基于IED 和SCD 文件的智能變電站二次設備智能巡檢系統設計

皮志勇，羅皓文，嚴文潔，廖玄，張志浩

（國網荊門供電公司，湖北 荊門 448000）

SCD 文件屬于一種全站型系統應用的配置文件，作為智能變電站網絡中唯一的數據源信息，該文件描述了所有IED 巡檢碼的實例配置情況，并可在不同通信環境下，實現對巡檢斷路器、變電服務器等多個設備元件應用能力的集中協調。在變電站由常規變電形式向著智能變電形式轉變的過程中，核心電量資料也會由基本的文件狀態變成與之對應的SCD 文件[1-2]。對于智能變電站應用環境來說，SCD文件不具備可修改的能力，隨著電量信息累積數量的不斷增大，SCD 文件中所包含的記錄內容也在逐漸變得豐富，這也是智能變電網絡具備較強兼容能力的主要原因。

在智能變電站運行網絡中，由于二次設備接入量的增大，與之相關的電量巡檢任務則會呈現周期性變化的表現狀態。為更好適應這種階段性變化規律，常規Linux 巡檢系統應用C/S 架構作為軟件支持，聯合ASP.NET 工具在巡檢平臺上進行指令編程處理，再將所獲信息參量以源文件的形式存儲于數據庫主機中。然而該系統的適用能力有限，并不能隨階段性時間的改變，而完全滿足電量信號的巡檢與應用需求。為解決此問題，設計基于IED 和SCD 文件的智能變電站二次設備智能巡檢系統，以B/S 組網模式代替原有的C/S 架構，再聯合Web 服務器與瀏覽器，對SCD 文件進行解析處理，從而獲得關鍵的IED 巡檢碼校核結果。

1 智能巡檢系統結構分析

智能變電站二次設備智能巡檢系統的硬件結構組成包括B/S 組網模式、Web 服務器和瀏覽器、巡檢斷路器三部分，具體搭建方法如下。

1.1 B/S組網模式

在智能變電站網絡中，由于B/S 組網模式的存在，巡檢客戶機可以借助瀏覽器設備向核心網絡平臺發送連接服務請求，電量數據可以借助相關平臺主機以及數據庫網絡進行存儲[3]。對于伸縮性較大的SCD 文件來說，B/S 組網模式可對電量數據進行整合，并將其全部反饋給智能變電站中的二次連接設備，且在此過程中生成的所有信息參量，都不會對巡檢主機的應用能力造成影響。由于巡檢服務器承擔了大量的電信號處理工作，與傳統C/S 架構相比，B/S模式始終具備較強的應用穩定性[4]。在B/S 組網模型中有三個主機層面：數據層、邏輯層和表示層。

1）數據層展示已生成的SCD 文件，位于最內側，可對Web 服務器傳遞出的電量信息進行處理，或將這些信息傳遞給下級瀏覽器等二次連接設備，從而對其中所涉及的巡檢指令數據進行保存或是二次讀取處理。

2）邏輯層主要是對變電站主機傳來的信息進行處理，屬于一種應用型Web 服務器。可依照智能變電網絡的周期性巡視需求，將SCD 文件分成多個傳輸等級，以供電網二次設備元件的調取與利用，這也是智能巡檢系統能夠較好滿足變電站在不同階段電量巡檢需求的主要原因[5]。

3）表示層屬于一種客戶端元件，可供變電站用戶直接使用。同時完成電量數據的輸入與輸出指令，可對SCD 文件進行傳輸，但不會對其進行深度的存儲與維護[6]。

1.2 Web服務器和瀏覽器

Web 服務器和瀏覽器是智能巡檢系統中兩個關鍵的硬件設備結構，前者存在于Web 連接層內部，后者存在于Web 連接層外部。服務器同時包含IIS 主機元件與ASP.NET 輔助進程，可將滿足電量消耗需求分配規律的SCD 文件反饋回巡檢主機內，再以巡檢信息的形式傳輸至下級二次設備中，最終以訪問數據的形式存儲于原始數據庫之中[7-8]。

圖1 Web服務器模式

瀏覽器設備的作用能力相對較弱，能夠接收所有類型的SCD 文件，再從中分辨出有利于制定巡檢指令的數據信息，以供Web 服務器主機的集中調取。

1.3 巡檢斷路器

巡檢斷路器能夠控制Web 服務器與瀏覽器在智能變電網絡中的連接作用能力，在二次用電設備全面接入變電網環境的情況下，貯能釋能指示燈、合閘分閘指示燈同時呈現亮起狀態[9-10]。同時按下巡檢斷路器復位按鈕與合閘按鈕，相關控制人員應根據電子量傳輸狀態，更改手動貯能手柄所處位置，以確保在此過程中，進出裝置不會出現明顯彈出。搖手柄作為一個外界保護裝置，在相關巡檢斷路器連接設備處于極限運行的情況下，手柄元件會快速向著外側旋動，直至使二次設備兩端的物理電壓低于額定數值水平；反之則向著內側旋動，使二次設備兩端的物理電壓高于其額定數值標度量[11-12]。

圖2 巡檢斷路器結構示意圖

2 基于IED和SCD文件的變電站巡檢需求

在智能巡檢系統硬件結構體系的支持下，按照SCD 文件解析、二次設備信息配置、IED 巡檢碼校核的處理流程，實現基于IED 和SCD 文件的變電站巡檢需求完善。

2.1 SCD文件解析

SCD 文件中涉及了已有巡檢設備的連接與配置情況，經過智能變電站網絡規模的不斷發展，相關集成廠家已針對二次設備的供應能力提出了全新的IED 命名規則[13-14]。該節分析了智能變電站二次設備集成廠家的實際命名規則，并從中提煉出通用的SCD 文件解析格式。

二次變電設備的IED 命名是對電量字段的巡檢定義，需要包含間隔序號、電壓等級、間隔信息、IED信息等多項內容。

2.2 二次設備信息配置

二次設備信息需要由IED 裝置廠家直接提供，具體文件配置說明如下：

1）每行至少5 列標注信息（1 為二次設備連接序號；2 為SCD 文件中變電元件的銘牌信息；3 為巡檢指令的代碼描述信息；4 為與二次變電設備對應的巡檢虛端子；5 為虛端子代碼描述），若某行缺少一列關鍵文件信息，在執行巡檢指令的過程中，變電主機將不會處理此行信息。

2）建議將變電元件銘牌變量名放置于SCD 文件的中部位置處。

3）SCD 文件中巡檢虛端子變量名應與二次變電設備銘牌標簽所提供的變量名保持一致。

2.3 IED巡檢碼校核

導入所有SCD 文件，按照二次設備信息的配置情況，從中解析出關鍵的IED 巡檢碼文件，再借助智能變電環境中電量信號的覆蓋量水平，計算召喚關鍵的巡檢應用指令，將IED 源碼與信號覆蓋量數值進行對比，從而判斷SCD 配置文件與巡檢系統的執行需求是否一致[15-16]。規定ΔT代表二次變電設備的單次作用時長，在智能變電網絡環境中，該項物理數值的選取需要同時考慮多方面內容，因此在計算IED 巡檢碼時，ΔT指標不應一次選取過大數值，而是應該在后續過程中根據具體計算結果進行不斷調節。設S表示變電量信號覆蓋系數，聯立上述物理量，可將IED 巡檢碼校核結果表示為：

其中，f代表SCD 文件中的變電信號解析量，H0代表初始條件下的變電量巡檢指標，Hn代表變電量巡檢指標的實際數值，n代表智能巡檢指令的執行頻度值，代表單位時間內的變電信號傳輸均值量，β代表校核度量條件。

至此，完成相關信息參量值的配置與處理，在IED 和SCD 文件的支持下，實現智能變電站二次設備智能巡檢系統的設計與應用。

3 實驗設計

已知220 kV 及以上的智能變電站在執行巡檢指令時，需編寫標準的巡視范本文件，錄入系統控制主機。在實施巡檢指令前，變電主機按照已生成的標準巡視范本生成巡視卡。在變電設備巡檢過程中，相關工作人員需要依照巡視卡執行巡視指令，并需認真檢查相關設備做好記錄，而巡視卡則應作為歷史資料文件長期存儲。

利用傳輸導線將終端主機與二次變電設備相連，為確保變電信號的傳輸穩定性，在分流傳輸電子量之前應對終端主機進行調試，從而使得變電站所管控的二次設備元件能夠分得足量的變電信號資源。

根據智能變電站的標準巡檢范本文件，設計相應的新建停靠點，如圖3 所示。在所有停靠點中選取10 個相對穩定的節點對象作為實驗研究目標，分別確定上述10 個節點處電壓數值量的匹配度情況。

圖3 新建停靠點界面

為將實驗誤差結果降至最小，在實驗過程中，僅以電壓數值作為巡檢能力考核指標。表1 記錄了10個新建停靠點處的原始電壓參考數值。

表1 原始電壓參考數值

在變電調試過程中，分別將基于IED 和SCD 文件的巡檢系統、常規Linux 巡檢系統執行代碼輸入終端主機中，前者作為實驗組，后者作為對照組。圖4反映了對照組檢測電壓數值與實驗組電壓數值間的對比情況。

分析圖4 可知，實驗組電壓數值始終存在于原始電壓的數值參考區間內，且其記錄值與原始參考數值的極大值點相對較為靠近。對照組電壓數值則完全存在于原始電壓數值參考區間外側，最大值遠高于參考數值的極大值結果，最小值也遠低于參考數值的極小值結果。

圖4 實驗電壓數值

綜上可知，常規Linux 巡檢系統在為二次設備匹配電量時，其所賦予的電信號水平接連出現過高或過低的情況，很難實現傳輸電信號的足量配置，并不能完全滿足智能變電站的周期性巡視需求；而基于IED 和SCD 文件的智能變電站二次設備智能巡檢系統則可有效解決上述問題，實現周期性電量巡檢的目的。

4 結束語

智能巡檢系統在B/S 組網模式中，利用Web 服務器與瀏覽器，為巡檢斷路器打造一個相對穩定的硬件應用平臺，且由于SCD 文件的存在，二次變電設備的信息配置結果也逐漸趨于可靠，對于IED 巡檢碼來說，其最終校核行為也能經得起推敲。從實用性角度來看，智能巡檢系統所匹配的傳輸電信號量與Linux 巡檢系統相比，處于原電壓參考值區間內的電壓檢測值更多，可在滿足變電站不同階段電量巡檢目的的同時，實現周期性的電量巡視，具備較強的實際應用價值。