石 慧姬 慧李 妍李 鵬劉戰(zhàn)朋

（1. 揚州供電公司，江蘇 揚州 225001；2. 江蘇省電力公司經(jīng)濟技術研究院，南京 211000；3. 南京五采智電電力科技有限公司，南京 211106）

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基于“六統(tǒng)一”規(guī)范的虛端子連線批量自動校驗的方法和設計

石 慧1姬 慧2李 妍2李 鵬3劉戰(zhàn)朋3

（1. 揚州供電公司，江蘇 揚州 225001；2. 江蘇省電力公司經(jīng)濟技術研究院，南京 211000；3. 南京五采智電電力科技有限公司，南京 211106）

針對目前智能變電站在SCD配置階段缺少虛端子連線離線校驗檢測，需要現(xiàn)場人員通過大量的試驗在線驗證連接關系的正確性，本文提出了一種虛端子連線批量的自動校驗方法。該方法基于“六統(tǒng)一”規(guī)范，建立了虛端子連接標準模板庫，可將SCD文件的虛端子連線與虛端子連接模板庫逐個校驗比對，并將校驗結(jié)果展示給客戶，將人工經(jīng)驗和人工調(diào)試校驗端子連線的過程，轉(zhuǎn)換為軟件自動校驗的過程，提出了一種全新的校驗模式和機制，填補了虛端子校驗領域的空白，提高了虛端子校驗的快速性和準確性。

智能變電站；虛端子；標準模板庫；自動校驗

在二次系統(tǒng)中繼電保護的正確動作不僅取決于微機保護本身邏輯算法的正確性，也不僅取決于保護裝置本身質(zhì)量的穩(wěn)定性，更為重要的是在現(xiàn)場二次回路的接線正確與否，因為保護一經(jīng)通過入網(wǎng)檢測，軟件硬件本身都已經(jīng)經(jīng)過認證，在當前的技術條件下，量產(chǎn)后產(chǎn)品本身的缺陷率相對較低，帶來問題往往是現(xiàn)場的二次回路問題。智能變電站中，二次回路通過光纖通信來實現(xiàn)，相比于傳統(tǒng)的電氣連接，有著天然的優(yōu)勢：減少了長距離電纜和屏間電纜，節(jié)省成本和管道面積；解決了信號電纜傳輸過程中的電磁干擾問題，增加通信可靠性；可通過網(wǎng)絡報文實現(xiàn)信號傳輸回路自檢，實現(xiàn)傳輸回路狀態(tài)檢修，避免了傳統(tǒng)電纜回路接觸不可靠時無法自檢的缺點。

雖然智能變電站相比于常規(guī)變電站的二次回路具有很多優(yōu)勢，但是也存在無法直觀校驗的問題。智能站中的二次回路是通過虛端子連接來實現(xiàn)的，并通過SCL語言存儲在系統(tǒng)配置描述（SCD）文件中，包含了所有設備的運行信息，包括站內(nèi)各 IED的數(shù)據(jù)信息、數(shù)據(jù)類型、通信參數(shù)、控制塊參數(shù)、裝置間的回路關系尤其是跳合閘、采樣等關鍵的連接關系。二次連接調(diào)試過程如下：一般由設計院完成 SCD系統(tǒng)配置（當前實際情況多由集成商完成SCD系統(tǒng)配置，設計院僅提供虛端子連線 EXCEL表格），各廠家依據(jù)SCD生成配置文件下載至各自裝置中，調(diào)試人員依據(jù)設計院（當前多為集成商）的 SCD文件對虛端子連線進行在線驗證?？梢钥闯觯悄苷菊{(diào)試關鍵的一步在于需要人工核對虛端子連線的正確與否，如果能在系統(tǒng)配置階段，離線對SCD的虛端子連線進行校驗檢查，這將大大減輕或者至少有利于現(xiàn)場的調(diào)試工作，但是由于各個廠家的虛端子并不統(tǒng)一，并不方便進行比較校驗。

國網(wǎng)公司最新編制的“六統(tǒng)一”規(guī)范將智能站保護的虛端子進行了規(guī)定[1]，統(tǒng)一了各個設備廠家的二次接口，從而使自動校驗虛端子連線成為可能。

1　虛端子連線校驗的理論基礎

在“六統(tǒng)一”規(guī)范之前，各個二次廠家的虛端子數(shù)目不統(tǒng)一，類型不統(tǒng)一，描述不統(tǒng)一，由于虛端子的不統(tǒng)一造成了各個設備之間的虛端子連接復雜化、差異化，在二次設備集成過程中，設計人員需要了解各個虛端子的含義才能準確連接，虛端子設計效率和準確性也因此相對低下?；谝陨显?，無法完成SCD的虛端子連線自動校驗。

國家電網(wǎng)公司2007年對220kV及以上電壓等級常規(guī)站保護裝置進行了輸入輸出量、壓板、端子、報吿和定值的“六統(tǒng)一”規(guī)范，同樣的，2012年對110kV及以下電壓等級進行了“六統(tǒng)一”規(guī)范，并在公司系統(tǒng)內(nèi)得到廣泛應用。隨著智能變電站的推廣和應用，智能站保護裝置也需要進行“六統(tǒng)一”規(guī)范，因此國網(wǎng)公司于 2012年相繼開展了 220kV及以上和110kV及以下電壓等級的“六統(tǒng)一”規(guī)范修訂工作。新“六統(tǒng)一”規(guī)范針對智能站保護的特點，除對傳統(tǒng)的輸入輸出量進行規(guī)定外，也同時對虛端子接口進行了統(tǒng)一，這就為虛端子連線的自動校驗提供了理論基礎。

以新“六統(tǒng)一”規(guī)范中雙母線線路保護為例進行說明標準的輸入和輸出虛端子[1]，針對雙母線線路保護的特點最大化的設計了輸入和輸出的虛端子描述，對于輸出虛端子還附帶了引用名，如圖1和圖2所示。

2　虛端子連線自動校驗的軟件設計

2.1總體結(jié)構(gòu)設計

虛端子連線自動校驗軟件由標準虛端子連線配置部分、SCD解析和虛端子連線校驗部分和校驗輸出結(jié)果輸出和展示部分組成，如圖3所示。

圖1　雙母線線路保護標準虛輸入端子圖

圖2　雙母線線路保護標準虛輸出端子圖

圖3　虛端子連線自動校驗軟件框架圖

標準虛端子連線配置包括標準虛端子模板庫，虛端子配置模塊，虛端子連接模板庫。

SCD解析和虛端子校驗包括 SCD解析模塊，IED與模板匹配模塊，虛端子校驗模塊。

校驗輸出結(jié)果和展示主要包括校驗輸出和展示模塊。

2.2標準虛端子連線配置

標準虛端子的連線配置階段的操作流程，如圖4所示。

圖4　標準虛端子連線配置

1）建立標準虛端子模板庫

根據(jù)“六統(tǒng)一”規(guī)范文件對各類型設備的虛端子接口定義，創(chuàng)建各類型設備的接口定義，每個設備類型包括輸出數(shù)據(jù)集dsGOOSE和dsSV和輸入數(shù)據(jù)集dsGOOSEIn和dsSVIn（輸入數(shù)據(jù)集類似于輸出數(shù)據(jù)集，是所有輸入路徑的數(shù)據(jù)集合）[2]，合并輸入和輸出數(shù)據(jù)集從而創(chuàng)建標準設備模板，設備標準模板是模板虛端子連接的子元素，因此需要保證與“六統(tǒng)一”規(guī)范的描述完全一致，才能確保后續(xù)校驗的正確性。

2）虛端子連接配置

標準虛端子連接需要基于上一步完成的標準設備模板進行連接創(chuàng)建，并保存成虛端子連線模板。

3）建立虛端子連線模板庫

（1）虛端子連線模板庫的存儲方式

虛端子連線模板的存儲需要考慮到不同電壓等級，不同主接線方式設備虛端子接口的差異性以及帶來的虛端子連線差異性將通過3級索引的方式進行存儲。

電壓等級：包括10kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等。

接線方式：包括單母線、單母分段、單母3分段、雙母線、雙母線雙分段、雙母線單分段、3/2接線等。

設備類型：包括線路保護、母線保護、變壓器保護、斷路器保護、短引線保護、母聯(lián)（分段）保護、電容器保護、所用變（接地變）保護、電抗器保護、合并單元、智能終端等。

舉例說明，對220kV雙母線線路保護的虛端子連線模板，需要通過220kV/雙母線/線路保護3級索引的方式進行存儲，存儲內(nèi)容為該設備作為接收方的SV連接和GOOSE連接，在虛端子連接模板的首次創(chuàng)建中需要手動連線完成，因此不斷建立和完善標準虛端子連接模板庫是后續(xù)虛端子連線校驗的基礎。

（2）標準虛端子連接模板的匹配關鍵字[3]

對于SCD文件各個 IED的連線進行批量校驗時，如何對每個IED找到相應的模板是最大的難點，本文提出了依據(jù)IED描述和IEDname作為關鍵字進行匹配查找的方式進行解決，關鍵字的提取是在上一步創(chuàng)建標準連接模板時自動提取的。

舉例說明，對220kV雙母線線路保護的虛端子連線模板，其虛端子連線需要通過 220kV/雙母線/線路保護3級索引的方式進行存儲，關鍵字則依靠存儲索引自動提取，考慮到工程實際，IED描述提取關鍵字為：220kV線保護；IEDname提取關鍵字為：PL22，如果能引入接線方式（第5步完成），那么關鍵字與路徑索引就會形成固定且惟一的對應關系，匹配成功后則會通過路徑索引找到對應的虛端子連接模板文件。

2.3SCD虛端子解析與校驗

SCD虛端子解析與校驗階段的操作流程，如圖5所示。

1）SCD文件解析

通過SCD的IED解析模塊，獲取所有站內(nèi)的IED列表，解析IED包括IED描述和IEDname。

圖5　SCD虛端子解析與校驗

通過 SCD的 Inputs解析模塊，獲取所有站內(nèi)IED的inputs信息，并根據(jù)索引路徑找到發(fā)送側(cè)和接收側(cè)的描述的映射關系。

2）IED與標準虛端子連接模板的匹配

根據(jù)SCD文件中解析的IED列表，包括IED描述和IEDname，通過IED與模板的匹配模塊進行依次匹配。匹配原則可以根據(jù)用戶需要定義，可以優(yōu)先根據(jù)IED描述再根據(jù)IEDname匹配，也可以優(yōu)先根據(jù)IEDname再根據(jù)IED描述匹配，或者兩者同時進行匹配。

（1）優(yōu)先根據(jù)IED描述再根據(jù)IEDname匹配

先根據(jù)IED描述關鍵字進行匹配，匹配成功則形成綁定關系；匹配不成功，則根據(jù)IEDname進行匹配，匹配成功則形成綁定關系；匹配不成功，則提示未匹配成功信息。

（2）優(yōu)先根據(jù)IEDname再根據(jù)IED描述匹配

先根據(jù)IEDname進行匹配，匹配成功則形成綁定關系；匹配不成功，則根據(jù)IED描述關鍵字進行匹配，匹配成功則形成綁定關系；匹配不成功，則提示未匹配成功信息。

（3）IED描述與IEDname同時匹配

先根據(jù)IED描述關鍵字進行匹配，匹配成功則對IEDname進行匹配，匹配成功則形成綁定關系；其他情況則認為匹配不成功，提示未匹配成功信息。

舉例說明：對PL2201：220kV南琴線保護，根據(jù) IED描述關鍵字“220kV 線 保護”和“220kV為雙母線接線”，則會完成“220kV南琴線保護”與“220kV雙母線線路保護模板”的匹配關系。根據(jù)IEDname“PL22”和“220kV為雙母線接線”也會完成“PL2201”與“220kV雙母線線路保護模板”的匹配關系。

（4）模板匹配的修正

對于模板匹配沒有成功或者匹配錯誤的可通過人工修正環(huán)節(jié)完成，從而保證模板匹配的準確性。

舉例說明：對于 PZ1001：10kV備自投保護，未找到對應的模板，自動匹配失敗，可通過人工修正的方式與“10kV單母分段備自投模板”匹配。

（5）虛端子連接校驗

基于以上步驟，SCD文件中的IED已經(jīng)與對應的模板建立捆綁關系，可以進行虛端子連接校驗。虛端子校驗根據(jù)描述匹配的原則對所有IED的虛端子連線依次校驗，并生成校驗結(jié)果。

2.4校驗輸出結(jié)果與展示

對于虛端子校驗結(jié)果進行直觀的界面展示，對差異部分進行顏色標示，展示效果如圖6所示。

圖6　SCD虛端子校驗輸出和展示

3　結(jié)論

本文基于“六統(tǒng)一”規(guī)范提出了一種智能變電虛端子的校驗方法，通過軟件和高級語言技術，采用圖形化方法將設計規(guī)則轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行和可檢測軟件方式。虛端子自動校驗軟件構(gòu)建了虛端子連接模板庫，并可以隨時補充和修訂，采用比對技術，將SCD文件的虛端子連線與虛端子連接模板庫逐個校驗并將結(jié)果展示給客戶，將人工經(jīng)驗和人工調(diào)試校驗端子連線的過程，轉(zhuǎn)換為軟件自動校驗的過程，提升虛端子校驗的效率和速度，保證了虛端子連接的準確性，從而降低了現(xiàn)場調(diào)試的時間和人力成本的浪費。

[1] 國家電網(wǎng)公司發(fā)布. DW 1161—2013. 線路保護及輔助裝置標準化設計規(guī)范[S]. 2014.

[2] 國家電網(wǎng)公司發(fā)布. DW 1396—2012. IEC 61850工程繼電保護應用模型[S]. 2014.

[3] 陳盼, 林傳偉, 湯惠芳, 等. 基于關鍵字符匹配的虛端子自動關聯(lián)方法[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制, 2013, 41(18): 132-137.

[4] 宋杰, 高亮, 鮑偉, 等. 基于協(xié)同測試系統(tǒng)的智能變電站 GOOSE虛端子關聯(lián)檢測研究[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制, 2012, 40(24): 138-142.

[5] 高亞棟, 朱炳銓, 李慧, 等. 數(shù)字化變電站的“虛端子”設計方法應用研究[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制, 2011, 39(5): 124-127.

The Automatic Calibration Method and Design for Virtual Terminal Connection based on “Six Unification” Specifications

Shi Hui1Ji Hui2Li Yan2Li Peng3Liu Zhanpeng3
(1. Yangzhou Power Supply Company, Jiangsu, Yangzhou, Jiangsu 225001; 2. Jiangsu Electric Power Company, Nanjing 211000; 3. Nanjing Five-C Smart Power Grid Technology Co., Ltd, Nanjing 210024)

In present smart substation SCD configuration lack of virtual terminal check by offline, and need the field staff check the virtual terminal by a lot of online tests. Based on “six unification”specifications, this article establish a virtual terminal connection standard template library, propose a batch of automatic calibration method. This method can check virtual terminal with the virtual terminal connection standard template library one by one, then show the results to customer.

smart substation; virtual terminal; standard template library; automatic calibration

石 慧（1983-），男，本科，工程管理，工程師，主要從事電力工程建設管理。