秦建松，傅三川，俞永軍，邢 琦

（1.浙江大學電氣工程學院，杭州 310007；2.紹興電力局，浙江 紹興 312000）

IEC 61850標準的應(yīng)用和智能變電站的建設(shè)正在中國電力系統(tǒng)快速發(fā)展，但目前尚缺乏基于IEC 61850標準和智能變電站的系統(tǒng)設(shè)計、制造、調(diào)試、運行和維護的技術(shù)標準、技術(shù)規(guī)范和經(jīng)驗，需要研究智能變電站一次、二次設(shè)備優(yōu)化整合技術(shù)及標準化應(yīng)用方案，研究智能變電站二次施工圖標準化設(shè)計手段，提高智能變電站通用設(shè)備集成度，優(yōu)化一次、二次設(shè)備參數(shù)及配置，規(guī)范設(shè)備間接口技術(shù)。

1 智能變電站常規(guī)組態(tài)及二次圖形式

1.1 智能變電站常規(guī)組態(tài)

IEC 61850配置文件是利用變電站配置描述語言SCL描述變電站設(shè)備對象模型后生成的文件，用于在不同制造商的配置工具之間交換配置信息，實現(xiàn)互操作。配置文件是基于IEC 61850標準的數(shù)字化變電站實現(xiàn)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)。如圖1所示，SCL基于XML語言，是信息集成的描述工具和轉(zhuǎn)換工具，專用于變電站IED設(shè)備、變電站系統(tǒng)和變電站網(wǎng)絡(luò)通信拓撲結(jié)構(gòu)的配置。

圖1 智能變電站SCL配置文件

二次設(shè)備廠家根據(jù)傳統(tǒng)設(shè)計規(guī)范設(shè)計并提供其裝置的輸入/輸出端子定義（通過在ICD文件中預定義數(shù)據(jù)集和控制塊、預定義INPUTS實現(xiàn)）；設(shè)計院根據(jù)該定義以表格或其他方式設(shè)計虛端子；系統(tǒng)集成商通過組態(tài)工具和設(shè)計文件組態(tài)形成SCD文件；二次設(shè)備廠家使用裝置配置工具和全站統(tǒng)一的SCD文件，提取虛端子配置信息并下發(fā)到裝置；調(diào)試人員進行測試。智能變電站組態(tài)模型如圖2所示，其中：ICD為裝置模板配置文件，SCD為全站系統(tǒng)配置文件，SSD為一次系統(tǒng)配置文件。由于沒有實現(xiàn)圖模轉(zhuǎn)換，目前幾乎沒有廠家實現(xiàn)SSD文件配置，即不能把SSD導入系統(tǒng)組態(tài)工具形成變電站主線圖，導致一次系統(tǒng)配置工作量較大，無法發(fā)揮IEC 61850減少調(diào)試工作量的優(yōu)勢。

圖2 智能變電站組態(tài)模型

1.2 智能變電站二次施工圖主要形式

智能變電站中二次電纜的設(shè)計和連接工作變成了虛端子通信組態(tài)和SCD等配置文件下載的工作。通過各試點項目的實踐可以看到，對于每一臺裝置而言，其虛端子輸入/輸出與傳統(tǒng)端子排仍然存在對應(yīng)的關(guān)系。因此，目前各廠家和設(shè)計院往往用Excel表格（如圖3）或常規(guī)CAD文件（如圖4）描述虛端子。由圖3和圖4可見，Excel表格不夠直觀，常規(guī)CAD文件描述不方便，不利于制作和維護管理。

1.3 當前存在問題

（1）現(xiàn)有設(shè)計模式無法適應(yīng)智能變電站技術(shù)需求，智能變電站二次虛擬回路設(shè)計無規(guī)范可循；智能變電站圖紙設(shè)計模式無法實現(xiàn)設(shè)計和配置的有機結(jié)合；設(shè)計和配置工作重復，無法保證設(shè)計與配置的一致性。

圖3 智能變電站Excel虛端子圖（母差保護）

圖4 智能變電站常規(guī)CAD虛端子圖（110 kV線路保護）

（2）智能變電站建設(shè)期間系統(tǒng)配置復雜、管理難度大，二次虛擬回路種類多、數(shù)量大，缺乏有效管理手段；設(shè)計和配置無法實現(xiàn)信息化溝通，SCD文件配置的一致性難以保證；SCD文件配置管理難度大。

（3）智能變電站運行維護缺乏相應(yīng)規(guī)范和有效工具，SCD文件管控不充分，無法融入現(xiàn)有運行管理；SCD文件資料不能貫穿設(shè)計、基建、運行階段，資料檢索困難；在智能變電站全生命周期內(nèi)，SCD文件維護和管理缺乏有效手段。

2 智能變電站二次施工圖標準化技術(shù)

智能變電站的工程化流程已經(jīng)對現(xiàn)階段的變電站自動化系統(tǒng)實施過程提出了挑戰(zhàn)，現(xiàn)有的設(shè)計、施工、試驗、維護的方法將不再完全適用，這將涉及到管理模式、思路以及產(chǎn)業(yè)配套等問題。

首先要解決設(shè)計院由電纜連接的設(shè)計圖紙到邏輯連接的電子文檔轉(zhuǎn)換問題。隨著IEC 61850的工程推廣，相信會出現(xiàn)類似于目前AutoCAD這樣占統(tǒng)治地位的工具軟件，用來解決變電站自動化系統(tǒng)配置以及邏輯接口功能。這樣的軟件應(yīng)該由專業(yè)的第三方來完成，不適合使用系統(tǒng)集成商以及IED制造商提供的私有工具，否則會造成標準不統(tǒng)一等問題。目前，已有二次電力設(shè)備制造廠家著手研究SCD可視化配置工具。

2.1 創(chuàng)新智能變電站組態(tài)

首先，需要實現(xiàn)SCD文件的可視化編輯和校驗，實現(xiàn)設(shè)計和配置的一體化，將SCD文件的XML描述轉(zhuǎn)為圖形化的CAD文件，便于二次施工圖設(shè)計。如果能實現(xiàn)SCD文件的可視化編輯，再利用SVG（伸縮矢量圖形）技術(shù)，將有助于SSD一次系統(tǒng)配置文件導入系統(tǒng)，從而提高IEC 61850的應(yīng)用程度，進一步提升變電站智能化。

若進一步融合，則可以在整個變電站建模過程中取消ICD和SCD等文件，直接以類似于設(shè)計二次施工圖的形式進行導入/導出組態(tài)，新的施工圖形式要能比較方便地提供電子文檔和紙質(zhì)文件，這是對IEC 61850的重構(gòu)，需要增加IEC 61850接口部分的新規(guī)范，如圖5所示。

圖5 創(chuàng)新智能變電站組態(tài)

2.2 實現(xiàn)新組態(tài)需解決的問題

（1）XML語言文件與圖形文件的轉(zhuǎn)換。此轉(zhuǎn)換必須是雙向的，圖形文件能直接導入到系統(tǒng)組態(tài)中，且能夠逆向?qū)С?，以便于設(shè)計、施工、制作與校對。

（2）新的二次施工圖形式必須嚴格統(tǒng)一，即此二次施工圖形式應(yīng)類似于選擇性編輯而非傳統(tǒng)CAD軟件的全畫面圖形編輯。

（3）XMLSpy及 SCL Checker等測試軟件是根據(jù)IEC 61850-6的要求對SCD等配置文件進行檢測，新的二次施工圖形式需要有新的測試軟件，且IEC 61850需增加新施工圖形式的接口部分規(guī)范。

2.3 二次施工圖標準化技術(shù)的優(yōu)點

（1）智能變電站二次施工圖標準化技術(shù)能使現(xiàn)有設(shè)計模式逐步適應(yīng)智能變電站新設(shè)計要求，適應(yīng)過程比較平滑，有利于整個電力系統(tǒng)穩(wěn)定。新智能變電站組態(tài)使得設(shè)計和配置有機結(jié)合，減少工作重復性，保證設(shè)計與配置的一致性。

（2）智能變電站二次施工圖標準化技術(shù)提升了智能變電站全壽命周期內(nèi)的管理水平。新施工圖形式取消了龐大難懂的SCD文件，實現(xiàn)SSD一次系統(tǒng)配置文件導入系統(tǒng)，便于設(shè)計、建設(shè)、運行、檢修、管理等人員掌握整個變電站信息，從而提高智能變電站的安全性。

（3）智能變電站二次施工圖標準化技術(shù)能很好地補充IEC 61850的內(nèi)容。

（4）智能變電站二次施工圖標準化技術(shù)使二次施工圖便于總結(jié)、提高，形成較好的智能變電站配置模式，提高了智能變電站的標準化水平。

3 結(jié)語

設(shè)計工具軟件的逐步完善，可以增加IEC 61850所缺乏的邏輯內(nèi)容，即增加關(guān)于變電站防誤邏輯和程序控制邏輯的模型。智能變電站高效的數(shù)據(jù)傳輸方法和功能的分布化實現(xiàn)，預示了智能變電站技術(shù)必然會有極其光明的發(fā)展前景。同樣，智能變電站二次施工圖標準化技術(shù)也顯得越來越重要，將會在建設(shè)堅強電網(wǎng)、智能電網(wǎng)中發(fā)揮積極作用。

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[2]朱炳銓，任雁銘，姜健寧，等.變電所自動化系統(tǒng)實現(xiàn)IEC 61850的過渡期策略[J].電力系統(tǒng)自動化，2005，29（23）：54-57.

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