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        智能變電站SCD配置文件圖形化展示的探索

        2018-11-19 07:30:22劉一民王永山孫玉楊
        通信電源技術(shù) 2018年9期
        關(guān)鍵詞:圖形化配置文件校驗(yàn)

        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(jì)南 250101)

        0 引 言

        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(yùn),在建設(shè)和改擴(kuò)建智能站時(shí),同樣需要修改變更SCD文件,其描述IED的實(shí)例配置和通信參數(shù)以及IED之間的通信配置的等也會(huì)受到相應(yīng)影響。由于SCD文件信息高度集成,工程維護(hù)人員很難看懂,需要對(duì)其進(jìn)行解析。從SCD文件中可以解析出CID文件,即是IED的實(shí)例化配置文件,通常全站只有一個(gè)。ICD文件禁止手動(dòng)修改每一個(gè)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(yàn)和約束。

        在實(shí)際過程中,調(diào)試和維護(hù)人員需要準(zhǔn)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(dòng)逐行查找方法,或先用專業(yè)軟件(XMLSpy)打開SCD文件,運(yùn)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(fèi)時(shí)費(fèi)力,且容易出錯(cuò),導(dǎo)致在查找信息和核對(duì)信息環(huán)節(jié)消耗大量的人力物力,并沒有真正解決問題。

        1 SCD可視化管理

        實(shí)施SCD可視化管理可以提高用戶效率,降低運(yùn)維調(diào)試難度,并通過對(duì)SCD文件解析與運(yùn)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(jì)、集成、校驗(yàn)、存儲(chǔ)、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(shí)施時(shí),先獲取IED裝置信息,判斷其他裝置是否有該裝置信息,進(jìn)而確定裝置輸入輸出關(guān)系,并將其以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D形式分層次展示,同時(shí)可運(yùn)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_(tái)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(yùn)維效率。降低傳統(tǒng)人工手動(dòng)查找?guī)淼娘L(fēng)險(xiǎn)。

        2 SCD文件的可視化

        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(fèi)較長時(shí)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(xì)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(shí)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(shí),可利用autoCAD畫圖軟件的二次開發(fā)技術(shù)自動(dòng)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(yùn)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(jì)的,可以直觀展現(xiàn)一次設(shè)備及其拓?fù)潢P(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(shí)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(chǔ)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(hào)、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?fù)鋱D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(yùn)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(gè)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(gè)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?fù)湟晥D;第三層為被選定IED與對(duì)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(diǎn)圖、定值條目以及.XML文件[4],展現(xiàn)全站每一臺(tái)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(hù)效率[5]。

        3 虛端子的應(yīng)用

        為完成SCD圖形化展示,引用虛端子概念。GOOSE/SV的信號(hào)是一個(gè)個(gè)孤立的點(diǎn),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(diǎn)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(hù)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(jìn)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(jī)傳遞數(shù)據(jù),可將數(shù)字量信息同步到智能保護(hù)測控系統(tǒng)[8]。智能主變保護(hù)裝置[PT7502A]2號(hào)主變保護(hù)A屏CRC326CE的可視化界面如圖3所示。每一個(gè)信號(hào)圖都是從一個(gè)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。

        4 SCD文件圖形化展示

        SCD配置文件的圖形化展示,還包括SCD文件差異化對(duì)比、SCL檢查、CRC校驗(yàn)、ICD/CID與SCD文件一致性校驗(yàn)等[6]。

        (1)SCD文件差異化對(duì)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(hào)的變化以及外部引用的外部地址等[9],便于設(shè)計(jì)人員、工程人員清晰展現(xiàn)SCD文件的變動(dòng),提高工作效率;

        (2)CRC校驗(yàn),即循環(huán)冗余校驗(yàn)碼,主要功能是根據(jù)《Q/GDW1396-2012 IEC_61850 工程繼電保護(hù)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(yàn)碼進(jìn)行比對(duì),確認(rèn)SCD生成的校驗(yàn)碼是否正確,每個(gè)SCD/ICD/CID配置文件都有唯一的CRC校驗(yàn)碼,可用此校驗(yàn)碼區(qū)分配置文件,在平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)區(qū)別管理;

        (3)SCL檢查,主要功能是根據(jù)IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)對(duì)當(dāng)前選中的SCD文件、ICD文件等進(jìn)行語法和語義的檢測,檢測內(nèi)容按照警告信息、錯(cuò)誤信息與提示信息分類展示,展示項(xiàng)則包括當(dāng)前檢測的位置、檢測結(jié)果與校驗(yàn)類型等;

        (4)ICD/CID與SCD文件一致性校驗(yàn),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(shí),需要開展校驗(yàn),校驗(yàn)結(jié)果包括IED信息、子網(wǎng)信息與模板信息。

        5 結(jié) 論

        SCD文件是變電站運(yùn)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(shí)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(jì)圖紙成為調(diào)試、運(yùn)維及改擴(kuò)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(jì)廠商、集成廠家、設(shè)計(jì)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(hào)主變保護(hù)A屏CRC326CE

        此外,SCD文件與智能變電站的安全運(yùn)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(yùn)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(shí)間,大大提高工作效率。

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