確定全站SCD。

    (3)由SCD導(dǎo)出各IED的CID文件和GOOSE文本，下載到IED中并重啟，觀察IED運(yùn)行是否正常，液晶面板是否有告警信號(hào)，若不正常，則修改SCD后，則返回步驟(2)。

    (4)在GIS就地的智能控制柜，用繼電保護(hù)測(cè)試儀向TA、TV二次圈通入電壓、電流等模擬故障量，進(jìn)行功能調(diào)試和開(kāi)關(guān)傳動(dòng)，驗(yàn)證IED功能是否正常，是否符合技術(shù)規(guī)范，若不正常，則修改SCD后返回步驟(2)。

    雙重驗(yàn)收方案是將步驟(2)虛回路檢驗(yàn)作為第一重驗(yàn)收，步驟(4)功能調(diào)試、開(kāi)關(guān)傳動(dòng)作為第二重驗(yàn)收。傳統(tǒng)的驗(yàn)收方法沒(méi)有虛回路檢驗(yàn)環(huán)節(jié)．只能將配置文件下載到IED中，通過(guò)調(diào)試和傳動(dòng)才能驗(yàn)證虛回路的正確性。通過(guò)功能調(diào)試消除一個(gè)缺陷所需時(shí)間為

采用虛回路檢驗(yàn)工具能夠短時(shí)間內(nèi)完成SCD與虛端子表比對(duì)，通過(guò)虛回路檢驗(yàn)消除一個(gè)缺陷所需時(shí)間為

3工程應(yīng)用

    在220 kV吳家莊智能變電站驗(yàn)收中進(jìn)行工程應(yīng)用。將初始配置生成的SCD與虛端子表進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果如圖3所示。

    南圖3可知．采用虛回路檢驗(yàn)工具能夠在調(diào)試前發(fā)現(xiàn)SCD中存在的漏連、冗余和錯(cuò)

LC．使調(diào)試有的放矢，吳家莊原本2~3個(gè)月的調(diào)試工期，采用雙重驗(yàn)收方案僅28天就完成送電，大大提高工作效率。變電站規(guī)模越大、電壓等級(jí)越高，配置SCD工作量也越大，虛回路檢驗(yàn)也越有必要。在吳家莊調(diào)試中也發(fā)現(xiàn)，由于智能站仍處于發(fā)展、探索階段，IED模型頻繁升級(jí)，導(dǎo)致比對(duì)結(jié)果出現(xiàn)大量由于SCD中數(shù)據(jù)集變化導(dǎo)致的干擾項(xiàng)。但隨著智能站技術(shù)不斷成熟，模型逐步穩(wěn)定，上述現(xiàn)象會(huì)得到緩解。

    另外．值得一提的是調(diào)試220 kV母線(xiàn)保護(hù)跳主變高壓側(cè)斷路器失靈聯(lián)跳主變?nèi)齻?cè)的功能時(shí)，SCD中母線(xiàn)保護(hù)采用的數(shù)據(jù)集為PTRC，即普通保護(hù)跳閘。通過(guò)虛回路檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)虛端子表中為RBRF-失靈聯(lián)跳專(zhuān)用數(shù)據(jù)集，二者區(qū)別在于采用RBRF母線(xiàn)保護(hù)跳主變高壓側(cè)斷路器失靈后，第一時(shí)限跟跳高壓側(cè)斷路器，跟跳失敗后，才聯(lián)跳三側(cè)，而采用PTRC沒(méi)有跟跳過(guò)程，母線(xiàn)保護(hù)判定失靈后，直接聯(lián)跳主變?nèi)齻?cè)。雖然最終都是跳開(kāi)主變各側(cè)開(kāi)關(guān)，但采用PTRC降低了繼電保護(hù)的選擇性。并且跟跳與聯(lián)跳三側(cè)的時(shí)差為毫秒級(jí)．調(diào)試中不易察覺(jué)，可見(jiàn)虛回路檢驗(yàn)作為調(diào)試的重要補(bǔ)充，可發(fā)現(xiàn)調(diào)試中不易察覺(jué)的問(wèn)題。

4結(jié)語(yǔ)

    為提高智能變電站驗(yàn)收效率和質(zhì)量，本文開(kāi)發(fā)了虛回路檢驗(yàn)工具，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)SCD與虛端子表、SCD之間的比對(duì)，以及檢測(cè)SCD是否滿(mǎn)足規(guī)程規(guī)范，并提出雙重驗(yàn)收方案，通過(guò)工程應(yīng)用驗(yàn)證該方案的有效性。

    然而目前設(shè)計(jì)院下發(fā)的虛端子表格式不盡相同．加之各廠(chǎng)家IED命名方法不統(tǒng)一，給虛回路讀人造成不便，嚴(yán)重影響虛回路檢驗(yàn)工具的通用性．期待盡快出臺(tái)相關(guān)規(guī)程，為智能變電站信息的自動(dòng)分析和提取提供便利。進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)應(yīng)使虛回路檢驗(yàn)工具具有綜合分析和邏輯推理能力，能夠辨識(shí)功能性錯(cuò)誤，使規(guī)程規(guī)范中更多的條目實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)，更好地服務(wù)于智能變電站的維護(hù)和驗(yàn)收。