智能變電站二次回路可視化的設計與實現

趙亦菲 白瑜

【摘 要】由于變電站二次回路要實現數據的測量、監控及調節等保護功能，其中所設計的電氣設備比較復雜，這給日常的維護和檢修工作帶來了一定的困難。對此，本文就對智能變電站二次回路可視化的設計和實現措施進行深入探討。

【關鍵詞】智能變電站；二次；回路；設計

1、智能變電站二次回路可視化的基礎

智能變電站以“三層兩網”結構為基礎，所謂“三層兩網”結構是指廣電互感器、合并單元、智能終端、集成化的組合電器，以及以IEC61850標準作為基礎的通信網絡，通過這一結構進行數字信息的有效收集，實現對相關數據信息網絡化的傳遞，實現對模型建設系統的標準化組建，實現對操作系統的智能化控制。與常規變電站相比，智能變電站呈現以下方面的特點：第一，建設過程中所需要的場地比較小，有效利用預制二次倉模塊設計，可以實現一次設備與二次設備的集成化處理；第二，在數據收集與傳輸的過程中可以實現電子化與智能化，有效的利用光纖實現對電纜的替代；第三，在系統運行過程中保護功能裝置與出口裝置實現了對出口硬壓板裝置的有效替代，進而使得二次回路可以實現虛擬化；第四，為了有效防止人工操作出現誤差，在后臺的操作控制上實現了智能化，順空自動化技術得到有效應用。智能變電站的結構組成具有自身的特點，這使得系統運行過程中維護工作開展的重點將轉移到對光電設備以及智能化通信系統的有效監控與管理，應該積極有效地進行組合電器性能的巡檢與維護工作，實現對保護裝置與后臺控制的時效性維護。

2、智能和綜合自動化變電站二次回路區

2.1信息傳遞原理存在差異

變電站電氣二次回路的主要功能有保護、調節、控制、監視等，綜合自動化變電站相關設施利用電纜進行聯系，該變電站相關設施在電纜的連接下使得各項功能得以發揮，智能變電站運行于IEC61850標準，各個設施利用網絡進行各項信息的傳遞，進而使其自身的功能得以實現。

2.2圖紙表達方式不同

變電壓站電氣二次回路相關圖紙中通常會含有電壓二次回路圖、端子排圖、設備原理圖、控制回路圖等，綜合自動化變電站有關二次裝置比如轉換開關、繼電器、端子、壓板以及輔助結點等在回路中對應的聯接、功能等數據信息得以在圖紙明確、直觀的顯示，站內的檢修以及運行人員可以有效的從中找出相關的信息，智能變電站二次回路利用通訊網絡進行信息的傳遞從而實現自身的各項功能，圖紙中通常含有裝置網絡圖、虛端子對應表等，但是圖紙并沒有非常直觀的顯示有關裝置的功能實現情況以及具體的聯接方式，由此站內的運行操作人員以及設備檢修人員就無法通過圖紙非常直觀的了解二次回路以及相對應的邏輯關系，使得運行和檢修工作難度進一步加大。

2.3運行、檢修方法存在差異

智能變電站在組織建設過程中，需要在相應的組態工具中導入相關裝置的ICD（模型文件），設置相關的虛端子連線、參數數據，構成一個SCD，進而調試人員結合SCD相關信息組織相關設備調試工作，設置對應的設備。在工作人員組織運行或者檢修的過程中按照SCD文件內容以及圖紙等材料信息對裝置功能、檢修內容以及相應的安全措施進行確認。綜合自動化變電站只需要通過圖紙組織施工調試即可，在組織運行以及檢修活動不再使用全站系統進行SCD的配置。

3、可視化存在的問題

3.1可視化信息不全面

目前可視化的原理基本都是將SCD文件導入解析，使虛端子間的連接回路可視化。然而，SCD文件中的軟壓板數據集不包含軟壓板與相應GOOSE和SV數據集的控制關系，所以現有的可視化方法只能查看數據集和虛端子的聯系，不能像傳統圖紙一樣直觀方便地反映軟壓板在二次回路中起到的作用。同時，SCD文件也不包含二次信息與實際光纖回路的相應關系，無法通過可視化判斷傳輸數據對應的光纖及接口。在系統驗收、調試過程中，工作人員只能通過插拔光纖逐條驗證，或者利用數字測試儀。

3.2SCD文件變更

SCD文件的頻繁改進一般會帶給調試人員和維護人員很多難題。一套SCD文件所涵蓋的內容是十分巨大的，內部含有大量的配置文件，對整個變電站的工作起到了決定性的作用。在實際工作中整個過程更加復雜，要想對SCD文件進行修改，不僅要徹底地修改SCD文件，還要在修改之后將其還原到最初的狀態。這一來一回很有可能導致SCD文件的損壞，最終導致變電站的工作異常。SCD文件內包含了傳統意義上的二次回路，它采用XML語言描述了變電站一次系統結構、站內IED實例配置信息、IED間的通信配置以及虛端子間的連接關系等信息。對于一個智能化變電站來說，面對系統調試需要頻繁更新SCD文件，但是現有的SCD文件版本管控辦法并不算精準，不能詳細描述更新的細節；并且在智能變電站擴大、改建過程中，SCD文件的更新會影響變電站IED通信結構發生改變。在二次回路可視化程中，偶爾會出現SCD文件報錯的情況，導致工作人員必須反復修改導入SCD文件。

4、改進方案

第一，在解析SCD文件的同時，導入軟壓板控制信息。這樣一來，在原始的二次回路可視化界面上就添加了明確的裝置軟壓板的配置信息和相應的GOOSE傳輸數據的內容。由此可以形成與傳統二次接線圖相似的二次回路圖示，便于運維人員理解和掌握，為工程驗收、回路校驗、故障維修、技術培訓等提供重要的信息參照。第二，SCD文件的變更首要體現在二次回路和對IED的改變。對IED的區別性比較經過兩大層面來展開：1）IED數據區別性比較。檢驗《Q/GDW396IEC61850工程繼電保護應用模型》所陳述的信息集合以及信息集合組成統一與否。提出維護案例，通過引入兩種形式的SCD文件，依次對比信息集合維護案例的成分以及它的DA、DO、LN性質，若性質類別、稱號統一，就是代表IED裝置數據統一，不然就代表裝置有區別，要求維護工作者注重其有變化的數據部分。2）二次回路區別性比較。在SCD文件中每個裝置的LN0邏輯節點中的Inputs部分定義了該裝置的輸入SV值連線，它代表裝置內部輸入虛端子信號和外部的輸出信號。載入兩種形式的SCD文件，引入Inputs的一切ExtRef條款，對比其增添、刪除條款區別，對其過程層信息和二次回路開展驗證和測驗。經過比較，能夠快速、準確地區別出“無關裝置”、“相關裝置”和“涉及裝置”。其中，“無關裝置”的定義是未進行變更，調節時也不會遭受干擾的裝置，不用再進行特定安排；“相關裝置”的定義是會變更的裝置，要求再次下載CID項目的IED，比如增加、改進、刪減了虛端子連接數據，會依次以圖像展示出來；“涉及裝置”的定義是未變更裝置，不過IED在調節“相關裝置”時會受到干擾。這樣可視的SCD文件能夠滿足運維人員需求的同時，提高了調試效率，節約了調試時間，實現了變電站SCD全過程管控。

5、結束語

綜上所述，伴隨著互聯網技術、通信技術以及微電子技術的高速發展，電網智能化、自動化、信息化將成為未來發展的主流趨勢。近年來，國家電網改造規模不斷擴大，傳統綜合自動化變電站逐漸升級為智能變電站，變電站二次回路也會被網絡通信系統所取代。二次回路作為變電站主要組成部分，是電力系統安全、經濟、穩定運行的重要保障。因此，設計研發一種高可靠性二次回路可視化系統，可有效監測變電站運行狀態，及時對故障設備進行風險預警，從而提升電力企業的經濟效益。

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（作者單位：太原供電公司）