隨著變電站自動(dòng)化技術(shù)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(shè)的新趨勢(shì)。智能變電站采用最新的通信技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)使得變電站技術(shù)形態(tài)發(fā)生了革命性變化,其采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)建立統(tǒng)一的、面向?qū)ο蟮膶哟位畔⒛Ｐ蚚1,2],實(shí)現(xiàn)了不同廠商、不同類(lèi)型設(shè)備之間的互操作。

　　然而智能變電站建設(shè)是一個(gè)包含多角色、多環(huán)節(jié)、多技術(shù)的過(guò)程,因此在實(shí)際的建設(shè)過(guò)程中暴露出一系列的問(wèn)題：（1）變電站所使用的智能電子設(shè)備配置描述文件（IEDconfigurationdescription,ICD）不規(guī)范,導(dǎo)致在建設(shè)后期需要更改ICD文件,影響工程進(jìn)度;（2）各環(huán)節(jié)責(zé)任主體不明確,在整個(gè)過(guò)程中無(wú)法進(jìn)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(shè)過(guò)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(shè)計(jì)、調(diào)試等環(huán)節(jié)過(guò)度依賴集成商或智能裝置廠家,關(guān)鍵環(huán)節(jié)的技術(shù)相關(guān)人員很難介入,無(wú)法開(kāi)展大規(guī)模建設(shè)。

　　本文基于上述問(wèn)題提出了建立二次系統(tǒng)信息標(biāo)準(zhǔn)化模型平臺(tái),詳細(xì)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(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié),并按照環(huán)節(jié)理清各單位職責(zé),著重對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)和關(guān)鍵技術(shù)做了詳盡的探討、分析和比較。通過(guò)500kV保東站的工程建設(shè)實(shí)例實(shí)現(xiàn)了二次系統(tǒng)信息模型的標(biāo)準(zhǔn)化管理。

　　1二次系統(tǒng)信息標(biāo)準(zhǔn)化管控平臺(tái)

　　1.1平臺(tái)整體管理流程

　　智能變電站二次系統(tǒng)模型管控平臺(tái)將二次系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中的所有參與單位納入進(jìn)來(lái),通過(guò)該平臺(tái)進(jìn)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(jìn)度為主線,基于各種標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)工作流技術(shù),保證工程有質(zhì)有量的進(jìn)行。其整體流程主要分為5個(gè)階段：設(shè)備招標(biāo)采購(gòu)、施工圖設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成聯(lián)調(diào)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和竣工驗(yàn)收。如圖1所示。

　　圖1二次系統(tǒng)信息標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)流程

　　1.2關(guān)鍵環(huán)節(jié)管理流程

　　1.2.1施工圖設(shè)計(jì)

　　物資部門(mén)與設(shè)備供應(yīng)商簽訂合同后,設(shè)備供應(yīng)商向設(shè)計(jì)單位提供供貨版本清單。設(shè)計(jì)單位對(duì)模型庫(kù)中的ICD模型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化校驗(yàn),并生成SCD文件,各單位對(duì)SCD文件進(jìn)行語(yǔ)法、語(yǔ)義、虛回路及虛端子配置的檢查,然后提交調(diào)試部門(mén)使用并進(jìn)行存檔。如圖2所示。

　　圖2施工設(shè)計(jì)階段

　　1.2.2系統(tǒng)集成聯(lián)調(diào)

　　集成聯(lián)調(diào)前,設(shè)計(jì)單位將SCD文件和ICD文件清單交付集成調(diào)試單位,此過(guò)程中若SCD發(fā)生變更需經(jīng)設(shè)計(jì)單位確認(rèn),并進(jìn)行SCD全面校驗(yàn),然后進(jìn)行裝置試驗(yàn),結(jié)束時(shí)對(duì)SCD文件、ICD文件版本清單進(jìn)行復(fù)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(chǎng)調(diào)試

　　將SCD文件及ICD版本清單交付于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試單位,若調(diào)試過(guò)程中SCD出現(xiàn)變更仍需設(shè)計(jì)單位確認(rèn)并進(jìn)行完整性校驗(yàn),生成變更記錄,結(jié)束后進(jìn)行SCD全面校驗(yàn),包括語(yǔ)法語(yǔ)義、與實(shí)例化IED配置描述文件（configurationIEDdescription,CID）、ICD文件一致性校驗(yàn),確保一致后將最終版本歸檔。如圖4所示。

　　圖4現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試階段

　　2二次信息標(biāo)準(zhǔn)化關(guān)鍵技術(shù)

　　由1節(jié)所述可以看出智能變電站的建設(shè)是一個(gè)涉及多部門(mén)、多環(huán)節(jié)、多任務(wù)的過(guò)程,為了保證工程順利開(kāi)展,需要針對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)引入關(guān)鍵技術(shù)確保工程高效實(shí)施。開(kāi)發(fā)各檢測(cè)環(huán)節(jié)測(cè)試軟件能夠有效的排除人為不確定性的干擾,同時(shí)在軟件測(cè)試的同時(shí)加入專(zhuān)家性決策環(huán)節(jié),對(duì)結(jié)果進(jìn)行復(fù)核,能夠有效保證測(cè)試的正確性。

　　2.1ICD入網(wǎng)檢測(cè)

　　ICD文件是整個(gè)智能變電站建設(shè)的基礎(chǔ),因此對(duì)設(shè)備供應(yīng)商提供的ICD進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化校驗(yàn)顯得尤為重要。

　　設(shè)備供應(yīng)商所提供的ICD文件有的是經(jīng)過(guò)國(guó)家電網(wǎng)公司網(wǎng)檢測(cè)版的,此類(lèi)已經(jīng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化校驗(yàn),可以直接使用;對(duì)于不在標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的ICD則需要進(jìn)行校驗(yàn)。依據(jù)《工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型》[3,4]ICD標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)包括Schema校驗(yàn)、語(yǔ)義校驗(yàn)以及應(yīng)用模型校驗(yàn),如圖5所示。

　　圖5ICD文件校驗(yàn)

　　2.1.1Schema校驗(yàn)

　　由于ICD文件是XML文檔,其格式應(yīng)該符合XML文檔的規(guī)定,因此需要對(duì)其進(jìn)行XML語(yǔ)法檢測(cè)。

　　2.1.2應(yīng)用模型校驗(yàn)

　　應(yīng)用模型校驗(yàn)基于《IEC61850工程繼電保護(hù)應(yīng)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(duì)ICD的數(shù)據(jù)類(lèi)型、數(shù)據(jù)模板（DataTypeTemplates）、通信參數(shù)和命名（Communication）、IED設(shè)備控制塊（GSEControl）等都做了相關(guān)的規(guī)定。基于上述規(guī)則開(kāi)發(fā)相關(guān)的校驗(yàn)軟件可以方便準(zhǔn)確的進(jìn)行ICD文件的標(biāo)準(zhǔn)化校驗(yàn)。

　　2.2SCD文件檢測(cè)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(shè)中有著極其重要的作用。SCD文件從變電站建設(shè)開(kāi)始,貫穿了調(diào)試、竣工、擴(kuò)建、改建整個(gè)過(guò)程,而且在此過(guò)程中由于系統(tǒng)的變化,SCD文件也處于動(dòng)態(tài)變化之中,因此對(duì)SCD文件的管控成為變電站建設(shè)中一個(gè)關(guān)鍵議題[5,6,7,8,9,10,11,12]。現(xiàn)階段對(duì)SCD文件管控主要包括標(biāo)準(zhǔn)化校驗(yàn)和版本管理。

　　2.2.1SCD標(biāo)準(zhǔn)化校驗(yàn)

　　SCD標(biāo)準(zhǔn)化校驗(yàn)主要對(duì)其語(yǔ)法語(yǔ)義進(jìn)行校驗(yàn),與ICD標(biāo)準(zhǔn)化校驗(yàn)一致,也是基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)和《工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型》,檢查是否符合XML語(yǔ)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(duì)在變電站建設(shè)過(guò)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(dǎo)致SCD文件變動(dòng),調(diào)試過(guò)程中修改SCD以及后期改擴(kuò)建時(shí)對(duì)SCD的修改等。現(xiàn)階段針對(duì)SCD版本的管理主要有2種方法：一是差異化校驗(yàn)技術(shù);二是虛端子校驗(yàn)碼（CRC）技術(shù)。

　　（1）差異化校驗(yàn)技術(shù)。SCD文件差異化校驗(yàn)技術(shù)利用SCD文件遍歷關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的對(duì)比來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同文件間的校驗(yàn)。SCD文件通過(guò)XML格式編寫(xiě)給實(shí)驗(yàn)人員提供了一種結(jié)構(gòu)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(guò)提取SCL文檔關(guān)鍵元素形成元素二維表,轉(zhuǎn)化成DOM樹(shù)結(jié)構(gòu),通過(guò)對(duì)2個(gè)DOM數(shù)之間的循環(huán)比對(duì)來(lái)完成SCD文件的差異性校驗(yàn)。

　　（2）虛端子校驗(yàn)碼技術(shù)。虛端子配置校驗(yàn)碼（CRC）分為全站SCD虛端子配置校驗(yàn)碼和IED虛端子配置校驗(yàn)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(gè)IED只配置唯一的CRC校驗(yàn)碼,該校驗(yàn)碼只與相關(guān)的虛端子連接配置及通信參數(shù)配置相關(guān),與其他信息無(wú)關(guān);SCD的CRC校驗(yàn)碼則與全站所有IED虛端子配置有關(guān),當(dāng)任意IED虛端子配置發(fā)生變化時(shí),SCD的CRC則跟隨變化。因此可以通過(guò)比較CRC校驗(yàn)碼是否一致來(lái)確定該SCD文件版本是否發(fā)生變化,如圖6所示。

　　圖6CRC校驗(yàn)碼生成流程

　　2.3SCD與裝置配置文件（CID）一致性校驗(yàn)

　　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(jìn)行SCD文件和配置文件的一致性校驗(yàn),主要有兩種方法進(jìn)行校驗(yàn)：靜態(tài)校驗(yàn)和動(dòng)態(tài)校驗(yàn)。

　　2.3.1靜態(tài)校驗(yàn)

　　SCD文件與裝置配置文件靜態(tài)校驗(yàn)主要是通過(guò)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(jìn)行對(duì)比檢測(cè)。其中檢測(cè)內(nèi)容主要包括數(shù)據(jù)類(lèi)型模板<DataTypeTemplate>的一致性;SCD文件通信<Communication>的IED訪問(wèn)點(diǎn)<ConnectedAP>內(nèi)容、<IED>內(nèi)容的一致性等。

　　2.3.2動(dòng)態(tài)校驗(yàn)

　　SCD文件與裝置配置文件的動(dòng)態(tài)校驗(yàn)主要是將校驗(yàn)工具軟件與裝置連接于同一網(wǎng)絡(luò)下,通過(guò)設(shè)置IP方式進(jìn)行通信來(lái)完成校驗(yàn)。動(dòng)態(tài)校驗(yàn)的為配置文件站控層的內(nèi)容,其中包括<Communication>的IED訪問(wèn)點(diǎn)<ConnectedAP>下MMS層下內(nèi)容以及GOOSE、SV通信的部分內(nèi)容。動(dòng)態(tài)校驗(yàn)在裝置運(yùn)行的工況下就可以完成,保證了一致性校驗(yàn)的精確性和便利性。

　　3工程實(shí)例

　　河北省電力公司以500kV保東站建設(shè)為試點(diǎn)開(kāi)展了“智能變電站二次系統(tǒng)信息標(biāo)準(zhǔn)化”工程實(shí)踐,該工程的參與單位涵蓋了省運(yùn)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(zhǎng)圓深瑞等多家單位和公司。該試點(diǎn)工程應(yīng)用二次系統(tǒng)信息標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)發(fā)現(xiàn)并解決了一系列問(wèn)題,其中主要問(wèn)題包括：

　　（1）設(shè)備ICD文件不符合規(guī)范要求。在對(duì)所有招標(biāo)單位所提供的ICD文件進(jìn)行審查時(shí)發(fā)現(xiàn)通過(guò)國(guó)家電網(wǎng)公司檢測(cè)版的ICD文件所占比例較少,大部分需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化校驗(yàn)。按照2.1節(jié)所述進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化校驗(yàn),所出現(xiàn)的問(wèn)題如表1所示。因此,通過(guò)該平臺(tái)將檢測(cè)出的問(wèn)題及時(shí)反饋給供應(yīng)廠商進(jìn)行修改,直到所有的設(shè)備ICD文件都符合標(biāo)準(zhǔn)化要求。這樣既保證了工程最基本的環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性,也為接下來(lái)整站的SCD文件的制作奠定了良好的基礎(chǔ)。

　　表1保東站ICD標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)結(jié)果

　　（2）聯(lián)調(diào)過(guò)程中SCD檢測(cè)問(wèn)題及變更處理。對(duì)集成商制作好的SCD文件按照2.2節(jié)所述進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化校驗(yàn),表2顯示了該站SCD文件檢測(cè)出的問(wèn)題。

　　表2保東站SCD文件標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)結(jié)果

　　集成商根據(jù)表2檢測(cè)結(jié)果繼續(xù)對(duì)SCD文件進(jìn)行修改,直到符合標(biāo)準(zhǔn)化要求,然后導(dǎo)出裝置的CID文件進(jìn)行下裝調(diào)試工作,表3顯示了導(dǎo)出的CID文件虛端子CRC校驗(yàn)碼和SCD校驗(yàn)碼之間的關(guān)系,通過(guò)CRC校驗(yàn)碼來(lái)進(jìn)行調(diào)試過(guò)程文件管控。

　　表3保東站虛端子CRC校驗(yàn)碼

　　（3）SCD文件與設(shè)備下裝的CID文件不一致問(wèn)題。保東站在進(jìn)行出廠聯(lián)調(diào)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)會(huì)出現(xiàn)裝置的CID經(jīng)常變動(dòng)的情況,針對(duì)此種情況需要對(duì)SCD文件進(jìn)行修改,然后再導(dǎo)出CID文件進(jìn)行裝置的下裝,所以需要按階段對(duì)裝置的CID和SCD進(jìn)行一致性校驗(yàn),校驗(yàn)按照2.3節(jié)所述進(jìn)行,包括靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試。通過(guò)此環(huán)節(jié)有效保證了SCD文件與裝置運(yùn)行的CID文件一致性。

　　500kV保東站試點(diǎn)工程的順利竣工證明了二次系統(tǒng)信息標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)的有效性,通過(guò)二次系統(tǒng)信息標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái),保證了各方協(xié)調(diào)工作,達(dá)到了“全過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化、可控化”的效果。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　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(shè)和運(yùn)行的主要模式。針對(duì)智能站建設(shè)中二次系統(tǒng)信息的錯(cuò)亂和不規(guī)范,本文提出了二次系統(tǒng)信息規(guī)范化平臺(tái),從關(guān)鍵環(huán)節(jié)和技術(shù)層面理順了關(guān)系,對(duì)智能變電站的建設(shè)具有重要的指導(dǎo)意義。同時(shí),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(kù)建立等問(wèn)題,這也將是今后智能變電站技術(shù)的研究重點(diǎn)。（作者：劉清泉 郝曉光 何磊）