智能变电站虚回路检验工具羽开发与应用（电力）

                       唐凡，董默，刘守瑞，乔辉

          （国网河北省电力公司保定供电分公司，河北保定  071051）

摘要：针对目前验收智能变电站没有查线环节，验收效率较低的现状，根据GOOSE/SV信号交换过程中发布对象唯一性的原则，基于VB环境开发出智能变电站虚回路检验工具，可实现SCD( Substation ConfigurationDescription)修改前后的比对，SCD与虚端子表的比对，并自动校验SCD是否满足规程规范。基于此提出双重验收方案，在功能调试之前通过虚回路检验，减少调试过程中缺陷个数，提高验收效率。在220 kV吴家庄智能变电站验收进中行工程应用，验证了该方案的有效性。

关键词：智能变电站；虚回路检验：双重验收方案：IEC61850

中图分类号：TM724  DOI：10.11930/j．issn．1004-9649.2016.05.136.05

 0引言

    智能变电站的数量增长迅猛，而如何提高智能变电站验收效率却成为摆在一线班组面前亟待解决的问题。智能变电站数字化网络通信技术的应用，以少量光纤代替大量电缆，同时也使二次回路变成“看不见，摸不着”的虚回路，造成一种无线可查的局面，完全靠功能调试检验虚回路中存在的问题，而每次消缺都要修改SCD,导出配置文件后重新下载到IED中，并且该过程完全依赖集成商，造成调试人员闲置，大大降低验收效率。

    实际上，设计院下发的虚端子表就是智能变电站二次回路展开图，SCD中描述的GOOSE/SV连接就是二次回路，仅仅是查线的形式改变，由传统变电站中拿着图纸理回路，变成了检查SCD与虚端子表所描述的虚回路是否一致。然而虚端子表中逻辑连接(LC)数目庞大，并且以二维表的形式表现，失去了传统二次回路图形象直观的优点，使得人工完成虚回路检验工作量大且枯燥、乏味。而基于IEC 61850标准建立的抽象数据模型．将回路信息标准化、数字化，使传统需要人工阅读和辨识的过程改由自动化工具实现成为可能。

    基于此，本文致力于开发一种虚回路检验工具，自动实现SCD与SCD的比对，SCD与虚端子表的比对，以及校验SCD是否满足规程规范等功能，并提出双重验收方案，以提高智能变电站验收效率，通过工程应用验证上述方案的有效性。

1开发思路

    虚回路检验工具开发原理如图1所示。

    由图1可知，虚回路检验由4个部分组成：SCD和虚端子表读入：SCD与虚端子表比对：

SCD修改前后的比对：规程规范检验。

1.1  SCD与虚端子表的读入

    虚端子表读入前需要对虚端子表进行预处理．包括典型间隔具体化和IED名称归一化，所谓典型间隔具体化是指设计院下发虚端子表时，以典型间隔为例进行下发，而虚端子表要读人全站虚回路．因此读入前需要给典型间隔IED名称加一个前缀——设备双编号，将其扩展为具体间隔，再进行读人。另外读入过程要求同一个IED名称必须唯一．例如“主变高压侧合并单元”有时也叫做“主变220 kV侧合并单元”，IED命名的差异导致程序无法自动识别，而IED名称归一化就是对整个虚端子表进行查找、替换，将同一个IED的名称统一。

    SCD的读人需借助KMS9000软件，将SCD转化为若干工作簿（workbook，简称w b）即SCD解析表。每个w b描述站内一个IED所涉及的LC，包括SV发送列表、GOOSE发送列表和数据输入列表。通过遍历各个w b可读人SCD中的虚回路。

1.2虚端子表与SCD的比对

    比对前需要将虚端子表中IED名称与SCD中IED名称建立映射。IED在虚端子表中以中文汉字表示，在SCD中却以“英文+数字”的形式表示，并且各厂家IED命名方式不尽相同。因此IED命名方法的不统一，需要在比对之前建立一张关联表．使程序了解虚端子表与SCD中IED的对应关系。

    与传统变电站不同，智能变电站各IED信号交换中存在“一发多收”的情况，对于一个发布方虚端子．订阅方虚端子可能是多个，而确定一条LC的订阅方虚端子，发布方虚端子将唯一确定。基于此，对于一条LC，若虚端子表和SCD中订阅方虚端子一致．则发布方虚端子一定相同，否则判断该条LC配置错误：若订阅方虚端子在虚端子表中存在，在SCD中未找到，则判定为漏连LC：若订阅方虚端子在SCD中存在，在虚端子表中未找到，则判定为冗余LC。最后，设置计数器统计漏连、冗余和错连LC条数。

    输出SCD与虚端子表的对比结果时，新建一个工作簿，共包含3个工作表，工作表l显示虚端子表读入LC，工作表2显示SCD读入LC，工作表3显示比对结果。为便于分析、查看，对工作表1、2中LC依据订阅方IED划分，不同订阅方IED的LC之间空行，同时将错误LC所在行底色填充为红色，漏连LC和冗余LC填充为黄色。

1.3 SCD修改前后的比对

    智能站增容或消缺时，集成商需要修改IED配置文件，修改了哪些内容，为何修改，改动会不会对其他IED运行产生影响，这些问题一方面要详细询问集成商，做好记录；另一方面，运维人员应具备纠错能力，不能单纯依靠集成商交底，采用虚同路检验工具可明确SCD修改前后的差异，同时为集成商的工作把关。另外，随着智能站数量的激增．SCD的存档成为一项重要工作，从新建站投运开始，到消缺、增容、扩建，每一次工作是否修改了SCD,做了哪些改动，都要有一个详细记录，而虚回路检验工具有助于建立这个档案。

    比对仍基于1.2节中所述一条LC中发布方虚端子唯一性的原则，对于一条LC．若SCD修改前后订阅方虚端子一致，则发布方虚端子一定相同，否则判断该条LC被改动；若订阅方虚端子在修改前SCD中存在，在修改后SCD中未找到，则判定为删除LC：若订阅方虚端子在修改后SCD中存在，在修改前SCD中未找到，则判定为新增LC。最后，设置计数器统计改动、删除和新增LC条数。

    输出SCD修改前后比对结果时，新建一个T作簿，共包含3个工作表：工作表1显示SCD修改前读人LC：工作表2显示SCD修改后读入LC；工作表3显示比对结果。为便于分析查看，对工作表1、2中LC依据订阅方IED划分，不同订阅方IED的LC之间空行．同时将改动的LC所在行底色填充为红色，删除LC和新增LC填充为黄色。

1.4规程规范检验

    用程序自动检测SCD是否满足智能变电站相关规程规范，目前主要包括以下3点。

1.4.1双重化检验

    220 kV及以上电压等级随着保护的双重化配置．GOOSE、s v网络也应双重化配置并遵循相互独立的原则。基于这一点，虚回路检验工具可自动统计保护A、B套所连IED，判断是否满足双重化配置要求。具体思路如下。

    (1)遍历SCD中LC,记录所有IED名称。

    (2)根据IED名称尾字母是否为“A”或“B”，确定站内有多少组双套配置的保护。

    (3)再次遍历LC，记录各个末尾字母为“A”或“B”的IED所连设备。

    (4)双重化判别：若尾字母为“A”（或“B”）的IED所连设备中尾字母出现“B”（或“A”），则判定不满足双重化配置要求；若某保护装置A、B套同时与某- lED建立LC,则说明存在跨双网设备，进一步分析该设备是否为测控、备自投或中、低压侧母联智能终端，若属于上述设备，则满足双重化配置要求：否则不满足。

    (5)统计不满足双重化配置要求IED的数目和名称，并分类输出。

1.4.2双A/D采样与额定延时的检验

    要求接收常规互感器二次值的MU应有2个A/D采样系统．给间隔层设备上送两路采

样值，相互校验以提高保护动作的可靠性。并且MU给保护上送的SV报文中应有额定延时字段．是实现插值再采样同步的必要条件。根据上述要求，虚回路检验工具可自动检测MU给保护上送的SV数据集是否为双AD采样，是否含有额定延时字段。

1.4.3特定逻辑节点LN的检验。

    《线路保护及辅助装置标准化设计规范》对SCD特定逻辑接点的规定如表1所示。

    虚回路检验工具可检查SCD中IED实现相关功能是否使用了规定逻辑节点。

2双重验收方案

    提出智能变电站的双重验收方案，主要有4个步骤，原理如图2所示。

    (1)集成商参照设计十院下发的虚端子表配置生成全站SCD。

    (2)采用虚回路检验工具，检验SCD是否满足描述的虚回路与虚端子表完全一致，是否符合

1.4节中规程规范，若不满足，则对SCD修改并重新检验，直到确定全站SCD。

    (3)由SCD导出各IED的CID文件和GOOSE文本，下载到IED中并重启，观察IED运行是否正常，液晶面板是否有告警信号，若不正常，则修改SCD后，则返回步骤(2)。

    (4)在GIS就地的智能控制柜，用继电保护测试仪向TA、TV二次圈通入电压、电流等模拟故障量，进行功能调试和开关传动，验证IED功能是否正常，是否符合技术规范，若不正常，则修改SCD后返回步骤(2)。

    双重验收方案是将步骤(2)虚回路检验作为第一重验收，步骤(4)功能调试、开关传动作为第二重验收。传统的验收方法没有虚回路检验环节．只能将配置文件下载到IED中，通过调试和传动才能验证虚回路的正确性。通过功能调试消除一个缺陷所需时间为

采用虚回路检验工具能够短时间内完成SCD与虚端子表比对，通过虚回路检验消除一个缺陷所需时间为

3工程应用

    在220 kV吴家庄智能变电站验收中进行工程应用。将初始配置生成的SCD与虚端子表进行比对，结果如图3所示。

    南图3可知．采用虚回路检验工具能够在调试前发现SCD中存在的漏连、冗余和错

LC．使调试有的放矢，吴家庄原本2~3个月的调试工期，采用双重验收方案仅28天就完成送电，大大提高工作效率。变电站规模越大、电压等级越高，配置SCD工作量也越大，虚回路检验也越有必要。在吴家庄调试中也发现，由于智能站仍处于发展、探索阶段，IED模型频繁升级，导致比对结果出现大量由于SCD中数据集变化导致的干扰项。但随着智能站技术不断成熟，模型逐步稳定，上述现象会得到缓解。

    另外．值得一提的是调试220 kV母线保护跳主变高压侧断路器失灵联跳主变三侧的功能时，SCD中母线保护采用的数据集为PTRC，即普通保护跳闸。通过虚回路检验发现虚端子表中为RBRF-失灵联跳专用数据集，二者区别在于采用RBRF母线保护跳主变高压侧断路器失灵后，第一时限跟跳高压侧断路器，跟跳失败后，才联跳三侧，而采用PTRC没有跟跳过程，母线保护判定失灵后，直接联跳主变三侧。虽然最终都是跳开主变各侧开关，但采用PTRC降低了继电保护的选择性。并且跟跳与联跳三侧的时差为毫秒级．调试中不易察觉，可见虚回路检验作为调试的重要补充，可发现调试中不易察觉的问题。

4结语

    为提高智能变电站验收效率和质量，本文开发了虚回路检验工具，可自动实现SCD与虚端子表、SCD之间的比对，以及检测SCD是否满足规程规范，并提出双重验收方案，通过工程应用验证该方案的有效性。

    然而目前设计院下发的虚端子表格式不尽相同．加之各厂家IED命名方法不统一，给虚回路读人造成不便，严重影响虚回路检验工具的通用性．期待尽快出台相关规程，为智能变电站信息的自动分析和提取提供便利。进一步的开发应使虚回路检验工具具有综合分析和逻辑推理能力，能够辨识功能性错误，使规程规范中更多的条目实现自动检测，更好地服务于智能变电站的维护和验收。