基于設計規范的智能變電站SCD文件規范性檢查

吳恒福，竇會光，向前，馬揚名

（1.北京博電新力電氣股份有限公司，北京 100098；2.遼寧省送變電工程公司，遼寧 沈陽 110021）

基于設計規范的智能變電站SCD文件規范性檢查

吳恒福1，竇會光2，向前1，馬揚名1

（1.北京博電新力電氣股份有限公司，北京 100098；2.遼寧省送變電工程公司，遼寧 沈陽 110021）

在我國智能變電站工程建設中，從嚴格執行設計規范出發，提出了基于設計規范的SCD文件檢查方法。該方法可實現控制塊連線、虛端子連線、控制塊參數、數據集參數檢查，很好的保證了SCD文件中IED設備之間互聯互通模型的規范性及正確性。

智能變電站；SCD文件；電氣間隔；虛端子；標準信息庫；數據模型

智能變電站與傳統變電站相比出現了很多新的技術和變化，尤其是過程層數字化、通信網絡化及標準化、信息模型化。這些技術及變化影響到了智能變電站的設計、工程實施和運行維護等多個環節，使得傳統的測試手段及設備不能滿足智能變電站及其設備的測試需要。

智能變電站二次系統信息由模擬量向數字量的轉變給變電站二次系統的設計、調試、運行管理和維護帶來了巨大的變革，圖紙不再是變電站二次系統調試最重要的資料，取而代之的是變電站配置描述（SCD）文件，智能變電站二次系統的所有調試工作都將圍繞該配置文件展開。

文中立足于工程實際出發，面對工程實施過程由于SCD文件的頻繁升級導致的裝置實例化頻繁變更新，繼而導致的調試工作的重復性開展、增加調試工程師的調試工作量、拖延智能站調試及建設周期、這一智能站建設過程中普遍存在的問題，提出了在對IED裝置下載配置之前，首先對SCD文件依據IEC61850-6、IEC61850-7-3和IEC6150-7-4等61850標準及Q/GDW 1161、Q/GDW 1175等設計標準及Q/ GDW 396標準進行擴展檢查，繼而減少裝置實例化頻繁更新，避免調試工作的重復開展。依據IEC61850標準的SCD文件規范性檢測已有相關技術文獻及實現方案，但基于Q/GDW1161、Q/GDW 1175設計標準進行SCD文件規范性檢測，在國內外尚無相關技術方案。

目前已有相關文獻及技術則主要依據IEC61850標準的SCD文件的語法和對象模型正確性檢查，可以檢查出一定的語法及模型的錯誤問題，有一定的工程意義和效果［1-2］。但實際工程應用中，則發現由于語法和模型檢查的內容太過嚴苛，繼而導致檢查出錯很多，多數以上錯誤不會對實際工程實施有重要影響，而現場電氣人員所重點關注的二次回路接線、端子連線信息等最主要信息則沒有被檢查到，這些錯誤正是變電站安全、可靠運行的關鍵技術環節。因此，本文則通過對SCD文件某些特征的發掘，并將其有效利用，實現了基于設計規范的SCD檢查方案，主要可用于檢測SCD文件中的控制塊連線、虛端子連線等是否與現有設計規范一致，以及影響互聯互通的控制塊參數、數據集參數的正確性，繼而抓住了SCD文件規范性檢查的核心內容，為變電站的可靠、安全運行提供了很好的技術保證。

1 解析SCD文件

依據《DL/T 860電力自動化通訊網絡和系統》系列標準中《DL/T 860.6電力自動化通訊網絡和系統第6部分：與智能電子設備有關的變電站內通訊配置描述語言》中提出的SCL對象模型、SCL語言、SCL語法元素對SCD文件中的IED設備進行應用模型解析［3］。SCL對象模型見圖1。

解析到的IED（智能電子設備）應用模型主要包含以下應用信息：

1）IED設備的基本參數，包活IED設備的設備名稱、ID、制造廠家等。

2）IED設備的GOOSE控制塊通訊參數、GOOSE輸出、輸入虛端子。

3）IED設備的SMV控制塊通訊參數、SMV的輸入、輸出虛端子。

2 建立設備列表

所需建立的設備列表為樹狀列表，該樹狀列表分為五級，即：電壓等級、間隔類型、間隔、A或B套設備、IED設備。

該列表建立所需的信息來源于SCD文件中IED部分各IED設備的＜IED Name＞，并依據表1對IED Name每位代碼的含義進行解讀，繼而可建立起分級的設備列表。

圖1 SCL對象模型Fig.1 The SCL object model

表1 IED設備命名規則Tab.1 IED equipment naming rules

按上述規律建立起的樹狀設備列表，見圖4軟件實現后實際效果所示。

3 控制塊連線及虛端子規范性檢查

3.1 實施步驟

以電氣間隔為基本對象，對該間隔內的各IED設備所有輸入信號的控制塊連線、虛端子連線進行規范性檢查。

檢查的操作流程如圖2所示。

圖2 檢查的操作流程Fig.2 Check operation flow

1）在加載并解析SCD文件過程中，按SCD文件中IED設備的命名規則，梳理出該SCD文件中不同電壓等級、不同的電氣間隔所含有的所有IED設備。

2）選中某一需要檢查的電氣間隔。

3）程序遍歷該電氣間隔中第N個IED設備。

4）以當前IED設備的＜IED Name＞配置標準信息庫（標準信息庫的數據模型見圖3），獲取該IED設備所必須具備的所有輸入信號控制塊連線表（即標準信息庫的數據模型的第二列信息），并依據此表判定該IED設備的哪些輸入控制塊連線需要被檢查［4］。

對2個IED設備之間某一控制塊連線的存在性檢查依據則為：判定該IED設備的＜Inputs＞中，是否至少含有一個由對應IED提供的采樣值（或GOOSE）的虛端子輸入信號。如存在，則判定控制塊連線存在；如不存在，則給出相應控制塊連線缺失的錯誤告警信息。

5）以當前IED設備的＜IED Name＞配置標準信息庫（標準信息庫的數據模型見圖3），獲取該IED設備某一控制塊連線所對應的所有虛端子（即標準信息庫的數據模型的第三列信息），并依據此表判定該IED設備的某一控制塊連線的哪些輸入虛端子需要被檢查其存在性。

圖3 標準信息庫的數據模型Fig.3 Standard information database data model

在1）中解析完各IED設備的應用模型，即可獲取該IED設備的所有采樣值、GOOSE輸入、輸出信號的虛端子描述信息。在當前選中的IED設備的采樣值所有輸入虛端子范圍內，按標準信息庫中數據模型的第三列中的通道描述關鍵字逐個判定某一采樣值虛端子是否存在；在當前選中的IED設備的GOOSE所有輸入虛端子范圍內，按標準信息庫中數據模型的第三列中的通道描述關鍵字逐個判定某一GOOSE虛端子是否存在。如存在，則判定虛端子連線存在；如不存在，則給出相應虛端子缺失的錯誤告警信息。

以此規律，對該IED設備的所有控制塊連線對應的所有虛端子進行完全的檢查。

6）程序遍歷并檢查該電氣間隔中第N+1個IED設備，并執行步驟4）、步驟5）。

7）遍歷完該間隔內所有IED設備。

8）導出Excel格式的規范性檢查報告，檢測結束。

注：圖3中的N、M代表數字0到9，信息匹配時對NN、MM代表的數字可以忽視。不做為信息匹配的依據。

3.2 動態標準庫技術

基于智能變電站技術尚處于發展和完善階段，同時某些工程在實施過程中的多樣性，故在實現本文提到的方法時，可以以XML文件的格式將圖3提到的標準信息庫的數據模型建立成動態的模板文件，這樣軟件就可以依據該動態模板文件作為檢查依據進行控制塊連線、虛端子連線的檢查。這樣帶來的好處就是，如果具體工程技術上或設計規范上有任何的變化和更新，則無需修改程序源代碼，只需修改該動態模板的部分內容即可。這樣既便于軟件后期的維護，又可更好的提高軟件適用性。

4 控制塊參數及數據集參數檢查

GOOSE控制塊：

GOOSE的APPID范圍不再0000到3FFF之間

GOOSE的APPID不是4位十六進制的數

GOOSE的MAC地址是不唯一

GOOSE的APPID是不唯一

SV控制塊：

SV的APPID范圍不再4000到7FFF之間

SV的APPID不是4位十六進制的數

SV的MAC地址是不唯一

SV的APPID是不唯一

數據集檢查：

保護裝置的額定延時通道是否存在

保護電流是否滿足雙AD

保護電壓是否滿足雙AD

位置接點數據類型是否為雙位置

數據集中數據類型的引用是否有效

軟件實際效果如圖4所示。

圖4 軟件實際效果Fig.4 Software actual effect

5 結論

基于《DL/T 860變電站通信網絡和系統》、《Q/GDW 441智能變電站繼電保護技術規范》、《Q/GDW 396 IEC61850工程繼電保護應用模型》、《Q/GDW 1161線路保護及輔助裝置標準化設計規范》、《Q/GDW 1175變壓器、高壓并聯電抗器和母線保護及輔助裝置標準化設計規范》等標準，本文提出了一種基于規范的SCD規范性檢查的方法。該方法可從模型規范性、數據集引用有效性、參數唯一性、虛擬二次回路接線的正確性等幾個方面對SCD文件進行檢查并生成檢測報告，保證了SCD文件的正確性，也最大限度的減少了現場環境下SCD文件的頻繁變更新導致的調試工作無序、重復開展等問題。

［1］劉磊，趙文沛.智能變電站SCD文件的解析、校驗及比對技術［J］.河南科技，2014（8）：84-86.

LIU Lei，ZHAO Wenpei.SCD file parsing intelligent substation、Calibration and alignment techniques［J］.Henan Science and Technology，2014（8）：84-86（in Chinese）.

［2］孫一民，劉宏君，姜健寧，等.智能變電站SCD文件管控策略完備性分析［J］.電力系統自動化，2004（16）：105-109.

SUN Yiming，LIU Hongjun，JIANG Jianning，et al.Intelligent substation SCD file management and control strategies completeness analysis［J］.Automation of Electric Power Systems，2014（16）：105-109（in Chinese）.

［3］劉芳，肖鐵軍.XML應用基石：XML解析技術［J］.計算機工程與設計，2005（26）：2823-2829.

LIU Fang，XIAO Tiejun.XML applications foundation：XML parser［J］.Computer Engineering and Design，2005（26）：2823-2829（in Chinese）.

［4］王艷清，王云維.監控文本文件內容變化的文本比較算法［J］.計算機應用，2010（30）：131-134.

WANG Yanqing，WANG Yunwei.Text comparison algorithm for detecting content change in text files［J］.Journal of Computer Application，2010（30）：131-134（in Chinese）.

（編輯 黃晶）

The SCD File Check Method Based on Design Specification of Smart Substation

WU Hengfu1，DOU Huiguang2，XIANG Qian1，MA Yangming1
（1.Beijing PONOVO Power Co.，Ltd.，Beijing 100098，China；2.Liaoning Electricity Transmission&Transformation Engineering Company，Shenyang 110021，Liaoning，China）

Starting from the strict implementation of the design specification in China，this paper proposes a SCD file check method based on design specification in smart substation construction.The method can realize control block connection，virtual terminal connection，control block parameters，data set parameter checking，which can ensure a good standardization and correctness of interconnection model among IED devices in the SCD file.

substationconfigurationdescriptionsfile（SCD）；electrical interval；virtual terminal；data model of standard information database

1674-3814（2015）04-0084-05

TM411+.4

A

2014-11-29。

吳恒福（1984—），男，本科，工程師，研究方向為繼電保護及其測試技術、電力系統建模及仿真；

竇會光（1973—），男，高級工程師，從事智能變電站、繼電保護專業技術管理工作；

向前（1964—），男，高級工程師，研究方向微機繼電保護測試儀的開發；

馬揚名（1980—），男，工程師，從事軟件技術工作。