劉一民,王 寧,王 帆,王永山,孫玉楊
(1.國家電網(wǎng)公司華北分部,北京 100000;2.山東容弗新信息科技有限公司,山東 濟南 250101)
智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分,其配置文件(SCD)能夠反映全站系統(tǒng)配置信息。隨著智能變電站的投運,在建設(shè)和改擴建智能站時,同樣需要修改變更SCD文件,其描述IED的實例配置和通信參數(shù)以及IED之間的通信配置的等也會受到相應(yīng)影響。由于SCD文件信息高度集成,工程維護人員很難看懂,需要對其進行解析。從SCD文件中可以解析出CID文件,即是IED的實例化配置文件,通常全站只有一個。ICD文件禁止手動修改每一個IED裝置,可下載到裝置中使用[1],且其文件必須滿足配置文件的校驗和約束。
在實際過程中,調(diào)試和維護人員需要準確獲取所需信息?;谧冸娬九渲谜Z言(SCL)的SCD文件極大,人工的記憶和查詢較為困難。當(dāng)前,一般采取人工手動逐行查找方法,或先用專業(yè)軟件(XMLSpy)打開SCD文件,運用SCL模型樹劃分SCD文件結(jié)構(gòu)[2],稍微節(jié)省一些人力資源。這些方法皆費時費力,且容易出錯,導(dǎo)致在查找信息和核對信息環(huán)節(jié)消耗大量的人力物力,并沒有真正解決問題。
實施SCD可視化管理可以提高用戶效率,降低運維調(diào)試難度,并通過對SCD文件解析與運行設(shè)備配置文件的圖形化展示提高文件的可讀性。從SCD文件設(shè)計、集成、校驗、存儲、管理到檢查裝置圖紙,根據(jù)SCD文件開展的一系列操作優(yōu)化都可視為可視化操作。
在具體實施時,先獲取IED裝置信息,判斷其他裝置是否有該裝置信息,進而確定裝置輸入輸出關(guān)系,并將其以網(wǎng)絡(luò)拓撲圖形式分層次展示,同時可運用autoCAD畫圖軟件的二次開發(fā)技術(shù)生成IED裝置的虛端子連接圖??梢暬笇淖冸娬竞笈_獲取的SCD配置文件中的信息圖形化展示出來,使用戶可以直觀獲取所需信息,極大提高調(diào)試和運維效率。降低傳統(tǒng)人工手動查找?guī)淼娘L(fēng)險。
SCD文件是以變電站配置語言描述的,皆為.XML格式,可以用文本編輯器、Notepad++打開。SCD文件形式如圖1所示。
即便.XML格式文件比較規(guī)范,層次結(jié)構(gòu)也較為清晰。但SCD文件屬于大容量文件,大概有數(shù)十萬乃至上百萬行文字,瀏覽需花費較長時間,且文件內(nèi)部有大量的標(biāo)簽、字母和數(shù)字,要求人員詳細了解SCD的約束規(guī)范。此外,此種文件即使用XMLSpy軟件打開查看,效率依然較低。因此,需要能夠以圖形化方式直觀展示信息的軟件。
首先應(yīng)解析SCD文件,以圖表等圖形化形式展示SCD信息,并通過二次設(shè)備表、IED的實例化配置、通訊配置信息、GOOSE/SV控制塊以及虛端子的連接,將其展現(xiàn)給用戶[3]。同時,可利用autoCAD畫圖軟件的二次開發(fā)技術(shù)自動生成各類竣工圖紙。SCD文件和可視化工具的應(yīng)用代替了大量工程圖紙,促使現(xiàn)場的工作人員調(diào)試、運維效率提高,且大大降低設(shè)備故障率。
SCD可視化系統(tǒng)主要是為了更簡便查看各裝置信息流設(shè)計的,可以直觀展現(xiàn)一次設(shè)備及其拓撲關(guān)系、IED之間的物理連接,并將SCD的信息逐層提取、分類與圖形化展示,使相關(guān)人員不必查看復(fù)雜的.XML格式文件,大大節(jié)省工作時間,提高工作效率。智能變電站SCD配置文件圖形化展示包括如下步驟:(1)獲取SCD文件,可視化工具可利用智能變電站服務(wù)器將SCD文件下載至定義的文件存儲位置,以獲取SCD配置文件;(2)解析SCD配置文件,即從SCD文件中提取IED列表信息,并以表格樹形式展示,便于人員查看各IED裝置的型號、類別和數(shù)量等。
圖1 SCD文件.XML格式
可視化工具采用網(wǎng)絡(luò)拓撲圖的形式分層次展示IED輸入輸出連接關(guān)系,具體步驟如下:(1)從IED列表中選定某一IED,運用該IED裝置圖形化展示輸入輸出的連接關(guān)系;(2)從所述IED裝置列表中某一個選定IED出發(fā),掃描其余的IED的輸入信息源端是否有該IED裝置的信息,若有,則顯示兩IED裝置具備輸出連接關(guān)系;(3)在選定的IED的輸入信息和輸出連接中過濾掉重復(fù)出現(xiàn)的IED,保證連接每一個虛端子,形成完備的連接關(guān)系。相應(yīng)地,分層次圖形化展示包括三層結(jié)構(gòu);第一層為獲取的所有IED列表信息;第二層為以某IED為中心,展示與該選定IED具有連接關(guān)系的IED的網(wǎng)絡(luò)拓撲視圖;第三層為被選定IED與對端IED的虛端子連接圖。功能框架如圖2所示。
圖2 SCD可視化原理圖
SCD可視化工具提供一種智能變電站SCD配置文件圖形化展示方法,可以查看IED的信息圖、SV接收、GOOSE接收、GOOSE發(fā)送、信息點圖、定值條目以及.XML文件[4],展現(xiàn)全站每一臺IED具備的數(shù)據(jù)流關(guān)系,便于用戶查看IED裝置之間信息交互的具體內(nèi)容,提高調(diào)試和維護效率[5]。
為完成SCD圖形化展示,引用虛端子概念。GOOSE/SV的信號是一個個孤立的點,需要利用虛擬線條將IED裝置連接在一起,這些信息的邏輯連接點便稱為虛端子[6]。GOOSE相當(dāng)于傳統(tǒng)變電站中的二次直流電纜,SV則相當(dāng)于傳統(tǒng)變電站中的二次交流電纜。在二次回路中,合并單元開展采樣值服務(wù)將采樣存入輸入緩沖區(qū),并利用網(wǎng)絡(luò)將采樣同步到智能保護測控系統(tǒng)[7]。
首先,將二次回路的數(shù)字量輸入智能終端,智能終端進而應(yīng)用GOOSE將數(shù)據(jù)存入當(dāng)?shù)鼐彌_區(qū),GOOSE主要通過交換機傳遞數(shù)據(jù),可將數(shù)字量信息同步到智能保護測控系統(tǒng)[8]。智能主變保護裝置[PT7502A]2號主變保護A屏CRC326CE的可視化界面如圖3所示。每一個信號圖都是從一個IED裝置出發(fā),可以展示此裝置的輸入輸出信息、合并單元、智能終端及其他IED設(shè)備的接收與發(fā)出信息,模擬量輸入信息主要通過合并單元接收,數(shù)字量信息則通過智能終端GOOSE完成接收和發(fā)送,且GOOSE提供的服務(wù)信息流是雙向的[4],工程人員很容易查找IED裝置及其信息流向。
SCD配置文件的圖形化展示,還包括SCD文件差異化對比、SCL檢查、CRC校驗、ICD/CID與SCD文件一致性校驗等[6]。
(1)SCD文件差異化對比,內(nèi)容主要包括IED的增加和刪除、GOOSE控制塊的增加和刪除、SV控制塊的增加和刪除、數(shù)據(jù)集條目的增減和序號的變化以及外部引用的外部地址等[9],便于設(shè)計人員、工程人員清晰展現(xiàn)SCD文件的變動,提高工作效率;
(2)CRC校驗,即循環(huán)冗余校驗碼,主要功能是根據(jù)《Q/GDW1396-2012 IEC_61850 工程繼電保護應(yīng)用模型》生成相應(yīng)的CRC碼,并與SCD文件中提取的CRC校驗碼進行比對,確認SCD生成的校驗碼是否正確,每個SCD/ICD/CID配置文件都有唯一的CRC校驗碼,可用此校驗碼區(qū)分配置文件,在平臺上實現(xiàn)區(qū)別管理;
(3)SCL檢查,主要功能是根據(jù)IEC 61850標(biāo)準對當(dāng)前選中的SCD文件、ICD文件等進行語法和語義的檢測,檢測內(nèi)容按照警告信息、錯誤信息與提示信息分類展示,展示項則包括當(dāng)前檢測的位置、檢測結(jié)果與校驗類型等;
(4)ICD/CID與SCD文件一致性校驗,ICD/CID文件是由SCD文件生成,具備單一的關(guān)系,當(dāng)不能確定ICD/CID文件是否由SCD文件生成時,需要開展校驗,校驗結(jié)果包括IED信息、子網(wǎng)信息與模板信息。
SCD文件是變電站運行的重要文件,包含變電站所有信息。利用SCD文件可以導(dǎo)出IED裝置配置文件,并將其下裝到IED裝置,實現(xiàn)設(shè)備間的互操作。當(dāng)前,全站的SCD文件已代替設(shè)計圖紙成為調(diào)試、運維及改擴建的直接依據(jù),是智能變電站的理論依據(jù)。然而SCD文件可讀性差,需要SCD可視化工具支撐服務(wù)。SCD可視化工具的應(yīng)用提高了設(shè)計廠商、集成廠家、設(shè)計院以及國家電網(wǎng)公司的工作效率,促使工程人員的工作簡單易行。因此,SCD文件正確與否至關(guān)重要,SCD文件管控系統(tǒng)與SCD文件可視化工具的合理使用直接決定著智能變電站的建設(shè)和推廣。
圖3 [PT7502A]2號主變保護A屏CRC326CE
此外,SCD文件與智能變電站的安全運行有著至關(guān)重要的聯(lián)系,可通過SCD可視化工具查看各裝置的虛端子連接情況,便于工程人員開展運維和檢修工作,使其不用依賴大量的圖紙操作設(shè)備,節(jié)省工作時間,大大提高工作效率。