智能變電站SCD文件可視化研究

侯偉宏，徐丹露，裘愉濤，吳靖，吳振杰

（1.國網浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310009；2.國網浙江省電力公司臺州供電公司，浙江臺州318000；3.國網浙江省電力公司，杭州310007)

智能變電站SCD文件可視化研究

侯偉宏1，徐丹露2，裘愉濤3，吳靖1，吳振杰1

（1.國網浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310009；2.國網浙江省電力公司臺州供電公司，浙江臺州318000；3.國網浙江省電力公司，杭州310007)

智能變電站SCD文件作為全站唯一的系統配置文件，其正確與否、有無變動直接決定了繼電保護動作的正確性。重點介紹SCD文件架構內容；提出一種通過提取IED裝置的虛擬二次回路連接關系，實現SCD虛擬二次回路的配置描述從分散文本格式到集中圖形化展示的轉變；在擴建工程中為了保證重新配置后的SCD文件內原有IED裝置相關信息沒有發生變化，提出不同版本SCD文件差異性比對的原則及方法。

智能變電站；配置文件；虛回路；可視化；比對

0 引言

SCD（智能變電站系統配置文件）作為全站唯一的系統配置文件，涵蓋了IED（變電站全部智能電子設備）的實例配置、通信參數信息、IED之間的聯系信息以及變電站一次系統結構等配置信息[1-5]。因此，智能變電站SCD文件正確與否、有無變動直接決定了繼電保護動作的正確性。

以500 kV智能變電站為例，全站SCD文件在100 MB左右，用文本介紹的編輯軟件打開將近有200萬行，采用XMLSpy等專用工具查看SCD文件專業性強，要求運維人員具備IEC 61850模型及XML（可擴展標記語言）語法知識，這在現場是很難完全做到的。尤其對擴建工程，需要對竣工保存的SCD文件進行修改，如何保證重新配置后的SCD文件內原有設備虛端子聯系、通信配置等參數沒有發生變化？如果僅僅依靠人工比對來保證，工作量大、效率和可靠性低。

在當前技術條件下，探索一種以圖形化顯示SCD文件內虛回路相關信息，并采用不同版本SCD文件差異性比對的方法，這對保障智能變電站SCD文件配置的正確性、提高現場調試運維效率具有積極的意義。

1 智能變電站SCD文件結構

結構上，智能變電站SCD文件包含5大部分[2，3]，如圖1所示。

（1）Header：主要描述SCL配置文件和版本，包含歷史修訂信息。

圖1 SCD文件結構

（2）Substaion：主要描述全站一次設備及拓撲結構。

（3）Communication：包含過程層網絡、站控層網絡配置，包含IP地址、GOOSE網VLAN劃分及物理地址等。

（4）IED：包含全站IED，以及全部間隔層IED的過程層接口邏輯設備的完整內容。

（5）DataTemplate：包含全站IED的邏輯設備相關的LN與DO及DA的ENUM定義。

從SCD文件中功能模型上分析，配置文件中保護、自動化、高級應用所需要的信息皆包含在同一個文件中，且各部分之間存在耦合。如圖2所示：

（1）“①一次設備模型、②電氣拓撲模型”描述的是變電站主接線信息，一般首先用SSD文件建立，最終保存到SCD文件中。

（2）“③功能拓撲、⑥功能映射”描述的是自動化系統中“四遙”與實際裝置的對應關系，通過“對點”完成。

（3）“④IED模型”描述裝置的詳細IEC 61850模型信息，其中大部分為自動化信息。

（4）“⑤通信拓撲、⑦數據流”描述的是裝置虛端子、虛導線（含GOOSE與SMV）信息，用于支持保護核心功能。

圖2 SCD文件描述的完整信息

2 SCD文件可視化方法

由于SCD文件是依據SCL語言編制而成的XML文件，因此可以在純文本比對方式基礎上，以圖形化方式顯示SCD的內容。以某IED的GOOSE控制塊外部引用為例，根據該引用指定的IEDName與LDInst可找到外部信號所在的IED和邏輯設備LDevice，查找該LDevice下所有DataSet，可找到匹配的數據集條目（LDInst，prefix，LNClass，LNInst，DOName都相同），遍歷該LDevice下的所有GSEControl即可找到關聯該數據的GOOSE控制塊。

具體方法如下：

（1）裝置輸出虛端子。根據標準，裝置的輸出虛端子是利用GOOSE控制塊定義的，GOOSE控制塊定義于G1訪問點的PI1$LN0中，因此按照如下方法提取輸出虛端子：

（a）搜索ICD/CID文件，定位到G1訪問點的PI01$LN0；

（b）遍歷LN0下面的標簽，對于每個GOOSE標簽提取name，desc，dataset，confRev，app ID等元素，記錄為1個虛端子排；

（c）根據dataSet，找到匹配的，并提取每個數據項，并將每個數據項記錄為一個輸出虛端子，記錄其對應的LN.DO.DA；

（d）直至數據項遍歷完；

（e）直至GOOSE控制塊遍歷完。

（2）裝置間虛回路。智能變電站中CID文件中記錄了裝置的虛回路信息，以GOOSE虛回路為例，可采用如下方法提取裝置的虛回路：

（a）搜索SCD/CID文件，找到；

（b）搜索；

（c）遍歷所有；

（d）提取IEDName，LDInst，LNClass，LNInst，doName，daName，prefix等元素，構成1個虛回路；

（e）根據上述虛回路信息，搜索中定義的GOOSE控制塊，找到匹配的GoCB，記錄cbName，goCbRef，datSet，confRev，app ID等信息；

（f）根據匹配的GoCB，再搜索CID文件的< Communication>部分，找到該GoCB的通信信息，記錄mAddr，VLAN-ID，VLAN-PRIORITY等信息；

（g）直至遇到。

至此，找到了該外部引用關聯的是哪個GOOSE控制塊的第幾個數據集條目，裝置間的虛回路由此建立。

按照上述方法，可以確定SCD文件中所有虛端子連接，進而圖形化展示每個IED與其他IED之間的信號聯系，如圖3所示。

圖3 SCD文件可視化

依據虛回路提取方法，可以對SCD文件進行靜態解析，得到IED裝置直接的邏輯虛擬二次回路的連接關系，實現SCD虛擬二次回路配置描述從分散文本格式到集中圖形化展示，回路描述直觀可見，便于二次回路的管理及檢查。

3 不同版本SCD文件差異化比較

智能站投運后基本上都會面臨擴建，這就務必需要對竣工保存的SCD文件進行修改。修改過程如何確保重新配置后的SCD文件原有設備虛端子聯系、通信配置等參數沒有發生變化？迫切需要比對不同版本的SCD文件，當SCD文件變化時，以可視化結果展示變化的保護裝置虛端子和虛回路。

3.1 SCD文件比對項目及同一性判斷依據

考慮到智能變電站比較關注的內容，在對不同版本的SCD文件做對比時，需比對的項目及不同版本的SCD文件同一性判斷依據如下：

（1）IED增加和刪除。IED的name屬性作為IED的全局標識必須是全站唯一的，如果在新文件中發現某個IED的name屬性在舊文件中不存在，該IED應視為新增IED；反之，在舊文件中發現某個IED的name屬性在新文件中不存在，該IED應視為已刪除的IED。

（2）IED參數。IED的描述、設備型號、廠家等參數一般不會影響虛端子連線，可以作為可選的比較項目，默認時不進行比較。

（3）SV控制塊的增加和刪除。新舊文件中同一IED的具有相同smvID的SV控制塊被認為是同一個SV控制塊，通過比較smvID找出每個IED中新增的SV控制塊和已刪除的SV控制塊。

（4）SV控制塊參數。SV控制塊參數包括：APPID，MAC，VLANID，VLAN優先級、配置版本號、ASDU數目、采樣率、控制塊名字、關聯數據集，控制塊描述和數據集描述可作為可選的比較項目。

（5）GOOSE控制塊的增加和刪除。新舊文件中同一IED的具有相同APPID的GOOSE控制塊被認為是同一個控制塊，通過比較APPID找出每個IED中新增的GOOSE控制塊和已刪除的GOOSE控制塊。

（6）GOOSE控制塊參數。應比較的GOOSE控制塊參數包括：APPID，MAC，VLANID，VLAN優先級，配置版本號，MaxTime，MinTime，gocbRef，控制塊名字，關聯數據集，此外，控制塊描述和數據集描述可作為可選的比較項目。

（7）數據集條目的增減和序號的變化。可將數據集條目的參引地址作為標識，找出新增條目和已刪除的條目，也可得到條目序號的改變。

（8）數據集條目的參數。主要是參引對象的數據類型，其他描述性參數可作為可選比較項目，比如LN的描述，DOI的描述等。

（9）數據輸入的增減。根據數據輸入（Inputs節點）的地址，找出新增的數據輸入和已刪除的數據輸入，數據輸入的地址組成為“訪問點/邏輯設備/邏輯節點”。

（10）外部引用的增減和條目序號的改變。新舊文件中同一數據輸入的具有相同內部短地址的外部引用被認為是同一個外部引用，通過比較內部短地址可找出新增條目和已刪除的條目，也可得到條目序號的改變。

（11）外部引用的外部地址。外部地址描述了引用的是哪個IED的SV/GOOSE數據集條目，這對建立虛端子連線至關重要。

3.2 SCD文件比對流程及原理

圖4是SCD文件差異性的比較流程。由圖4所示，在不同版本SCD文件差異性的比較，主要從IED設備層、控制塊層、數據集層等方面進行。圖5顯示了不同版本差異化比較的原理及判斷依據。

圖4 SCD文件差異性比較流程

3.3 SCD圖形化比對

在以圖形化顯示不同SCD文件時，主要從IED設備層、IED關聯圖層、虛端子圖層、虛端子表層4個層次進行比對及顯示比對結果。各種圖標的含義：

圖5 SCD文件差異化比較原理

“+”標示新增項，表示舊文件中不存在而新文件中存在的項目，如新增IED、新增SV/GOOSE控制塊、新增數據集條目等。

“×”標示刪除項，表示舊文件中存在而新文件中不存在的項目，如被刪除的IED、SV/GOOSE控制塊等等。

“|”標示虛連線修改項，表示僅虛端子連線有改變，其他參數沒有改變，如某IED的某個GOOSE發送數據集條目被其他IED引用（即GOOSE輸出虛端子連線）的情況有改變，其他諸如控制塊參數、數據集參數都沒有變化。

“！”標示參數修改項，表示該項自身參數有改變，與之相關的虛連線可能有改變，也可能沒有改變。比如新舊文件中都有IED“CG22002”，但該IED的“GOOSE發送”和“數據輸入”都有變化。

（1）IED設備層比對。IED設備層用于比對2個SCD文件的各IED基本信息，包括IED名稱、描述、生產廠家、設備型號、虛端子CRC校驗碼的差異性，顯示增加或刪除的IED設備，見圖6。

圖6 IED設備比對

（2）關聯圖層比對。關聯圖層用于顯示該IED設備的關聯圖，以選中的IED設備為中心，顯示與其相關聯的IED設備，以圖標的方式表示該IED設備的SMV發送、GOOSE發送、SMV接收、GOOSE接收控制塊的變化情況，見圖7。

圖7 IED設備關聯圖

（3）虛端子圖層比對。虛端子圖層用于顯示發生變化的虛端子，見圖8。

圖8 虛端子圖比對

（4）虛端子表層比對。虛端子表層顯示所選IED設備的SMV發送、GOOSE發送、SMV接收、GOOSE接收等詳細比對信息，包括虛端子的增減、APPID、數據集條目、MAC地址、DOI.DU、外部引用地址的變化等，見圖9。

圖9 虛端子表比對示例

4 結語

智能變電站技術的興起和普及，極大提高了變電站信息化、自動化、互動化水平，但是高度耦合、抽象的網絡信息流也給調試、運行、檢修帶來了嚴峻的挑戰。

在當前技術條件下，探索一種以圖形化顯示SCD文件內虛回路相關信息的方法，將邏輯虛擬二次回路、通信參數等抽象的信息以更為直觀的圖形方式顯示，并實現不同版本SCD文件的差異性比較，對于保障智能變電站SCD文件配置的正確性、提高現場調試運維效率、保證變電站可靠運行具有積極的意義。

[1]Q/GDW 1396-2012 IEC 61850工程繼電保護應用模型[S].2012.

[2]王松，宣曉華，陸承宇.智能變電站配置文件版本管理方法[J]電力系統及其自動化，2013，37（17）∶95-98.

[3]胡道徐，沃建棟．基于IED 61850的智能變電站虛回路體系[J].電力系統自動化，2010，34（17）∶78-82．

[4]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，2014，38（16）∶105 -109．

[5]IEC 61850-6 Communication Networks and Systems in Substation Part 6∶Configuration description language for communication in electricalsubstations related to IEDs[S]. 2009.

（本文編輯：楊勇）

Research on Visualization of Substation Configuration Description File in Intelligent Substation

HOUWeihong1，XU Danlu2，QIU Yutao3，WU Jing1，WU Zhenjie1
（1.State Grid Hangzhou Power Supply Company，Hangzhou 310009，China; 2.State Grid Taizhou Power Supply Company，Taizhou Zhejiang 318000，China; 3.State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310011，China）

As the only system configuration file of the intelligent substation，SCD（substation configuration description）file determines correct relay protection action by its correctness and unchanged status.Firstly，this paper emphasizes the SCD file architecture；Then，it proposes amethod to show the virtual secondary circuits in the SCD file from disperse text format to the graphical display by extracting them from the IED.In order to ensure that the original IED device-related information in the reconfigured SCD file is not changed in expansion project，the paper proposes the principles and methods to compare different SCD files.

intelligent substation；configuration file；virtual circuit；visualization；comparison

TM631

B

1007-1881（2016）01-0010-05

2015-07-02

侯偉宏（1986），男，碩士，工程師，主要研究方向為繼電保護運行維護、智能變電站關鍵技術。