智能變電站虛回路檢驗工具羽開發與應用（電力）

                       唐凡，董默，劉守瑞，喬輝

          （國網河北省電力公司保定供電分公司，河北保定  071051）

摘要：針對目前驗收智能變電站沒有查線環節，驗收效率較低的現狀，根據GOOSE/SV信號交換過程中發布對象唯一性的原則，基于VB環境開發出智能變電站虛回路檢驗工具，可實現SCD( Substation ConfigurationDescription)修改前后的比對，SCD與虛端子表的比對，并自動校驗SCD是否滿足規程規范?；�于此提出雙重驗收方案，在功能調試之前通過虛回路檢驗，減少調試過程中缺陷個數，提高驗收效率。在220 kV吳家莊智能變電站驗收進中行工程應用，驗證了該方案的有效性。

關鍵詞：智能變電站；虛回路檢驗：雙重驗收方案：IEC61850

中圖分類號：TM724  DOI：10.11930/j．issn．1004-9649.2016.05.136.05

 0引言

    智能變電站的數量增長迅猛，而如何提高智能變電站驗收效率卻成為擺在一線班組面前亟待解決的問題。智能變電站數字化網絡通信技術的應用，以少量光纖代替大量電纜，同時也使二次回路變成“看不見，摸不著”的虛回路，造成一種無線可查的局面，完全靠功能調試檢驗虛回路中存在的問題，而每次消缺都要修改SCD,導出配置文件后重新下載到IED中，并且該過程完全依賴集成商，造成調試人員閑置，大大降低驗收效率。

    實際上，設計院下發的虛端子表就是智能變電站二次回路展開圖，SCD中描述的GOOSE/SV連接就是二次回路，僅僅是查線的形式改變，由傳統變電站中拿著圖紙理回路，變成了檢查SCD與虛端子表所描述的虛回路是否一致。然而虛端子表中邏輯連接(LC)數目龐大，并且以二維表的形式表現，失去了傳統二次回路圖形象直觀的優點，使得人工完成虛回路檢驗工作量大且枯燥、乏味。而基于IEC 61850標準建立的抽象數據模型．將回路信息標準化、數字化，使傳統需要人工閱讀和辨識的過程改由自動化工具實現成為可能。

    基于此，本文致力于開發一種虛回路檢驗工具，自動實現SCD與SCD的比對，SCD與虛端子表的比對，以及校驗SCD是否滿足規程規范等功能，并提出雙重驗收方案，以提高智能變電站驗收效率，通過工程應用驗證上述方案的有效性。

1開發思路

    虛回路檢驗工具開發原理如圖1所示。

    由圖1可知，虛回路檢驗由4個部分組成：SCD和虛端子表讀入：SCD與虛端子表比對：

SCD修改前后的比對：規程規范檢驗。

1.1  SCD與虛端子表的讀入

    虛端子表讀入前需要對虛端子表進行預處理．包括典型間隔具體化和IED名稱歸一化，所謂典型間隔具體化是指設計院下發虛端子表時，以典型間隔為例進行下發，而虛端子表要讀人全站虛回路．因此讀入前需要給典型間隔IED名稱加一個前綴——設備雙編號，將其擴展為具體間隔，再進行讀人。另外讀入過程要求同一個IED名稱必須唯一．例如“主變高壓側合并單元”有時也叫做“主變220 kV側合并單元”，IED命名的差異導致程序無法自動識別，而IED名稱歸一化就是對整個虛端子表進行查找、替換，將同一個IED的名稱統一。

    SCD的讀人需借助KMS9000軟件，將SCD轉化為若干工作簿（workbook，簡稱w b）即SCD解析表。每個w b描述站內一個IED所涉及的LC，包括SV發送列表、GOOSE發送列表和數據輸入列表。通過遍歷各個w b可讀人SCD中的虛回路。

1.2虛端子表與SCD的比對

    比對前需要將虛端子表中IED名稱與SCD中IED名稱建立映射。IED在虛端子表中以中文漢字表示，在SCD中卻以“英文+數字”的形式表示，并且各廠家IED命名方式不盡相同。因此IED命名方法的不統一，需要在比對之前建立一張關聯表．使程序了解虛端子表與SCD中IED的對應關系。

    與傳統變電站不同，智能變電站各IED信號交換中存在“一發多收”的情況，對于一個發布方虛端子．訂閱方虛端子可能是多個，而確定一條LC的訂閱方虛端子，發布方虛端子將唯一確定?；�于�?，對于一條LC，若虛端子表和SCD中訂閱方虛端子一致．則發布方虛端子一定相同，否則判斷該條LC配置錯誤：若訂閱方虛端子在虛端子表中存在，在SCD中未找到，則判定為漏連LC：若訂閱方虛端子在SCD中存在，在虛端子表中未找到，則判定為冗余LC。最后，設置計數器統計漏連、冗余和錯連LC條數。

    輸出SCD與虛端子表的對比結果時，新建一個工作簿，共包含3個工作表，工作表l顯示虛端子表讀入LC，工作表2顯示SCD讀入LC，工作表3顯示比對結果。為便于分析、查看，對工作表1、2中LC依據訂閱方IED劃分，不同訂閱方IED的LC之間空行，同時將錯誤LC所在行底色填充為紅色，漏連LC和冗余LC填充為黃色。

1.3 SCD修改前后的比對

    智能站增容或消缺時，集成商需要修改IED配置文件，修改了哪些內容，為何修改，改動會不會對其他IED運行產生影響，這些問題一方面要詳細詢問集成商，做好記錄；另一方面，運維人員應具備糾錯能力，不能單純依靠集成商交底，采用虛同路檢驗工具可明確SCD修改前后的差異，同時為集成商的工作把關。另外，隨著智能站數量的激增．SCD的存檔成為一項重要工作，從新建站投運開始，到消缺、增容、擴建，每一次工作是否修改了SCD,做了哪些改動，都要有一個詳細記錄，而虛回路檢驗工具有助于建立這個檔案。

    比對仍基于1.2節中所述一條LC中發布方虛端子唯一性的原則，對于一條LC．若SCD修改前后訂閱方虛端子一致，則發布方虛端子一定相同，否則判斷該條LC被改動；若訂閱方虛端子在修改前SCD中存在，在修改后SCD中未找到，則判定為刪除LC：若訂閱方虛端子在修改后SCD中存在，在修改前SCD中未找到，則判定為新增LC。最后，設置計數器統計改動、刪除和新增LC條數。

    輸出SCD修改前后比對結果時，新建一個T作簿，共包含3個工作表：工作表1顯示SCD修改前讀人LC：工作表2顯示SCD修改后讀入LC；工作表3顯示比對結果。為便于分析查看，對工作表1、2中LC依據訂閱方IED劃分，不同訂閱方IED的LC之間空行．同時將改動的LC所在行底色填充為紅色，刪除LC和新增LC填充為黃色。

1.4規程規范檢驗

    用程序自動檢測SCD是否滿足智能變電站相關規程規范，目前主要包括以下3點。

1.4.1雙重化檢驗

    220 kV及以上電壓等級隨著保護的雙重化配置．GOOSE、s v網絡也應雙重化配置并遵循相互獨立的原則?；�于這一點，虛回路檢驗工具可自動統計保護A、B套所連IED，判斷是否滿足雙重化配置要求。具體思路如下。

    (1)遍歷SCD中LC,記錄所有IED名稱。

    (2)根據IED名稱尾字母是否為“A”或“B”，確定站內有多少組雙套配置的保護。

    (3)再次遍歷LC，記錄各個末尾字母為“A”或“B”的IED所連設備。

    (4)雙重化判別：若尾字母為“A”（或“B”）的IED所連設備中尾字母出現“B”（或“A”），則判定不滿足雙重化配置要求；若某保護裝置A、B套同時與某- lED建立LC,則說明存在跨雙網設備，進一步分析該設備是否為測控、備自投或中、低壓側母聯智能終端，若屬于上述設備，則滿足雙重化配置要求：否則不滿足。

    (5)統計不滿足雙重化配置要求IED的數目和名稱，并分類輸出。

1.4.2雙A/D采樣與額定延時的檢驗

    要求接收常規互感器二次值的MU應有2個A/D采樣系統．給間隔層設備上送兩路采

樣值，相互校驗以提高保護動作的可靠性。并且MU給保護上送的SV報文中應有額定延時字段．是實現插值再采樣同步的必要條件。根據上述要求，虛回路檢驗工具可自動檢測MU給保護上送的SV數據集是否為雙AD采樣，是否含有額定延時字段。

1.4.3特定邏輯節點LN的檢驗。

    《線路保護及輔助裝置標準化設計規范》對SCD特定邏輯接點的規定如表1所示。

    虛回路檢驗工具可檢查SCD中IED實現相關功能是否使用了規定邏輯節點。

2雙重驗收方案

    提出智能變電站的雙重驗收方案，主要有4個步驟，原理如圖2所示。

    (1)集成商參照設計十院下發的虛端子表配置生成全站SCD。

    (2)采用虛回路檢驗工具，檢驗SCD是否滿足描述的虛回路與虛端子表完全一致，是否符合

1.4節中規程規范，若不滿足，則對SCD修改并重新檢驗，直到確定全站SCD。

    (3)由SCD導出各IED的CID文件和GOOSE文本，下載到IED中并重啟，觀察IED運行是否正常，液晶面板是否有告警信號，若不正常，則修改SCD后，則返回步驟(2)。

    (4)在GIS就地的智能控制柜，用繼電保護測試儀向TA、TV二次圈通入電壓、電流等模擬故障量，進行功能調試和開關傳動，驗證IED功能是否正常，是否符合技術規范，若不正常，則修改SCD后返回步驟(2)。

    雙重驗收方案是將步驟(2)虛回路檢驗作為第一重驗收，步驟(4)功能調試、開關傳動作為第二重驗收。傳統的驗收方法沒有虛回路檢驗環節．只能將配置文件下載到IED中，通過調試和傳動才能驗證虛回路的正確性。通過功能調試消除一個缺陷所需時間為

采用虛回路檢驗工具能夠短時間內完成SCD與虛端子表比對，通過虛回路檢驗消除一個缺陷所需時間為

3工程應用

    在220 kV吳家莊智能變電站驗收中進行工程應用。將初始配置生成的SCD與虛端子表進行比對，結果如圖3所示。

    南圖3可知．采用虛回路檢驗工具能夠在調試前發現SCD中存在的漏連、冗余和錯

LC．使調試有的放矢，吳家莊原本2~3個月的調試工期，采用雙重驗收方案僅28天就完成送電，大大提高工作效率。變電站規模越大、電壓等級越高，配置SCD工作量也越大，虛回路檢驗也越有必要。在吳家莊調試中也發現，由于智能站仍處于發展、探索階段，IED模型頻繁升級，導致比對結果出現大量由于SCD中數據集變化導致的干擾項。但隨著智能站技術不斷成熟，模型逐步穩定，上述現象會得到緩解。

    另外．值得一提的是調試220 kV母線保護跳主變高壓側斷路器失靈聯跳主變三側的功能時，SCD中母線保護采用的數據集為PTRC，即普通保護跳閘。通過虛回路檢驗發現虛端子表中為RBRF-失靈聯跳專用數據集，二者區別在于采用RBRF母線保護跳主變高壓側斷路器失靈后，第一時限跟跳高壓側斷路器，跟跳失敗后，才聯跳三側，而采用PTRC沒有跟跳過程，母線保護判定失靈后，直接聯跳主變三側。雖然最終都是跳開主變各側開關，但采用PTRC降低了繼電保護的選擇性。并且跟跳與聯跳三側的時差為毫秒級．調試中不易察覺，可見虛回路檢驗作為調試的重要補充，可發現調試中不易察覺的問題。

4結語

    為提高智能變電站驗收效率和質量，本文開發了虛回路檢驗工具，可自動實現SCD與虛端子表、SCD之間的比對，以及檢測SCD是否滿足規程規范，并提出雙重驗收方案，通過工程應用驗證該方案的有效性。

    然而目前設計院下發的虛端子表格式不盡相同．加之各廠家IED命名方法不統一，給虛回路讀人造成不便，嚴重影響虛回路檢驗工具的通用性．期待盡快出臺相關規程，為智能變電站信息的自動分析和提取提供便利。進一步的開發應使虛回路檢驗工具具有綜合分析和邏輯推理能力，能夠辨識功能性錯誤，使規程規范中更多的條目實現自動檢測，更好地服務于智能變電站的維護和驗收。