侯偉宏，徐丹露，裘愉濤，吳靖，吳振杰

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310009；2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司臺(tái)州供電公司，浙江臺(tái)州318000；3.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司，杭州310007)

智能變電站SCD文件可視化研究

侯偉宏1，徐丹露2，裘愉濤3，吳靖1，吳振杰1

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310009；2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司臺(tái)州供電公司，浙江臺(tái)州318000；3.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司，杭州310007)

智能變電站SCD文件作為全站唯一的系統(tǒng)配置文件，其正確與否、有無(wú)變動(dòng)直接決定了繼電保護(hù)動(dòng)作的正確性。重點(diǎn)介紹SCD文件架構(gòu)內(nèi)容；提出一種通過(guò)提取IED裝置的虛擬二次回路連接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)SCD虛擬二次回路的配置描述從分散文本格式到集中圖形化展示的轉(zhuǎn)變；在擴(kuò)建工程中為了保證重新配置后的SCD文件內(nèi)原有IED裝置相關(guān)信息沒(méi)有發(fā)生變化，提出不同版本SCD文件差異性比對(duì)的原則及方法。

智能變電站；配置文件；虛回路；可視化；比對(duì)

0 引言

SCD（智能變電站系統(tǒng)配置文件）作為全站唯一的系統(tǒng)配置文件，涵蓋了IED（變電站全部智能電子設(shè)備）的實(shí)例配置、通信參數(shù)信息、IED之間的聯(lián)系信息以及變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等配置信息[1-5]。因此，智能變電站SCD文件正確與否、有無(wú)變動(dòng)直接決定了繼電保護(hù)動(dòng)作的正確性。

以500 kV智能變電站為例，全站SCD文件在100 MB左右，用文本介紹的編輯軟件打開(kāi)將近有200萬(wàn)行，采用XMLSpy等專用工具查看SCD文件專業(yè)性強(qiáng)，要求運(yùn)維人員具備IEC 61850模型及XML（可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言）語(yǔ)法知識(shí)，這在現(xiàn)場(chǎng)是很難完全做到的。尤其對(duì)擴(kuò)建工程，需要對(duì)竣工保存的SCD文件進(jìn)行修改，如何保證重新配置后的SCD文件內(nèi)原有設(shè)備虛端子聯(lián)系、通信配置等參數(shù)沒(méi)有發(fā)生變化？如果僅僅依靠人工比對(duì)來(lái)保證，工作量大、效率和可靠性低。

在當(dāng)前技術(shù)條件下，探索一種以圖形化顯示SCD文件內(nèi)虛回路相關(guān)信息，并采用不同版本SCD文件差異性比對(duì)的方法，這對(duì)保障智能變電站SCD文件配置的正確性、提高現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試運(yùn)維效率具有積極的意義。

1 智能變電站SCD文件結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)上，智能變電站SCD文件包含5大部分[2，3]，如圖1所示。

（1）Header：主要描述SCL配置文件和版本，包含歷史修訂信息。

圖1 SCD文件結(jié)構(gòu)

（2）Substaion：主要描述全站一次設(shè)備及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

（3）Communication：包含過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)、站控層網(wǎng)絡(luò)配置，包含IP地址、GOOSE網(wǎng)VLAN劃分及物理地址等。

（4）IED：包含全站IED，以及全部間隔層IED的過(guò)程層接口邏輯設(shè)備的完整內(nèi)容。

（5）DataTemplate：包含全站IED的邏輯設(shè)備相關(guān)的LN與DO及DA的ENUM定義。

從SCD文件中功能模型上分析，配置文件中保護(hù)、自動(dòng)化、高級(jí)應(yīng)用所需要的信息皆包含在同一個(gè)文件中，且各部分之間存在耦合。如圖2所示：

（1）“①一次設(shè)備模型、②電氣拓?fù)淠Ｐ汀泵枋龅氖亲冸娬局鹘泳€信息，一般首先用SSD文件建立，最終保存到SCD文件中。

（2）“③功能拓?fù)?、⑥功能映射”描述的是自?dòng)化系統(tǒng)中“四遙”與實(shí)際裝置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)“對(duì)點(diǎn)”完成。

（3）“④IED模型”描述裝置的詳細(xì)IEC 61850模型信息，其中大部分為自動(dòng)化信息。

（4）“⑤通信拓?fù)洹ⅱ邤?shù)據(jù)流”描述的是裝置虛端子、虛導(dǎo)線（含GOOSE與SMV）信息，用于支持保護(hù)核心功能。

圖2 SCD文件描述的完整信息

2 SCD文件可視化方法

由于SCD文件是依據(jù)SCL語(yǔ)言編制而成的XML文件，因此可以在純文本比對(duì)方式基礎(chǔ)上，以圖形化方式顯示SCD的內(nèi)容。以某IED的GOOSE控制塊外部引用為例，根據(jù)該引用指定的IEDName與LDInst可找到外部信號(hào)所在的IED和邏輯設(shè)備LDevice，查找該LDevice下所有DataSet，可找到匹配的數(shù)據(jù)集條目（LDInst，prefix，LNClass，LNInst，DOName都相同），遍歷該LDevice下的所有GSEControl即可找到關(guān)聯(lián)該數(shù)據(jù)的GOOSE控制塊。

具體方法如下：

（1）裝置輸出虛端子。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，裝置的輸出虛端子是利用GOOSE控制塊定義的，GOOSE控制塊定義于G1訪問(wèn)點(diǎn)的PI1$LN0中，因此按照如下方法提取輸出虛端子：

（a）搜索ICD/CID文件，定位到G1訪問(wèn)點(diǎn)的PI01$LN0；

（b）遍歷LN0下面的標(biāo)簽，對(duì)于每個(gè)GOOSE標(biāo)簽提取name，desc，dataset，confRev，app ID等元素，記錄為1個(gè)虛端子排；

（c）根據(jù)dataSet，找到匹配的，并提取每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，并將每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)記錄為一個(gè)輸出虛端子，記錄其對(duì)應(yīng)的LN.DO.DA；

（d）直至數(shù)據(jù)項(xiàng)遍歷完；

（e）直至GOOSE控制塊遍歷完。

（2）裝置間虛回路。智能變電站中CID文件中記錄了裝置的虛回路信息，以GOOSE虛回路為例，可采用如下方法提取裝置的虛回路：

（a）搜索SCD/CID文件，找到；

（b）搜索；

（c）遍歷所有；

（d）提取IEDName，LDInst，LNClass，LNInst，doName，daName，prefix等元素，構(gòu)成1個(gè)虛回路；

（e）根據(jù)上述虛回路信息，搜索中定義的GOOSE控制塊，找到匹配的GoCB，記錄cbName，goCbRef，datSet，confRev，app ID等信息；

（f）根據(jù)匹配的GoCB，再搜索CID文件的< Communication>部分，找到該GoCB的通信信息，記錄mAddr，VLAN-ID，VLAN-PRIORITY等信息；

（g）直至遇到。

至此，找到了該外部引用關(guān)聯(lián)的是哪個(gè)GOOSE控制塊的第幾個(gè)數(shù)據(jù)集條目，裝置間的虛回路由此建立。

按照上述方法，可以確定SCD文件中所有虛端子連接，進(jìn)而圖形化展示每個(gè)IED與其他IED之間的信號(hào)聯(lián)系，如圖3所示。

圖3 SCD文件可視化

依據(jù)虛回路提取方法，可以對(duì)SCD文件進(jìn)行靜態(tài)解析，得到IED裝置直接的邏輯虛擬二次回路的連接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)SCD虛擬二次回路配置描述從分散文本格式到集中圖形化展示，回路描述直觀可見(jiàn)，便于二次回路的管理及檢查。

3 不同版本SCD文件差異化比較

智能站投運(yùn)后基本上都會(huì)面臨擴(kuò)建，這就務(wù)必需要對(duì)竣工保存的SCD文件進(jìn)行修改。修改過(guò)程如何確保重新配置后的SCD文件原有設(shè)備虛端子聯(lián)系、通信配置等參數(shù)沒(méi)有發(fā)生變化？迫切需要比對(duì)不同版本的SCD文件，當(dāng)SCD文件變化時(shí)，以可視化結(jié)果展示變化的保護(hù)裝置虛端子和虛回路。

3.1 SCD文件比對(duì)項(xiàng)目及同一性判斷依據(jù)

考慮到智能變電站比較關(guān)注的內(nèi)容，在對(duì)不同版本的SCD文件做對(duì)比時(shí)，需比對(duì)的項(xiàng)目及不同版本的SCD文件同一性判斷依據(jù)如下：

（1）IED增加和刪除。IED的name屬性作為IED的全局標(biāo)識(shí)必須是全站唯一的，如果在新文件中發(fā)現(xiàn)某個(gè)IED的name屬性在舊文件中不存在，該IED應(yīng)視為新增IED；反之，在舊文件中發(fā)現(xiàn)某個(gè)IED的name屬性在新文件中不存在，該IED應(yīng)視為已刪除的IED。

（2）IED參數(shù)。IED的描述、設(shè)備型號(hào)、廠家等參數(shù)一般不會(huì)影響虛端子連線，可以作為可選的比較項(xiàng)目，默認(rèn)時(shí)不進(jìn)行比較。

（3）SV控制塊的增加和刪除。新舊文件中同一IED的具有相同smvID的SV控制塊被認(rèn)為是同一個(gè)SV控制塊，通過(guò)比較smvID找出每個(gè)IED中新增的SV控制塊和已刪除的SV控制塊。

（4）SV控制塊參數(shù)。SV控制塊參數(shù)包括：APPID，MAC，VLANID，VLAN優(yōu)先級(jí)、配置版本號(hào)、ASDU數(shù)目、采樣率、控制塊名字、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集，控制塊描述和數(shù)據(jù)集描述可作為可選的比較項(xiàng)目。

（5）GOOSE控制塊的增加和刪除。新舊文件中同一IED的具有相同APPID的GOOSE控制塊被認(rèn)為是同一個(gè)控制塊，通過(guò)比較APPID找出每個(gè)IED中新增的GOOSE控制塊和已刪除的GOOSE控制塊。

（6）GOOSE控制塊參數(shù)。應(yīng)比較的GOOSE控制塊參數(shù)包括：APPID，MAC，VLANID，VLAN優(yōu)先級(jí)，配置版本號(hào)，MaxTime，MinTime，gocbRef，控制塊名字，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集，此外，控制塊描述和數(shù)據(jù)集描述可作為可選的比較項(xiàng)目。

（7）數(shù)據(jù)集條目的增減和序號(hào)的變化?？蓪?shù)據(jù)集條目的參引地址作為標(biāo)識(shí)，找出新增條目和已刪除的條目，也可得到條目序號(hào)的改變。

（8）數(shù)據(jù)集條目的參數(shù)。主要是參引對(duì)象的數(shù)據(jù)類型，其他描述性參數(shù)可作為可選比較項(xiàng)目，比如LN的描述，DOI的描述等。

（9）數(shù)據(jù)輸入的增減。根據(jù)數(shù)據(jù)輸入（Inputs節(jié)點(diǎn)）的地址，找出新增的數(shù)據(jù)輸入和已刪除的數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)輸入的地址組成為“訪問(wèn)點(diǎn)/邏輯設(shè)備/邏輯節(jié)點(diǎn)”。

（10）外部引用的增減和條目序號(hào)的改變。新舊文件中同一數(shù)據(jù)輸入的具有相同內(nèi)部短地址的外部引用被認(rèn)為是同一個(gè)外部引用，通過(guò)比較內(nèi)部短地址可找出新增條目和已刪除的條目，也可得到條目序號(hào)的改變。

（11）外部引用的外部地址。外部地址描述了引用的是哪個(gè)IED的SV/GOOSE數(shù)據(jù)集條目，這對(duì)建立虛端子連線至關(guān)重要。

3.2 SCD文件比對(duì)流程及原理

圖4是SCD文件差異性的比較流程。由圖4所示，在不同版本SCD文件差異性的比較，主要從IED設(shè)備層、控制塊層、數(shù)據(jù)集層等方面進(jìn)行。圖5顯示了不同版本差異化比較的原理及判斷依據(jù)。

圖4 SCD文件差異性比較流程

3.3 SCD圖形化比對(duì)

在以圖形化顯示不同SCD文件時(shí)，主要從IED設(shè)備層、IED關(guān)聯(lián)圖層、虛端子圖層、虛端子表層4個(gè)層次進(jìn)行比對(duì)及顯示比對(duì)結(jié)果。各種圖標(biāo)的含義：

圖5 SCD文件差異化比較原理

“+”標(biāo)示新增項(xiàng)，表示舊文件中不存在而新文件中存在的項(xiàng)目，如新增IED、新增SV/GOOSE控制塊、新增數(shù)據(jù)集條目等。

“×”標(biāo)示刪除項(xiàng)，表示舊文件中存在而新文件中不存在的項(xiàng)目，如被刪除的IED、SV/GOOSE控制塊等等。

“|”標(biāo)示虛連線修改項(xiàng)，表示僅虛端子連線有改變，其他參數(shù)沒(méi)有改變，如某IED的某個(gè)GOOSE發(fā)送數(shù)據(jù)集條目被其他IED引用（即GOOSE輸出虛端子連線）的情況有改變，其他諸如控制塊參數(shù)、數(shù)據(jù)集參數(shù)都沒(méi)有變化。

“！”標(biāo)示參數(shù)修改項(xiàng)，表示該項(xiàng)自身參數(shù)有改變，與之相關(guān)的虛連線可能有改變，也可能沒(méi)有改變。比如新舊文件中都有IED“CG22002”，但該IED的“GOOSE發(fā)送”和“數(shù)據(jù)輸入”都有變化。

（1）IED設(shè)備層比對(duì)。IED設(shè)備層用于比對(duì)2個(gè)SCD文件的各IED基本信息，包括IED名稱、描述、生產(chǎn)廠家、設(shè)備型號(hào)、虛端子CRC校驗(yàn)碼的差異性，顯示增加或刪除的IED設(shè)備，見(jiàn)圖6。

圖6 IED設(shè)備比對(duì)

（2）關(guān)聯(lián)圖層比對(duì)。關(guān)聯(lián)圖層用于顯示該IED設(shè)備的關(guān)聯(lián)圖，以選中的IED設(shè)備為中心，顯示與其相關(guān)聯(lián)的IED設(shè)備，以圖標(biāo)的方式表示該IED設(shè)備的SMV發(fā)送、GOOSE發(fā)送、SMV接收、GOOSE接收控制塊的變化情況，見(jiàn)圖7。

圖7 IED設(shè)備關(guān)聯(lián)圖

（3）虛端子圖層比對(duì)。虛端子圖層用于顯示發(fā)生變化的虛端子，見(jiàn)圖8。

圖8 虛端子圖比對(duì)

（4）虛端子表層比對(duì)。虛端子表層顯示所選IED設(shè)備的SMV發(fā)送、GOOSE發(fā)送、SMV接收、GOOSE接收等詳細(xì)比對(duì)信息，包括虛端子的增減、APPID、數(shù)據(jù)集條目、MAC地址、DOI.DU、外部引用地址的變化等，見(jiàn)圖9。

圖9 虛端子表比對(duì)示例

4 結(jié)語(yǔ)

智能變電站技術(shù)的興起和普及，極大提高了變電站信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化水平，但是高度耦合、抽象的網(wǎng)絡(luò)信息流也給調(diào)試、運(yùn)行、檢修帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

在當(dāng)前技術(shù)條件下，探索一種以圖形化顯示SCD文件內(nèi)虛回路相關(guān)信息的方法，將邏輯虛擬二次回路、通信參數(shù)等抽象的信息以更為直觀的圖形方式顯示，并實(shí)現(xiàn)不同版本SCD文件的差異性比較，對(duì)于保障智能變電站SCD文件配置的正確性、提高現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試運(yùn)維效率、保證變電站可靠運(yùn)行具有積極的意義。

[1]Q/GDW 1396-2012 IEC 61850工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型[S].2012.

[2]王松，宣曉華，陸承宇.智能變電站配置文件版本管理方法[J]電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化，2013，37（17）∶95-98.

[3]胡道徐，沃建棟．基于IED 61850的智能變電站虛回路體系[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010，34（17）∶78-82．

[4]孫一民，劉宏君，姜健寧等.智能變電站SCD文件管控策略完備性分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2014，38（16）∶105 -109．

[5]IEC 61850-6 Communication Networks and Systems in Substation Part 6∶Configuration description language for communication in electricalsubstations related to IEDs[S]. 2009.

（本文編輯：楊勇）

Research on Visualization of Substation Configuration Description File in Intelligent Substation

HOUWeihong1，XU Danlu2，QIU Yutao3，WU Jing1，WU Zhenjie1
（1.State Grid Hangzhou Power Supply Company，Hangzhou 310009，China; 2.State Grid Taizhou Power Supply Company，Taizhou Zhejiang 318000，China; 3.State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310011，China）

As the only system configuration file of the intelligent substation，SCD（substation configuration description）file determines correct relay protection action by its correctness and unchanged status.Firstly，this paper emphasizes the SCD file architecture；Then，it proposes amethod to show the virtual secondary circuits in the SCD file from disperse text format to the graphical display by extracting them from the IED.In order to ensure that the original IED device-related information in the reconfigured SCD file is not changed in expansion project，the paper proposes the principles and methods to compare different SCD files.

intelligent substation；configuration file；virtual circuit；visualization；comparison

TM631

B

1007-1881（2016）01-0010-05

2015-07-02

侯偉宏（1986），男，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)槔^電保護(hù)運(yùn)行維護(hù)、智能變電站關(guān)鍵技術(shù)。