隨著變電站自動化技術的不斷發(fā)展,智能變電站已經(jīng)逐漸取代常規(guī)變電站成為電網(wǎng)建設的新趨勢。智能變電站采用最新的通信技術和通信網(wǎng)絡使得變電站技術形態(tài)發(fā)生了革命性變化,其采用IEC61850標準通過建立統(tǒng)一的、面向?qū)ο蟮膶哟位畔⒛Ｐ蚚1,2],實現(xiàn)了不同廠商、不同類型設備之間的互操作。

　　然而智能變電站建設是一個包含多角色、多環(huán)節(jié)、多技術的過程,因此在實際的建設過程中暴露出一系列的問題：（1）變電站所使用的智能電子設備配置描述文件（IEDconfigurationdescription,ICD）不規(guī)范,導致在建設后期需要更改ICD文件,影響工程進度;（2）各環(huán)節(jié)責任主體不明確,在整個過程中無法進行有序、高效的配合;（3）變電站配置描述（substationconfigurationdescription,SCD）作為智能變電站核心文件在建設過程中頻繁修改,其完整性和規(guī)范性得不到有效的保證;（4）工程設計、調(diào)試等環(huán)節(jié)過度依賴集成商或智能裝置廠家,關鍵環(huán)節(jié)的技術相關人員很難介入,無法開展大規(guī)模建設。

　　本文基于上述問題提出了建立二次系統(tǒng)信息標準化模型平臺,詳細闡述了變電站二次系統(tǒng)信息模型管理流程,具體分析了過程中各個環(huán)節(jié),并按照環(huán)節(jié)理清各單位職責,著重對關鍵環(huán)節(jié)和關鍵技術做了詳盡的探討、分析和比較。通過500kV保東站的工程建設實例實現(xiàn)了二次系統(tǒng)信息模型的標準化管理。

　　1二次系統(tǒng)信息標準化管控平臺

　　1.1平臺整體管理流程

　　智能變電站二次系統(tǒng)模型管控平臺將二次系統(tǒng)建設過程中的所有參與單位納入進來,通過該平臺進行工作協(xié)作和交接,以智能站配置文件管理為核心,以工程進度為主線,基于各種標準化檢測工作流技術,保證工程有質(zhì)有量的進行。其整體流程主要分為5個階段：設備招標采購、施工圖設計、系統(tǒng)集成聯(lián)調(diào)、現(xiàn)場調(diào)試和竣工驗收。如圖1所示。

　　圖1二次系統(tǒng)信息標準化平臺流程

　　1.2關鍵環(huán)節(jié)管理流程

　　1.2.1施工圖設計

　　物資部門與設備供應商簽訂合同后,設備供應商向設計單位提供供貨版本清單。設計單位對模型庫中的ICD模型進行標準化校驗,并生成SCD文件,各單位對SCD文件進行語法、語義、虛回路及虛端子配置的檢查,然后提交調(diào)試部門使用并進行存檔。如圖2所示。

　　圖2施工設計階段

　　1.2.2系統(tǒng)集成聯(lián)調(diào)

　　集成聯(lián)調(diào)前,設計單位將SCD文件和ICD文件清單交付集成調(diào)試單位,此過程中若SCD發(fā)生變更需經(jīng)設計單位確認,并進行SCD全面校驗,然后進行裝置試驗,結束時對SCD文件、ICD文件版本清單進行復核存檔。如圖3所示。

　　圖3系統(tǒng)集成聯(lián)調(diào)階段

　　1.2.3現(xiàn)場調(diào)試

　　將SCD文件及ICD版本清單交付于現(xiàn)場調(diào)試單位,若調(diào)試過程中SCD出現(xiàn)變更仍需設計單位確認并進行完整性校驗,生成變更記錄,結束后進行SCD全面校驗,包括語法語義、與實例化IED配置描述文件（configurationIEDdescription,CID）、ICD文件一致性校驗,確保一致后將最終版本歸檔。如圖4所示。

　　圖4現(xiàn)場調(diào)試階段

　　2二次信息標準化關鍵技術

　　由1節(jié)所述可以看出智能變電站的建設是一個涉及多部門、多環(huán)節(jié)、多任務的過程,為了保證工程順利開展,需要針對關鍵環(huán)節(jié)引入關鍵技術確保工程高效實施。開發(fā)各檢測環(huán)節(jié)測試軟件能夠有效的排除人為不確定性的干擾,同時在軟件測試的同時加入專家性決策環(huán)節(jié),對結果進行復核,能夠有效保證測試的正確性。

　　2.1ICD入網(wǎng)檢測

　　ICD文件是整個智能變電站建設的基礎,因此對設備供應商提供的ICD進行標準化校驗顯得尤為重要。

　　設備供應商所提供的ICD文件有的是經(jīng)過國家電網(wǎng)公司網(wǎng)檢測版的,此類已經(jīng)通過標準化校驗,可以直接使用;對于不在標準庫的ICD則需要進行校驗。依據(jù)《工程繼電保護應用模型》[3,4]ICD標準校驗包括Schema校驗、語義校驗以及應用模型校驗,如圖5所示。

　　圖5ICD文件校驗

　　2.1.1Schema校驗

　　由于ICD文件是XML文檔,其格式應該符合XML文檔的規(guī)定,因此需要對其進行XML語法檢測。

　　2.1.2應用模型校驗

　　應用模型校驗基于《IEC61850工程繼電保護應用模型》,該文件規(guī)定了ICD文件需要遵循的一系列規(guī)則,例如對ICD的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)模板（DataTypeTemplates）、通信參數(shù)和命名（Communication）、IED設備控制塊（GSEControl）等都做了相關的規(guī)定?；谏鲜鲆?guī)則開發(fā)相關的校驗軟件可以方便準確的進行ICD文件的標準化校驗。

　　2.2SCD文件檢測與管控

　　SCD文件作為智能變電站配置文件的核心部分,在變電站建設中有著極其重要的作用。SCD文件從變電站建設開始,貫穿了調(diào)試、竣工、擴建、改建整個過程,而且在此過程中由于系統(tǒng)的變化,SCD文件也處于動態(tài)變化之中,因此對SCD文件的管控成為變電站建設中一個關鍵議題[5,6,7,8,9,10,11,12]?，F(xiàn)階段對SCD文件管控主要包括標準化校驗和版本管理。

　　2.2.1SCD標準化校驗

　　SCD標準化校驗主要對其語法語義進行校驗,與ICD標準化校驗一致,也是基于IEC61850標準和《工程繼電保護應用模型》,檢查是否符合XML語法和模型要求。

　　2.2.2SCD版本管理

　　SCD文件的版本管理主要針對在變電站建設過程中SCD文件頻繁變更的情況,例如新建變電站IED內(nèi)部功能的改變導致SCD文件變動,調(diào)試過程中修改SCD以及后期改擴建時對SCD的修改等?，F(xiàn)階段針對SCD版本的管理主要有2種方法：一是差異化校驗技術;二是虛端子校驗碼（CRC）技術。

　?。?）差異化校驗技術。SCD文件差異化校驗技術利用SCD文件遍歷關鍵節(jié)點的對比來實現(xiàn)兩個不同文件間的校驗。SCD文件通過XML格式編寫給實驗人員提供了一種結構式的文檔,主要由Header（頭）、Substation（變電站）、Communication（通信）、IED和DataTypeTemplates（數(shù)據(jù)模板）組成。通過提取SCL文檔關鍵元素形成元素二維表,轉(zhuǎn)化成DOM樹結構,通過對2個DOM數(shù)之間的循環(huán)比對來完成SCD文件的差異性校驗。

　?。?）虛端子校驗碼技術。虛端子配置校驗碼（CRC）分為全站SCD虛端子配置校驗碼和IED虛端子配置校驗碼,分別用于SCD文件的管控和裝置配置文件（CID）的管控。其中每個IED只配置唯一的CRC校驗碼,該校驗碼只與相關的虛端子連接配置及通信參數(shù)配置相關,與其他信息無關;SCD的CRC校驗碼則與全站所有IED虛端子配置有關,當任意IED虛端子配置發(fā)生變化時,SCD的CRC則跟隨變化。因此可以通過比較CRC校驗碼是否一致來確定該SCD文件版本是否發(fā)生變化,如圖6所示。

　　圖6CRC校驗碼生成流程

　　2.3SCD與裝置配置文件（CID）一致性校驗

　　為了保證下裝到裝置中的配置文件（CID）與全站SCD中的信息的一致性,需要進行SCD文件和配置文件的一致性校驗,主要有兩種方法進行校驗：靜態(tài)校驗和動態(tài)校驗。

　　2.3.1靜態(tài)校驗

　　SCD文件與裝置配置文件靜態(tài)校驗主要是通過從裝置中提取最終版本的配置文件（CID）然后和全站的SCD文件進行對比檢測。其中檢測內(nèi)容主要包括數(shù)據(jù)類型模板<DataTypeTemplate>的一致性;SCD文件通信<Communication>的IED訪問點<ConnectedAP>內(nèi)容、<IED>內(nèi)容的一致性等。

　　2.3.2動態(tài)校驗

　　SCD文件與裝置配置文件的動態(tài)校驗主要是將校驗工具軟件與裝置連接于同一網(wǎng)絡下,通過設置IP方式進行通信來完成校驗。動態(tài)校驗的為配置文件站控層的內(nèi)容,其中包括<Communication>的IED訪問點<ConnectedAP>下MMS層下內(nèi)容以及GOOSE、SV通信的部分內(nèi)容。動態(tài)校驗在裝置運行的工況下就可以完成,保證了一致性校驗的精確性和便利性。

　　3工程實例

　　河北省電力公司以500kV保東站建設為試點開展了“智能變電站二次系統(tǒng)信息標準化”工程實踐,該工程的參與單位涵蓋了省運檢部、省檢修公司、省送變電公司、省電科院以及南瑞繼保、許繼電氣、南瑞科技、北京四方、長圓深瑞等多家單位和公司。該試點工程應用二次系統(tǒng)信息標準化平臺發(fā)現(xiàn)并解決了一系列問題,其中主要問題包括：

　?。?）設備ICD文件不符合規(guī)范要求。在對所有招標單位所提供的ICD文件進行審查時發(fā)現(xiàn)通過國家電網(wǎng)公司檢測版的ICD文件所占比例較少,大部分需要進行標準化校驗。按照2.1節(jié)所述進行標準化校驗,所出現(xiàn)的問題如表1所示。因此,通過該平臺將檢測出的問題及時反饋給供應廠商進行修改,直到所有的設備ICD文件都符合標準化要求。這樣既保證了工程最基本的環(huán)節(jié)的準確性,也為接下來整站的SCD文件的制作奠定了良好的基礎。

　　表1保東站ICD標準化檢測結果

　?。?）聯(lián)調(diào)過程中SCD檢測問題及變更處理。對集成商制作好的SCD文件按照2.2節(jié)所述進行標準化校驗,表2顯示了該站SCD文件檢測出的問題。

　　表2保東站SCD文件標準化檢測結果

　　集成商根據(jù)表2檢測結果繼續(xù)對SCD文件進行修改,直到符合標準化要求,然后導出裝置的CID文件進行下裝調(diào)試工作,表3顯示了導出的CID文件虛端子CRC校驗碼和SCD校驗碼之間的關系,通過CRC校驗碼來進行調(diào)試過程文件管控。

　　表3保東站虛端子CRC校驗碼

　　（3）SCD文件與設備下裝的CID文件不一致問題。保東站在進行出廠聯(lián)調(diào)和現(xiàn)場調(diào)試時會出現(xiàn)裝置的CID經(jīng)常變動的情況,針對此種情況需要對SCD文件進行修改,然后再導出CID文件進行裝置的下裝,所以需要按階段對裝置的CID和SCD進行一致性校驗,校驗按照2.3節(jié)所述進行,包括靜態(tài)測試和動態(tài)測試。通過此環(huán)節(jié)有效保證了SCD文件與裝置運行的CID文件一致性。

　　500kV保東站試點工程的順利竣工證明了二次系統(tǒng)信息標準化平臺的有效性,通過二次系統(tǒng)信息標準化平臺,保證了各方協(xié)調(diào)工作,達到了“全過程標準化、可控化”的效果。

　　4結語

　　智能變電站日益發(fā)展壯大,它必將取代常規(guī)變電站成為變電站建設和運行的主要模式。針對智能站建設中二次系統(tǒng)信息的錯亂和不規(guī)范,本文提出了二次系統(tǒng)信息規(guī)范化平臺,從關鍵環(huán)節(jié)和技術層面理順了關系,對智能變電站的建設具有重要的指導意義。同時,現(xiàn)階段仍存在各大廠家配置文件格式不一致、虛端子配置有效性以及裝置文件庫建立等問題,這也將是今后智能變電站技術的研究重點。（作者：劉清泉 郝曉光 何磊）