顧 建，王志亮

（國網(wǎng)浙江省電力公司紹興供電公司，浙江 紹興 312000）

智能變電站系統(tǒng)組態(tài)中虛端子存在的問題及改進

顧 建，王志亮

（國網(wǎng)浙江省電力公司紹興供電公司，浙江 紹興 312000）

通過對虛端子在智能變電站系統(tǒng)組態(tài)配置中存在問題的分析，指出虛端子標準化對提高虛端子連線的準確度，減少智能變電站系統(tǒng)組態(tài)配置和現(xiàn)場調(diào)試時間都具有重要意義。提出相應規(guī)范外部、內(nèi)部信號和實現(xiàn)虛端子標準化的建議，并給出了一個虛端子描述的改進實例。

智能變電站；虛端子；標準化；數(shù)據(jù)集

智能變電站是目前主流的變電站模式，是智能電網(wǎng)的重要組成部分和關(guān)鍵節(jié)點。智能變電站以高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺為基礎(chǔ)，通過對數(shù)字信息進行標準化，實現(xiàn)信息共享和互操作[1]。虛端子是在智能變電站系統(tǒng)組態(tài)配置中的一個重要概念，是集成商制作SCD（變電站配置描述）文件的重要依據(jù)，在此主要分析虛端子在智能變電站應用中存在的問題并提出改進建議。

1 虛端子概念

傳統(tǒng)變電站的微機保護設(shè)置模擬量、開入和開出等線路連接的端子排，保護裝置的各開入量、跳合閘出口等都一一對應于具體的端子，保護設(shè)計時，通過從端子到端子的電纜連接實現(xiàn)保護裝置之間的配合，以及保護裝置至一次設(shè)備的出口[1]。而智能變電站主要采用光纖和網(wǎng)絡(luò)傳輸信息，不再大量使用電纜，這就給設(shè)計提出了新的問題，與實際端子相對應的“虛端子”的概念被提了出來。引人虛端子概念將有助于保持現(xiàn)有二次設(shè)計的規(guī)范改變最小[2]，便于設(shè)計人員和現(xiàn)場調(diào)試人員理解和辨別現(xiàn)場各智能設(shè)備之間的信息交換，能夠與傳統(tǒng)的“實端子”形成良好的對應關(guān)系。

2 虛端子在應用中存在的問題

2.1 智能變電站的系統(tǒng)組態(tài)

目前，智能變電站系統(tǒng)組態(tài)及調(diào)試主要分為3步：

（1）設(shè)計人員設(shè)計并提供全站的圖紙以及虛端子表。

（2）集成商利用系統(tǒng)組態(tài)工具和虛端子表將各智能裝置的ICD（智能設(shè)備的配置描述）文件進行虛端子連線和IP（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議）地址的分配等，形成SCD文件。由各智能裝置廠家現(xiàn)場調(diào)試人員利用自家的工具軟件將SCD文件轉(zhuǎn)變成CID（智能設(shè)備實例配置文件）及私有文件并下裝到智能裝置，如圖1。

（3）現(xiàn)場調(diào)試人員在智能裝置下裝完成后進行單裝置調(diào)試以及全站設(shè)備的聯(lián)調(diào)，發(fā)現(xiàn)并改正調(diào)試過程中的問題。

由這3步流程可以看出，ICD文件是智能變電站組態(tài)之源。

圖1 智能變電站系統(tǒng)組態(tài)

圖2 廠家A提供的220 kV線路保護G1訪問點中的數(shù)據(jù)集（部分）

圖3 廠家B提供的220 kV線路保護G1訪問點中的數(shù)據(jù)集（部分）

2.2 不同廠家ICD文件數(shù)據(jù)集和內(nèi)部信號的對比

以廠家A和B提供的220 kV線路保護的ICD模型文件為例，圖2、圖3分別是由廠家A與B提供的220 kV線路保護G1訪問點（過程層GOOSE訪問點）數(shù)據(jù)的部分DA（數(shù)據(jù)屬性），由圖2與圖3對比可知，2套保護的DA描述和定義有較大差異。

同樣的問題也存在于智能裝置的以GOIN為前綴的內(nèi)部信號中，ICD模型文件較好的廠家能夠提供相應的內(nèi)部信號描述，而有的廠家則只是提供了實例化的描述，信號的描述和意義不明確、不詳細。數(shù)據(jù)集和內(nèi)部信號的內(nèi)容、描述和定義的不統(tǒng)一是目前各廠家ICD模型文件普遍存在的問題。

2.3 虛端子存在的問題

由于各廠家提供的ICD模型文件不統(tǒng)一，給設(shè)計人員虛端子表的設(shè)計帶來了很大的困難，設(shè)計人員不得不仔細閱讀每一個廠家的ICD模型文件，只有在對ICD模型文件過程層中的數(shù)據(jù)集和內(nèi)部信號了解和熟悉后才能提供1份完整、正確的虛端子表。而現(xiàn)實的狀況是設(shè)計人員往往不能提供1份標準、完備的虛端子表，這就使得集成商在配置SCD文件時會有不小的困難，往往需要咨詢在現(xiàn)場的其他廠家人員，并需要現(xiàn)場調(diào)試人員對每個智能裝置都做好相應的調(diào)試，才能確保虛端子連接的準確性，這種需要在全站設(shè)備聯(lián)調(diào)過程的不斷發(fā)現(xiàn)和改正問題的現(xiàn)實狀況，帶來了“數(shù)字化變電站是調(diào)試出來”的尷尬[1]。

集成商除了需要在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)虛端子的錯誤，還需要在SCD文件的配置過程中，先進行各導入ICD文件的描述實例化工作，即根據(jù)虛端子表，將各ICD文件中G1訪問點下的GOOSE（面向通用對象的變電站事件）輸出部分的描述修改為工程的實際描述，同時修改由G1訪問點映射到S1訪問點（站控層MMS訪問點）下的GOOSE開入部分的描述，保證上送監(jiān)控后臺信息與工程實際的一致性[3]。

由于虛端子表不準確，集成商需要在調(diào)試的過程中不斷地修改虛端子連接和相應的描述，工作效率低下，也使SCD文件中存在另外一種錯誤的可能：即虛端子連線比實際需要的多了，這種錯誤由于其隱蔽性，在調(diào)試過程中往往不能發(fā)現(xiàn)，這就有可能形成“虛寄生回路”。解決這些問題就需要對虛端子的外部、內(nèi)部信號進行規(guī)范，實現(xiàn)虛端子的標準化。

3 對虛端子的改進

3.1 虛端子標準化的基礎(chǔ)

圖4 某廠家220 kV線路測控裝置遙控數(shù)據(jù)集dsGOOSE（部分）

圖5 某廠家220 kV線路測控裝置改進后的遙控數(shù)據(jù)集dsGOOSE1（部分）

國家電網(wǎng)公司企業(yè)標準Q/GDW 396-2009《IEC 61850工程繼電保護應用模型》規(guī)范了各邏輯設(shè)備和邏輯節(jié)點的建模要求以及ICD模型文件中預先定義的數(shù)據(jù)集名稱，但是對數(shù)據(jù)集中DA的內(nèi)容、數(shù)目以及描述沒有做出要求，這就導致了目前各個廠家在數(shù)據(jù)集內(nèi)容上的不統(tǒng)一，從而給設(shè)計以及集成商帶來了困難。

由于ICD文件的外部信號（數(shù)據(jù)集Data set中發(fā)送給其他智能裝置的數(shù)據(jù)對象或數(shù)據(jù)屬性），和內(nèi)部信號（接受其他智能裝置信號的本裝置內(nèi)部對應的數(shù)據(jù)對象或數(shù)據(jù)屬性），分別由G1/M1訪問點（過程層GOOSE/SV訪問點）下的GOOSE/SV數(shù)據(jù)集和以GOIN/SVIN為前綴的內(nèi)部邏輯節(jié)點實現(xiàn)，同時國家電網(wǎng)公司企業(yè)標準Q/GDW 161-2013《線路保護及輔助裝置標準化設(shè)計規(guī)范》、Q/GDW 175-2013《變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護及輔助裝置標準化設(shè)計規(guī)范》等標準對智能裝置的模擬量輸入、開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出的具體內(nèi)容做了規(guī)定，這就為虛端子的標準化提供了條件。

3.2 DA信號的標準化

在G1訪問點的PI邏輯設(shè)備下建立一個包含智能裝置全部必備輸出DA的標準GOOSE數(shù)據(jù)集，標準GOOSE數(shù)據(jù)集中DA的內(nèi)容、數(shù)目以及描述應該統(tǒng)一且是經(jīng)專家討論過的、符合國網(wǎng)公司相關(guān)企業(yè)標準規(guī)定和智能裝置正常運行所必須具備的。如果標準GOOSE數(shù)據(jù)集太大或者信號需要分組，則可以建立多個以1開始的數(shù)字作為尾綴的數(shù)據(jù)集，如dsGOOSE1，dsGOOSE2等。標準GOOSE數(shù)據(jù)集DA的排列順序應相同，同時描述應規(guī)范、符合現(xiàn)場工程人員的使用習慣。對內(nèi)部信號，應與標準GOOSE數(shù)據(jù)集一樣在G1訪問點的PI邏輯設(shè)備下，建立一個包含智能裝置全部必備內(nèi)部信號DA的標準GOINGGIO邏輯節(jié)點，標準GOINGGIO邏輯節(jié)點的建立要求與標準GOOSE數(shù)據(jù)集一樣，如需要對裝置內(nèi)部信號進行分組，則建議以公用數(shù)據(jù)類為基礎(chǔ)劃分，如：單點狀態(tài)信息和可控的雙點可分為2個不同的GOINGGIO分組，采用不同的GGIO實例號來區(qū)分，如GOINGGIO1，GOINGGIO2等。

圖4為某廠家220 kV線路測控裝置ICD文件中的遙控數(shù)據(jù)集dsGOOSE，圖5、圖6為某廠家220 kV線路測控裝置ICD文件中經(jīng)過改進的遙控數(shù)據(jù)集dsGOOSE1和dsGOOSE2（圖中截取一部分）?？梢钥吹?，改進后的遙控數(shù)據(jù)集有原來的1個增加為2個，第1個數(shù)據(jù)集dsGOOSE1提供220 kV線路標準的遙控對象，第2個數(shù)據(jù)集ds-GOOSE2提供220 kV線路備用的遙控對象，同時2個數(shù)據(jù)集的描述清楚且與現(xiàn)場工程人員的使用習慣相符。

如果智能設(shè)備廠家在標準GOOSE數(shù)據(jù)集之外需要提供擴展的外部信號，則應在G1訪問點下再建立1個帶2位數(shù)字尾綴的PI邏輯設(shè)備，如PI02，此PI02邏輯設(shè)備包含擴展GOOSE數(shù)據(jù)集，同時應將包含標準GOOSE數(shù)據(jù)集的PI邏輯設(shè)備命名為PI01。擴展GOOSE數(shù)據(jù)集中的DA描述應簡潔明了并符合現(xiàn)場工程人員的使用習慣，擴展的內(nèi)部信號DA的建立要求和標準與外部信號類似。

3.3 采樣值的DA標準化

采樣值SV（采樣測量值）的外部和內(nèi)部信號的DA標準化與GOOSE類似，主要是在M1訪問點中建立標準的SV數(shù)據(jù)集和以SVIN為前綴的采樣值內(nèi)部信號邏輯節(jié)點。建立的要求和標準與GOOSE相同，不再贅述。

由于智能變電站中的GOOSE和SV信息的傳輸都是以數(shù)據(jù)集為單位，可進一步設(shè)想在實現(xiàn)了虛端子標準化的基礎(chǔ)上，取消虛端子連線，而采用以數(shù)據(jù)集為單位的方式進行信號的傳送：即通過巧妙地設(shè)計發(fā)送端數(shù)據(jù)集中的信號和接收端內(nèi)部信號的內(nèi)容和順序，通過二者的規(guī)范和統(tǒng)一，取消虛端子連線，實現(xiàn)只需要將相應數(shù)據(jù)集的GOOSE/SV控制塊和對應的內(nèi)部信號邏輯節(jié)點關(guān)聯(lián)起來，就能實現(xiàn)全站SCD文件的配置，大大減少系統(tǒng)組態(tài)配置和現(xiàn)場調(diào)試時間，節(jié)約成本。

圖6 某廠家220 kV線路測控裝置改進后的遙控數(shù)據(jù)集dsGOOSE2（部分）

4 結(jié)語

虛端子是智能變電站系統(tǒng)組態(tài)配置中的重要概念，是智能變電站功能實現(xiàn)的核心與靈魂，只有保證虛端子連線的準確性，才能夠正確的實現(xiàn)智能變電站的全部功能。當前ICD模型文件外部和內(nèi)部信號的不統(tǒng)一給設(shè)計、集成商以及現(xiàn)場調(diào)試人員帶來了諸多的困難。通過對虛端子內(nèi)部和外部信號的標準化，能夠有效地提高智能變電站虛端子連線的準確度，減少智能變電站系統(tǒng)組態(tài)配置和現(xiàn)場調(diào)試時間，節(jié)約成本，促進智能變電站的大規(guī)模推廣應用。

[1]高亞棟，朱炳銓，李慧，等.數(shù)字化變電站的“虛端子”設(shè)計方法應用研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2011，39（5）∶124-125.

[2]徐成斌，孫一民.數(shù)字化變電站GOOSE通信方案[J].電力系統(tǒng)自動化，2007，31（19）∶91-94.

[3]董磊超，于士謙，喬彥濤，等.智能變電站聯(lián)調(diào)測試方法研究[J].華電技術(shù)，2012，34（11）∶60-62.

（本文編輯：楊 勇）

Problems and Improvement of Virtual Terminator in Intelligent Substation Configuration

GU Jian，WANG Zhiliang
（State Gird Shaoxing Power Supply Company，Shaoxing Zhejiang 312000，China）

By analyzing problems of virtual Terminator in intelligent substation configuration，the paper indicates that virtual terminator standardization is key to improve accuracy of virtual terminator wiring and reduce time of intelligent substation configuration and field commissioning.The paper proposes advice on standardizing external and internal signal as well as virtual terminator standardization；moreover，it gives an improvement example of virtual terminator description.

intelligent substation；virtual terminator；standardization；data set

TM631∶TP274

B

1007-1881（2015）05-0019-04

2014-12-26

顧 建（1984），男，工程師，從事電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)調(diào)試檢修工作。