基于業(yè)務(wù)建模的智能變電站配置文件管控方法

陳 軍 崔大林 曹 偉 張旭豐

（1.國網(wǎng)新疆電力公司電力調(diào)度控制中心，烏魯木齊 830018； 2.山東容弗新信息科技有限公司，濟(jì)南 250000）

隨著智能電網(wǎng)智能變電站相關(guān)技術(shù)的日益完善，智能變電站逐步進(jìn)入大規(guī)模實(shí)施階段。相比常規(guī)變電站，智能變電站二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和技術(shù)形態(tài)發(fā)生了革命性的變革。智能變電站二次回路由少量的光纖代替了大量的光纜。全站配置信息由SCD 文件承載，SCD 等配置文件作為各單位開展工作的惟一接口，其正確性、一致性的保障等問題直接影響到各環(huán)節(jié)工作的開展。

智能變電站在調(diào)試、運(yùn)維、檢修過程高度依賴SCD 配置文件，目前建設(shè)過程中SCD 文件在調(diào)試階段修改頻繁，版本管理混亂，同時(shí)由于該文件靠人工很難閱讀和理解，也給現(xiàn)場工作帶來極大的不便和風(fēng)險(xiǎn)。本文針對(duì)智能變電站配置文件管控方法進(jìn)行研究，通過統(tǒng)一文件管理、嚴(yán)控作業(yè)流程、落實(shí)管理規(guī)定、強(qiáng)化作業(yè)支撐工具等措施，最大限度地保證了SCD 等配置文件的安全性、完整性和一致性，協(xié)同各業(yè)務(wù)單位嚴(yán)格流程化作業(yè)，從而保障和提升智能變電站安全運(yùn)行水平，降低智能變電站全壽命周期內(nèi)的維護(hù)成本，極大地提高企業(yè)效益[1]。

1 業(yè)務(wù)建模方法

業(yè)務(wù)建模包含業(yè)務(wù)流程建模、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元建模、組織機(jī)構(gòu)建模。業(yè)務(wù)流程建模區(qū)分業(yè)務(wù)流與工作流，業(yè)務(wù)的參與者是組織，而具體工作的參與者是人和自動(dòng)化比對(duì)、檢測工具；關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)流與工作流，業(yè)務(wù)流程體現(xiàn)組織之間的業(yè)務(wù)交互，工作流程是組織內(nèi)部人員的協(xié)同工作過程。一個(gè)業(yè)務(wù)包含一個(gè)或多個(gè)工作流程，所有的工作流程結(jié)束后，該業(yè)務(wù)也自動(dòng)完成；關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元，每個(gè)業(yè)務(wù)擁有一個(gè)或多個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元的輸入，輸出且僅輸出一個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元；業(yè)務(wù)流程模型中的業(yè)務(wù)與具體的組織無關(guān)，業(yè)務(wù)的參與組織在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)綁定；依據(jù)組織結(jié)構(gòu)，業(yè)務(wù)流程應(yīng)該層次化建模，第一層業(yè)務(wù)流程與組織對(duì)應(yīng)，第二層業(yè)務(wù)流程與部門對(duì)應(yīng)，以此類推。

將電力公司電網(wǎng)各部門在系統(tǒng)中進(jìn)行組織機(jī)構(gòu)的統(tǒng)一建模，國網(wǎng)電力公司調(diào)度控制中心、電力公司電力科學(xué)研究院、電力檢修公司、各個(gè)地市調(diào)度控制中心、各個(gè)地市檢修公司統(tǒng)一進(jìn)行組織機(jī)構(gòu)建模整合業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)各參與單位統(tǒng)一作業(yè)平臺(tái)、數(shù)據(jù)共享。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

基于智能變電站驗(yàn)收、運(yùn)維檢修業(yè)務(wù)進(jìn)行業(yè)務(wù)流程建模、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元建模、組織機(jī)構(gòu)建模，關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)流與工作流實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)，數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)整合保證智能變電站SCD 等配置文件的正確性、惟一性、一致性、完整性。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 SCD 為核心的配置文件審批歸檔管控方法

圖1 配置文件架構(gòu)及操作流程

以SCD 為核心的配置文件審批歸檔流程管控，采用簽入、簽出機(jī)制防止多人同時(shí)修改SCD 文件時(shí)產(chǎn)生沖突，涉及SCD 文件變更時(shí)，在變更前執(zhí)行簽出，變更完成后執(zhí)行簽入，確保SCD 文件惟一性。智能站驗(yàn)收時(shí)，區(qū)域內(nèi)各個(gè)地市檢修公司一線班組 人員負(fù)責(zé)將建設(shè)單位移交的資料簽入到系統(tǒng)中，資料簽入后校核單位進(jìn)行校核，確保資料的完整性和準(zhǔn)確性，校核單位校核無誤后系統(tǒng)將業(yè)務(wù)自動(dòng)流轉(zhuǎn)到電力科學(xué)研究院進(jìn)行審核，電力科學(xué)研究院通過系統(tǒng)中的SCD 檢測、SCD 可視化、差異化比對(duì)、圖紙?jiān)诰€預(yù)覽等工具實(shí)現(xiàn)智能變電站資料的專業(yè)性 審核。

SCD 與CID 一致性檢測等服務(wù)嵌入CID 管理模塊。裝置顯示CID 文件的版本信息、與裝置軟件版本的匹配信息和過程層配置CRC 校驗(yàn)碼。SCD 與CID 一致性校驗(yàn)功能主要比對(duì)SCD 文件中某智能裝置與該裝置CID 文件的差異。校驗(yàn)的內(nèi)容包括：SCD文件中數(shù)據(jù)類型模板其中包含CID 文件中定義的全部數(shù)據(jù)類型；SCD 文件中通信節(jié)點(diǎn) 下指定 IED 訪問點(diǎn)的內(nèi)容、的內(nèi)容（包括實(shí)例化配置DOI/DAI/SDI 和虛端子配置信息等）應(yīng)與CID文件中對(duì)應(yīng)的內(nèi)容應(yīng)保持一致；控制塊的差異展示兩側(cè)文件控制塊的詳細(xì)對(duì)比：包括控制塊名稱、控制塊類型、數(shù)據(jù)集等；虛信號(hào)的差異展示兩側(cè)文件虛信號(hào)的詳細(xì)對(duì)比：包括信號(hào)簡稱和信號(hào)路徑[2-3]。

3.2 基于CRC 校驗(yàn)碼的ICD 入網(wǎng)檢測管控

1）建立ICD 入網(wǎng)檢測審批管控流程。各個(gè)廠家按照中國電科院和開普實(shí)驗(yàn)室檢測通過的裝置型號(hào)和ICD 模型文件提交裝置型號(hào)和ICD 模型文件，發(fā)起ICD 入網(wǎng)審核流程。由電力公司調(diào)度控制中心進(jìn)行統(tǒng)一歸口管理，檢測審核通過后統(tǒng)一入庫使用，保證版本的準(zhǔn)確性。入庫的文件至少要包含裝置型號(hào)、生產(chǎn)廠家、適用范圍、裝置程序版本、裝置程序校驗(yàn)碼、裝置說明書等內(nèi)容，使得電力公司新建智能變電站和改擴(kuò)建站的ICD 模型文件可以在電力公司大規(guī)模使用和查詢，大大提高電力公司智能變電站標(biāo)準(zhǔn)化程度，減小安全隱患。

2）基于中國電科院檢測規(guī)則生成CRC 校驗(yàn)碼管控ICD 文件。ICD 國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)庫依托中國電科院與開普實(shí)驗(yàn)室檢測通過的ICD 模型文件建立，與中國電科院發(fā)布的公告《中國電科院關(guān)于國家電網(wǎng)公司2013年—2014年繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置專業(yè)檢測合格產(chǎn)品的報(bào)告（中電科〔2015〕39 號(hào)）》保持一致。各個(gè)廠家對(duì)ICD 文件的版本管理混亂，調(diào)試過程中會(huì)隨意更改文件內(nèi)容，為管控各個(gè)廠家不同版本的ICD 文件，系統(tǒng)采用CRC 校驗(yàn)碼功能，即上傳到系統(tǒng)中的ICD 文件自動(dòng)生成惟一性的CRC校驗(yàn)碼與中國電科院檢測通過的CRC 校驗(yàn)碼自動(dòng)進(jìn)行比對(duì)，生成比對(duì)結(jié)果，自動(dòng)校核文件內(nèi)容，管控各個(gè)廠家的版本[4]。

3）ICD 標(biāo)準(zhǔn)庫建設(shè)配置文件歸檔流程。基于業(yè)務(wù)建模的智能變電站配置文件管控系統(tǒng)的建設(shè)中，通過以廠家為責(zé)任主體建設(shè)了ICD 標(biāo)準(zhǔn)庫，為國網(wǎng)電力公司各業(yè)務(wù)單位在智能變電站配置文件審批歸檔流程提供了強(qiáng)有力的支撐。

3.3 基于簽入簽出機(jī)制的文件變更管控方法

實(shí)際應(yīng)用中，凡是涉及SCD 文件的變更操作，變更前需要在智能變電站配置文件管控系統(tǒng)中執(zhí)行簽出，配置文件管控系統(tǒng)自動(dòng)將已經(jīng)簽出的SCD 版本鎖定，不允許執(zhí)行簽出及相關(guān)屬性的編輯操作，直至SCD 變更完成后由簽出SCD 文件的人員在配置文件管控系統(tǒng)中執(zhí)行簽入，簽入同時(shí)將鎖定的變電站解鎖，形成SCD 文件新版本，進(jìn)行流程化審核歸檔，以確保SCD 文件惟一性。

簽入SCD 文件時(shí)，配置文件管控系統(tǒng)執(zhí)行SCD文件的檢查和校核工作，無誤后才能設(shè)為簽入成功，同時(shí)提交配置文件一致性保證書，管控系統(tǒng)保存配置一致性保證書的掃描件或照片，并執(zhí)行各裝置及全站虛端子CRC 校驗(yàn)碼的正確性復(fù)算校核。

3.4 基于圖形化的SCD 可視化和差異化比對(duì)

SCD 文件由變電站配置語言（SCL）描述，無法直觀展示全站配置信息，增加了設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn)維、檢修及改擴(kuò)建的工作難度。由于SCD 等配置文件是機(jī)器語言，現(xiàn)場運(yùn)維人員無法直接閱讀和修改編輯等操作，為此基于圖形化進(jìn)行了SCD 的可視化展示[5]。

SCD 文件圖形化展示。將SCD 信息分為信息流圖、虛回路圖、虛端子圖三個(gè)層次進(jìn)行展示；信息流圖展示IED 與其他IED 之間的互操作關(guān)系；虛回路圖展示兩個(gè)IED 間的虛回路信息；虛端子圖展示IED 中的虛端子信息。不同SCD 文件差異圖形化展示，將差異也分為差異信息流圖與差異虛回路圖以及差異虛端子圖三個(gè)層次進(jìn)行展示。根據(jù)當(dāng)前主IED 從資源中獲取所有相關(guān)的IED 列表，并根據(jù)輸入、輸出信號(hào)進(jìn)行分類。虛回路圖的主要作用是顯示主IED 裝置與其某個(gè)從IED 裝置之間經(jīng)過特定控制塊的連接關(guān)系。根據(jù)當(dāng)前主從IED 取得兩裝置間的虛回路列表，根據(jù)主虛端子名稱對(duì)其進(jìn)行排序后進(jìn)行繪制主、從虛端子圖元。端子排圖的主要作用是描述IED 裝置下的端子構(gòu)成及外部連接關(guān)系。

4 結(jié)論

本文針對(duì)目前智能變電站建設(shè)運(yùn)維中的問題，提出一種基于業(yè)務(wù)建模的智能變電站配置文件管控的方法，以業(yè)務(wù)流程建模為中心，關(guān)注端到端的業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)為基本原則，推動(dòng)基于業(yè)務(wù)建模的智能變電站配置文件管控系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了智能變電站配置文件的管控。從試點(diǎn)建設(shè)情況來看，管控系統(tǒng)能夠有效保證SCD 等配置文件的安全性、完整性、一致性，提升智能變電站技安全運(yùn)行水平。

[1] 國家電網(wǎng)公司.DW383—2009 智能變電站技術(shù)導(dǎo)則[S].

[2] 國家電網(wǎng)公司.DW 1396—2012 工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型[S].

[3] 馮進(jìn),丁博,史殿習(xí),等.XML 解析技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué),2009(2): 120-124.

[4] 中國電科院關(guān)于國家電網(wǎng)公司2013—2014年繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置專業(yè)檢測合格產(chǎn)品的報(bào)告(中電科〔2015〕39 號(hào)).

[5] 郭健生,吳文宣,王云茂,等.基于TinyXML 的智能變電站SCD 文件的解析[J].電力與電工,2011(3): 7-10.