智能變電站SCD配置文件“即插即用”實(shí)現(xiàn)方案研究

孫廣強(qiáng)，張曉慧（河南省電力勘測設(shè)計院，河南　鄭州　450007）

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智能變電站SCD配置文件“即插即用”實(shí)現(xiàn)方案研究

孫廣強(qiáng)，張曉慧（河南省電力勘測設(shè)計院，河南鄭州450007）

針對擴(kuò)建工程SCD修改帶來的問題，提出了SCD文件模塊化設(shè)計方法，在一期工程時就按照最終規(guī)模進(jìn)行模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的全站最終規(guī)模SCD文件設(shè)計，并與一期SCD同步驗(yàn)證，從而將擴(kuò)建時SCD的增加內(nèi)容設(shè)計變?yōu)闇p模塊設(shè)計，具備已驗(yàn)證、標(biāo)準(zhǔn)化、可對比的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)擴(kuò)建設(shè)備的即插即用。

智能變電站；SCD文件；即插即用

1　概述

SCD文件是智能變電站的全站配置文件，包含了智能變電站的全部信息。它采用XML語言描述格式，描述了智能變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、所有IED的實(shí)例配置信息、通信訪問點(diǎn)的位置及地址和所有IED間虛端子互連信息等。SCD文件是全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源。

智能變電站整個二次系統(tǒng)涵蓋在變電站配置描述文件SCD（substation configuration description）中，以往常規(guī)綜合自動化系統(tǒng) IED（智能電子設(shè)備）基于端子二次連接關(guān)系，演變?yōu)榛贕OOSE數(shù)據(jù)包的虛端子/虛回路對應(yīng)關(guān)系。由此，SCD成為二次系統(tǒng)關(guān)鍵，二次系統(tǒng)成為黑匣子，這對智能變電站的二次運(yùn)行管理帶來了新的挑戰(zhàn)。

目前工程中生成SCD文件的方法一般是廠家提供裝置ICD文件，設(shè)計單位按照實(shí)現(xiàn)二次功能所需要的信息交互制作虛端子接線表，集成商根據(jù)全站所有設(shè)備的虛端子信息組態(tài)為SCD文件，再由SCD文件導(dǎo)出各裝置的CID文件下裝至各二次物理設(shè)備，實(shí)現(xiàn)二次功能。而按照傳統(tǒng)的先施工、后調(diào)試的建設(shè)步驟，以往工程中的SCD文件都是裝置圖紙就緒并完成光纜、電纜等后，才開始設(shè)計，并在現(xiàn)場調(diào)試中反復(fù)驗(yàn)證。由于各個廠家裝置建模的ICD文件不一致，信號描述不一致，屬性說明差異等原因，不同工程或同一工程不同期、不同間隔虛端子接線表和SCD文件差異也較大，同時，進(jìn)行智能變電站間隔擴(kuò)建或IED裝置升級時，有時不得不采取全站停電或模擬搭建完整站方案進(jìn)行SCD驗(yàn)證試驗(yàn)。這些原因使得SCD文件的配置成為一項繁瑣、耗時較長、且給擴(kuò)建工程帶來較大困難的工作。

本文所研究的SCD配置文件的“即插即用”正是為了解決這些問題，使SCD文件配置成為一項工廠化預(yù)制式的工作，實(shí)現(xiàn)本期設(shè)備邏輯功能的即插即用；并利用模塊化的理念，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)建工程相關(guān)設(shè)備的即插即用，避免重復(fù)繁瑣的反復(fù)驗(yàn)證。

2　SCD標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)本期即插即用

要實(shí)現(xiàn)SCD配置文件的即插即用，標(biāo)準(zhǔn)化是基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)化包括幾個方面：二次功能配置標(biāo)準(zhǔn)化、一二次設(shè)備連接標(biāo)準(zhǔn)化、ICD文件模型標(biāo)準(zhǔn)化。

2.1二次功能配置標(biāo)準(zhǔn)化

不同變電站或同一變電站相同的主接線形式與設(shè)備配置下，其功能應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)化，具備可移植性的。標(biāo)準(zhǔn)化功能下變電站內(nèi)同一類型各間隔的配置信息是基本一致的，可以模塊化擴(kuò)展和復(fù)制。功能配置一體化的基礎(chǔ)是通用設(shè)計方案，按照通用設(shè)計方案同一電壓等級，類似接線形式的變電站其功能配置也基本是相同的。

2.2ICD文件模型標(biāo)準(zhǔn)化

ICD文件是二次裝置IED的能力描述文件，規(guī)定了裝置與外界交互信息的數(shù)據(jù)集、信號內(nèi)容等。

ICD文件（IED能力描述文件）是智能化變電站所有工作的基礎(chǔ)，該文件的質(zhì)量直接關(guān)系到工程實(shí)施的質(zhì)量和工作量。標(biāo)準(zhǔn)化了的ICD文件可使本來需要花費(fèi)大量時間來配置的工作通過軟件來直接實(shí)現(xiàn)，大大節(jié)省了工作時間也保證了工作質(zhì)量；標(biāo)準(zhǔn)化了的ICD文件其中文描述可直接用于后臺信息描述，也保證了后臺信息描述的標(biāo)準(zhǔn)化；標(biāo)準(zhǔn)化了的ICD文件對裝置結(jié)構(gòu)表達(dá)更明確，更利于對裝置功能的分析和問題的查找。ICD文件的標(biāo)準(zhǔn)化能夠使得不同廠家的模型文件具備一致性，可互換，是即插即用的基礎(chǔ)。

工程實(shí)際對ICD文件的使用過程中發(fā)現(xiàn)有些廠家會對同一個信息多次定義，另外，重復(fù)存在的信息因?yàn)槊Q基本一致有時很難區(qū)分兩者分別來自哪個數(shù)據(jù)集，經(jīng)常會出現(xiàn)錯誤管理數(shù)據(jù)信息的情況。因此建議對ICD文件的檢查要包括信息重復(fù)反應(yīng)的問題。

2.3一二次設(shè)備連接標(biāo)準(zhǔn)化

由ICD文件和虛端子表的標(biāo)準(zhǔn)化，二次設(shè)備之間的信息通信可以預(yù)先建立，但由于一次設(shè)備的多樣性、不易統(tǒng)一，一二次設(shè)備之間的連接也需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

一二次設(shè)備之間的連接主要是一次開關(guān)刀閘和智能終端之間的信號聯(lián)系，以及作為一二次接口設(shè)備的智能終端和間隔層設(shè)備之間的信號聯(lián)系。

在建立了這樣的一二次接線標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化對應(yīng)關(guān)系之后，即使尚未進(jìn)行設(shè)計和接線，每個智能終端的開入，也即ICD文件中的點(diǎn)位所對應(yīng)的內(nèi)容就已經(jīng)明確了，與保護(hù)裝置類似的，智能終端的虛端子表也實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。

2.4SCD配置文件的工廠預(yù)制

基于以上論述，變電站內(nèi)所有設(shè)備的虛端子表、信號點(diǎn)位不受設(shè)備訂貨的制約。一二次設(shè)備連接直接按照標(biāo)準(zhǔn)化虛端子配置。這樣就可以由設(shè)計單位在集成商、一次設(shè)備廠家確定之前就進(jìn)行SCD文件的預(yù)制。待各廠家確定后，即可將SCD文件導(dǎo)出的CID（裝置配置文件）下裝到各個同型號設(shè)備中進(jìn)行聯(lián)調(diào)、驗(yàn)證，通過驗(yàn)證適配后，發(fā)往現(xiàn)場的各二次設(shè)備均為已經(jīng)下裝了CID的可用設(shè)備，在現(xiàn)場安裝、連接后即可實(shí)現(xiàn)其功能，實(shí)現(xiàn)即插即用。

3　SCD模塊化實(shí)現(xiàn)擴(kuò)建即插即用

3.1SCD配置文件模塊化構(gòu)想

對于擴(kuò)建工程，還需要對SCD文件按照新建設(shè)規(guī)模和內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)充，對相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行修改，重新調(diào)試，并下裝新配置文件，較為繁瑣，且對新的SCD文件還需重新驗(yàn)證。針對這樣的問題，可以采用SCD模塊化的方法來改變擴(kuò)建工程面臨的問題。

現(xiàn)有的SCD配置中一般是根據(jù)本期規(guī)模進(jìn)行配置，到擴(kuò)建時再根據(jù)擴(kuò)建內(nèi)容來擴(kuò)充修改SCD文件，擴(kuò)充、修改的內(nèi)容是未經(jīng)過測試的，且擴(kuò)建工程牽涉到多個公用設(shè)備，均需重新配置、調(diào)試，進(jìn)而影響了正常的帶電間隔。SCD模塊化思路則為初期配置時就按照全站最終規(guī)模來設(shè)計SCD文件，當(dāng)然這樣的預(yù)先設(shè)計是以設(shè)備功能、裝置配置文件和接線標(biāo)準(zhǔn)化為前提的。在標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)上進(jìn)行的預(yù)先設(shè)計可以不受本期規(guī)模限制，按照全站最終規(guī)模展開。

3.2模塊化實(shí)現(xiàn)擴(kuò)建工程的即插即用

按照上述模塊化配置方案從一開始就形成的是一個完整的SCD文件，應(yīng)用時根據(jù)本期規(guī)模將不存在的間隔模塊刪去，并將公用設(shè)備模塊的可用間隔調(diào)整為本期對應(yīng)間隔。

在擴(kuò)建工程時，取出最終規(guī)模SCD，刪除擴(kuò)建后不存在的模塊，并重新調(diào)整公用設(shè)備模塊連線各間隔的有效/無效屬性。這樣形成新的SCD文件，并進(jìn)行CID文件的導(dǎo)出。按照新的CID下裝；擴(kuò)建涉及設(shè)備的CID則可以和前期該裝置的CID對比，驗(yàn)證本期新增功能正確，然后進(jìn)行下裝；無關(guān)設(shè)備即無影響的前期間隔，將CID文件與前期比對后是一致，無修改的，則不需要對該設(shè)備進(jìn)行操作。

需要重新下裝的擴(kuò)建設(shè)備、擴(kuò)建涉及設(shè)備實(shí)際上就對應(yīng)了SCD完整設(shè)計期間的間隔模塊和公用設(shè)備模塊。采用這樣的減模塊方案進(jìn)行擴(kuò)建站設(shè)計，相對目前的修改增加內(nèi)容設(shè)計方案來說主要優(yōu)點(diǎn)是：

（1）保證不同期工程設(shè)備功能的標(biāo)準(zhǔn)化和一致性；

（2）全站SCD已經(jīng)在一期進(jìn)行過驗(yàn)證測試，擴(kuò)建時只涉及功能修改，避免出現(xiàn)其他的語法邏輯問題；

（3）導(dǎo)出CID文件可以和前期對比，驗(yàn)證擴(kuò)建內(nèi)容；

（4）在標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)上導(dǎo)出的CID文件前期已經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用，可快速實(shí)現(xiàn)擴(kuò)建工程設(shè)備的即插即用。

4　結(jié)論

二次功能配置標(biāo)準(zhǔn)化、一二次設(shè)備連接標(biāo)準(zhǔn)化、ICD文件模型標(biāo)準(zhǔn)化，是SCD文件即插即用的基礎(chǔ)。在上述標(biāo)準(zhǔn)化的前提下，可由設(shè)計單位在集成商、一次設(shè)備廠家確定之前就進(jìn)行SCD文件的預(yù)制。提前聯(lián)調(diào)驗(yàn)證，然后在工廠內(nèi)設(shè)備預(yù)制階段就將導(dǎo)出的CID下裝到各個設(shè)備，在現(xiàn)場安裝、連接后即可實(shí)現(xiàn)其功能，實(shí)現(xiàn)即插即用。

針對擴(kuò)建工程SCD修改帶來的問題，提出了SCD文件模塊化設(shè)計方法，分為間隔模塊和公用模塊。在一期工程時就按照最終規(guī)模進(jìn)行模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的全站最終規(guī)模SCD文件設(shè)計，并與一期SCD同步驗(yàn)證，從而將擴(kuò)建時SCD的增加內(nèi)容設(shè)計變?yōu)闇p模塊設(shè)計，具備已驗(yàn)證、標(biāo)準(zhǔn)化、可對比的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)擴(kuò)建設(shè)備的即插即用。

［1］張亞非，等.智能變電站SCD配置文件圖形化展示方法.中國專利技術(shù).

［2］一種設(shè)備配置方法、配置文件生成方法及配置系統(tǒng).專利技術(shù).

張曉慧（1983-），女，高級工程師，研究生，主要從事變電站電氣設(shè)計工作。

TM76

A

2095-2066（2016）12-0077-02

2016-4-8

孫廣強(qiáng)（1985-），男，工程師，研究生，主要從事變電站及發(fā)電廠電氣設(shè)計工作。