智能變電站虛擬二次回路在線監測設計

趙曉東 周立軍 李鋒 付雷雷 馬文浩

摘要：智能變電站已經開始逐步轉入運維，在運維檢修中存在二次回路及運維信息展示不直觀，安全技術措施計劃實施概念模糊等問題，易產生保護設備安全隱患以及缺陷隔離，導致電網事故。本文設計并實現了一種適用于智能變電站虛擬二次回路在線監測系統。采用三層兩網的架構體系，以網絡通信方式替代二次回路電纜，應用四個模塊實現可視化方案。結合IEC 61850中快速報文傳輸機制，代替常規變電站裝置硬接線通信方式，并實現了SCD的文件比對。

關鍵詞：智能變電站；虛擬二次回路；SCD文件；可視化

智能變電站具有一體化、互動化兩大特點。但是智能變電站的二次回路是個“看不見”、“摸不著”的“黑匣子”，大大增加了變電站運維、檢修的不可控性。當前迫切需要研究面向智能變電站二次設備，實現光纖物理鏈路、二次虛回路、保護狀態的可視化在線監測及智能診斷，并為智能變電站運維檢修安全措施進行在線校核與預警，為智能變電站運維人員提供有效的技術支撐平臺和培訓手段，有效解決當前智能變電站運維檢修存在的問題。

1 智能變電站SCD概述

智能變電站作為智能電網的基礎和支撐，其中變電站配置文件（Substation Configuration Description，SCD）反映了智能變電站系統配置信息，還可以描述變電站內所有智能電子設備（Intelligent Electronic Devices，IED）的實例配置和通信參數IED之間的通信配置以及變電站一次系統結構等信息。

SCD文件描述了變電站所有IED的實例配置信息、通信訪問點的位置及地址、變電站一次系統結構和所IED間信號聯系信息等。SCD文件主要由5個元素組成，具體包括：信息頭用于標識SCD文件的配置版本號和規定有關名字與信號之間的映射；變電站描述主要描述變電站的一次拓撲，一次設備，功能和其結構；IED描述主要描述各個IED的配置信息及其功能；通信系統描述通過邏輯總線和IED訪問點來描述通信網絡的連接關系；數據類型模板描述SCD文件中邏輯節點類型，數據對象類型，數據屬性類型和枚舉類型。

2 SCD虛回路及光纖回路可視化

本系統對SCD配置信息進行不同層次的數據解析和信息展示，將信息分為單個設備信息圖、單個設備虛回路圖、單個設備邏輯鏈路圖等。其中單個設備信息圖是對單個設備的所有過程層的開入開出虛端子信息進行描述；單個設備虛回路圖是對顯示設備與其他設備之間所有的虛回路連接關系進行描述；單個設備邏輯鏈路圖是對展示單個設備與其他設備之間的網絡通訊參數進行描述。

本系統的可視化工具由四個模塊組成，分別是解析模塊、畫圖模塊、離線可視化模塊和SCD內存庫模塊。將SCD文件輸入到工具中，輸出單個設備虛端子圖、母線保護關聯圖、設備信號圖、主變保護關聯圖、通信鏈路圖、網絡結構圖。

將虛端子信息與二次設備的起始端口信息進行綁定，從而將虛回路信息與光纖回路信息結合起來，來實現虛回路和光纖回路的可視化。

3 智能變電站SCD文件比對

在修建、改造、擴大智能發電站的過程中，一般都會改進許多SCD項目。而SCD項目的不斷重復且繁瑣的改進會給調節工作者和維護工作者增加許多困難。正因為如此，才要對比改進之后的SCD項目的科學性、總體性。SCD項目的改進首要展現在虛回路和對IED的改變。所以本文中對著兩方面進行區別性比較。

（1）IED數據區別性比較。檢驗信息集合以及信息集合組成是否統一。在引入兩種不同形式的SCD項目后提出維護案例，對比信息集合維護案例的成分，同時也對它的DA、DO、LN的性質進行依次的對比，如果其性質類別和稱號是統一的，這意味著IED裝置數據是統一的，否則就表示其裝置是有區別的，這就要求維護工作者需要重點關注其有變化的數據部分。

（2）虛回路區別性比較。在SCD項目中，隔離層裝置和智能末端通過思維部位LLNO的職能要素Inputs聯系到額外IED的路徑信息，再用其來表示所借助的輸入聯系。載入兩種不同形式的SCD項目和對Inputs的一切 ExtRef條款進行引入，對增添、刪除的條款進行對比。如果其條款的實質與數量是相互統一的，則表示其IED的虛回路是完全沒有區別的，否則就表示虛回路數據在裝備方面是有區別的，這也就需要維護工作者對其進程層信息和虛回路進行驗證檢測。

4 結語

本文提出的智能變電站保護設備可視化運維系統定位為智能變電站日常運維檢修的一個重要技術支撐平臺，對繼電保護IED設備的實時狀態監視診斷、二次回路的監視診斷、安措的安全執行具備重要意義。面對未來的智能變電站的發展，還要對相關技術不斷改進和完善。

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作者簡介：趙曉東（1986），男，安徽淮北人，工程碩士，工程師/高級技師，研究方向：電力系統自動化，電力系統繼電保護；周立軍（1984），男，黑龍江綏化人，工程碩士，工程師，研究方向：電力系統自動化，變電設備檢修管理。