二次安措中虛回路和軟壓板混合可視化和離線校驗技術

張志朋 彭桂喜 卞海波 畢宏圖 蔣 林

（1. 國網天津濱海供電公司，天津 300450；2. 南京五采智電電力科技有限公司，南京 211106）

為了保障智能電網的安全、穩定、經濟運行，在智能變電站建設投運后期，將面臨定期檢修、消缺、技改等工作。作為檢修運維工作中的重要一環，二次安全措施一般可采用投入檢修壓板，退出裝置軟壓板、出口硬壓板以及斷開裝置間的連接光纖等方式，實現檢修裝置（新投運裝置）與運行裝置的安全隔離[1]。

目前，《國家電網公司繼電保護技術發展綱要》將“一鍵式”安措技術研究作為一個重點研究方向，希望實現安全措施的自動生成、自動執行和實時校核[2]。為了更為直觀地顯示壓板狀態信息，需要研究二次虛回路、軟壓板以圖形化呈現的方法。由于虛回路和軟壓板的對應關系需要人工配置，工作量較大，而且容易出錯，因此，圖形化呈現的首要問題就是自動確定虛回路和軟壓板的對應關系。考慮到安全因素，目前國內智能變電站基本都不允許安措用的工業平板電腦與二次智能設備進行通訊，安措在線校核依然沒有實際應用條件[3-4]。

針對這些問題，本文提出了虛回路和軟壓板的自動對應規則以及可行的二次安措離線校核方法。首先研究了虛回路和軟壓板的對應規則和混合可視化方法[9-10]，為離線校核提供直觀的狀態顯示手段。在此基礎上，實現了人工安措操作和安措標準票比對的安措模擬[7-8]，以及自動導航模式的安措校驗這兩種離線功能，為智能變電站二次安全措施的應用和發展提供參考。

1 虛回路和軟壓板混合可視化

智能變電站的標準配置描述文件（substation configuration description, SCD）雖然包含了變電站內的虛回路以及壓板信息，但是沒有二者的對應信息，虛回路與軟壓板對應仍需要人工配置。可將過程層軟壓板分為GOOSE發送軟壓板、GOOSE接收軟壓板、SV軟壓板三種。軟壓板只存在與保護、測控等站控層設備中，根據“六統一”規范GOOSE接收軟壓板只存在于母差及主變保護的失靈回路中。參考相關標準，本文提出了一種可行的虛回路和軟壓板混合可視化方法。

1.1 虛回路可視化

SCD文件中，根據接入點（AccessPoint）的名稱來區分SV鏈路和GOOSE鏈路。若接入點名稱前綴是M，則為SV鏈路；若前綴是G，則是GOOSE鏈路。在 SV過程層以及 GOOSE過程層邏輯設備中，其LN0節點下的Inputs部分，描述了該裝置的接收鏈路信息。通過這些信息，能夠以某個IED為中心，將其所有的鏈路信息全部描述完畢，如圖 1所示。

圖1 設備虛回路示意圖

1.2 軟壓板與虛回路對應原則

國家電網公司企業標準《線路保護及輔助裝置標準化設計規范》[5]以及《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》[6]的附錄中，定義了不同電壓等級下各種IED的SV輸入虛端子表、GOOSE輸入虛端子表以及GOOSE輸出虛端子表。這些虛端子表可以作為軟壓板和虛回路的對應準則。

1）SV鏈路與軟壓板對應原則

一個SV鏈路需要對應一個SV接收軟壓板，虛端子表描述了 SV輸入虛端子信號名稱和軟壓板對應關系。以 3/2斷路器接線線路保護裝置為例，其部分SV輸入虛端子表見表1。

表1 SV輸入虛端子表示意

根據這些對應關系，可以通過 SV輸出鏈路的信號名稱，找到對應的虛端子表并確定軟壓板名稱，然后在數據集中找到對應的軟壓板。通過該種方法找不到的，應設置一個自定義軟壓板。

2）GOOSE輸出鏈路與軟壓板對應原則

在發送設備的描述中當含有“智能終端”、“合并單元”、“合智一體”中的任一關鍵字時，不設置 GOOSE發送軟壓板。對于其他鏈路，按照標準中的虛端子表信息進行軟壓板的設置。以 3/2斷路器接線線路保護裝置為例，其部分 GOOSE輸出虛端子表見表2。

表2 GOOSE輸出虛端子表示意

為了方便，這里沒有采用信號名稱和軟壓板的對應關系，而是采用了“*LN*/DO”的匹配方式，以表2中跳邊斷路器為例，其操作過程如下：

（1）找出所有引用路徑滿足*PTRC*.Tr.*的信號，并按照邏輯節點后綴進行分類；

（2）在數據集中尋找匹配*PTRC*.TrStrp的軟壓板，具有相同邏輯節點后綴的軟壓板即是這些GOOSE輸出信號的軟壓板。

對于有些信號，其引用路徑中的DO與軟壓板引用路徑中的DO不一致，這種情況單獨考慮即可。

3）GOOSE接收鏈路與軟壓板對應原則

接收設備的描述中如果含有“智能終端”、“合并單元”、“合智一體”中的任一關鍵字時，不設置GOOSE接收軟壓板。以220kV電壓等級變壓器保護裝置為例，其部分GOOSE輸入虛端子表見表3。

表3 GOOSE輸入虛端子表示意

參照虛端子表，建立關鍵詞匹配模版，以表 3為例，建立的模版見表4。

表4 GOOSE輸入虛端子與軟壓板關鍵詞示意

匹配時，首先根據信號名稱關鍵詞尋找對應的信號，然后按照軟壓板關鍵詞尋找對應的軟壓板。若信號和軟壓板都能夠找到，則該軟壓板即為該GOOSE輸入信號的接收軟壓板。對于母線保護和變壓器保護設備，當信號描述包含“失靈”關鍵字時，若通過關鍵詞匹配方式沒有找到對應的軟壓板，則應該添加一個自定義GOOSE接收軟壓板。

4）其他處理

有些 SCD文件中的虛端子命名不太規范，對于這些SCD文件，如果僅按照上述3種方式進行匹配操作，就會遺漏掉許多匹配關系。經過對大量SCD文件的測試，發現遺漏的虛端子全部為GOOSE發送或GOOSE接收信號，而且信號的描述都包含“失靈”關鍵字。因此，上述3種匹配方法執行完畢后，對于所有未匹配軟壓板的 GOOSE發送或 GOOSE接收信號，若信號描述包含“失靈”關鍵字，則應設置一個自定義軟壓板。

測試發現，僅通過虛端子表模版進行匹配操作時，對于命名不規范的SCD，將會產生大量自定義軟壓板。針對自定義軟壓板，軟件采取了人工選擇的方式，用戶在虛回路和軟壓板混合視圖中進行手動匹配，在軟壓板數據集中選擇正確的數據。軟件對人工選擇結果進行保存，程序重新打開某個SCD文件時，先前進行人工選擇的結果將會繼續顯示。此外，由于在 SCD文件中，有些軟壓板的描述并不適合在安措校驗中使用，因此，軟壓板的描述可以進行重命名操作，由工作人員填寫合適的描述。

采用這4種方式進行軟壓板和虛回路的映射，通過對多個 SCD文件進行操作，可以發現程序能夠將所有的壓板位置找到，對于命名不規范的情況，程序無法在數據集中找到準確的軟壓板，導致此時出現較多的自定義軟壓板。虛回路和軟壓板混合視圖如圖2所示。

圖2 虛回路和軟壓板混合視圖（局部）

2 檢修安措離線校核技術

檢修安措的離線校核技術可以幫助運行人員提前熟悉檢修工作，通過圖形化的方式展示檢修安措的操作過程，有助于智能變電站檢修工作的效率開展。

2.1 安措校核

安措校核實現了自動導航模式下的安措校驗，如圖3所示。程序以虛端子和軟壓板混合視圖為基礎，按照用戶的操作，執行每一步的操作情況，閃爍當前所操作的軟壓板，并顯示相應的信息。

圖3 安措校驗

2.2 安措模擬

安措模擬提供了人工安措操作和安措標準票比對的功能，如圖4所示。用戶首先根據自己的理解進行各個壓板的投退操作，最后軟件將用戶的執行操作與安措標準票的操作進行比對，可以讓用戶在APP中方便的模擬安措操作。

圖4 安措模擬

3 軟件方案設計

虛回路和軟壓板的信息來自于 SCD文件，由于 SCD文件較大，導致軟件在解析過程中消耗內存非常大，并且解析時間也較長。對此，軟件方案的設計流程如圖5所示。

圖5 整體設計流程

虛回路和軟壓板混合信息生成軟件為 PC端工具，利用第一節提出的方法，從 SCD文件提取出二次虛回路及軟壓板可視化信息，然后由工作人員對自定義軟壓板重新選擇，并對一些軟壓板描述進行必要的重命名。這些信息保存在一系列文件中，占用空間極小。軟件的工作步驟如下：

（1）找出IED的所有虛回路；

（2）對于每個鏈路，依次算出中心側IED的SV接收軟壓板、GOOSE軟壓板。

對于189M的SCD文件，其占用空間為4.8M。耗時方面，采用 2.3GHz的處理器，對于 189M的SCD文件，可以在 3s之內生成虛回路和軟壓板混合信息。

將生成的混合信息文件導入運維終端設備中，用戶通過手持終端APP，可以根據情況生成不同的安全措施操作票，然后可以進行安措模擬和安措校驗工作。

4 結論

本文提出了一種二次回路以及軟壓板混合可視化的方法，在此基礎上實現了安措模擬和安措校核這兩種手持設備中的二次安措離線校核功能。通過在500kV龍湖變等多個智能站的應用表明，軟件可以方便得實現一鍵式生成虛回路和軟壓板圖形化混合視圖，節省了人工配置時間。此外，安措模擬和安措校驗技術提升了運檢人員的執行效率和正確性，為當前二次安措校核的發展和應用提供了參考。

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