王 晴 程思舉 龍進(jìn)彬 尹雁和

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局）

0 引言

ⅠEC 61850基礎(chǔ)下的智能變電站，和傳統(tǒng)變電站的區(qū)別是二次設(shè)備信息的傳輸是由光纜實(shí)現(xiàn)的，更加高效準(zhǔn)確，替代常規(guī)變電站的二次回路電纜。光纜信號(hào)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是由原來(lái)的單一信號(hào)傳輸升級(jí)成現(xiàn)在的多路信號(hào)光纜傳輸［1］。二次系統(tǒng)是由二次設(shè)備以及其回路構(gòu)成，通常的變電站都的二次系統(tǒng)都采用控制電線，因此其物理以及邏輯回路是一致的，通過(guò)物理鏈接圖就能夠?qū)⑵涠蜗到y(tǒng)中設(shè)備之間的鏈接關(guān)系反映出來(lái)；智能變電站與之有很大的區(qū)別，最顯著的特征就是其使用的是SPCD文件中描述的電站配置。智能變電站配備自動(dòng)化系統(tǒng)，當(dāng)中的智能裝置鏈接關(guān)系，這部分包括的內(nèi)容即為虛回路與虛端子的對(duì)應(yīng)關(guān)系。虛回路處于智能變電站的通訊設(shè)備中，信息的傳輸是需要在通訊設(shè)備中的物理回路進(jìn)行交互完成的，二次系統(tǒng)在此過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)椤昂谙洹?，此時(shí)就建立起了物理回路與邏輯回路的映射關(guān)系，二次系統(tǒng)的運(yùn)維檢修工作難度加大。

1 光纖建模及編碼技術(shù)手段存在問(wèn)題

光纖的物理回路問(wèn)題目前解決的技術(shù)手段主要有光纜清冊(cè)、光纖尋地址、手動(dòng)校核等，但這些還存在一定的局限性：（1）傳統(tǒng)變電占中光纜清冊(cè)中еxcеl文件、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)等難以和智能變電站中SCD模型進(jìn)行匹配、融合，同時(shí)也就不能夠和系統(tǒng)中的物理鏈路配對(duì)；（2）光纖尋址，這部分系統(tǒng)假如碰到智能變電站進(jìn)行交換聯(lián)機(jī)時(shí)，就不能夠?qū)⑶逦奈锢砣窂绞崂沓鰜?lái)，從而導(dǎo)致工作出現(xiàn)大量誤差；（3）手動(dòng)校核，對(duì)于龐大的工作量，人工校對(duì)的方式就會(huì)耗費(fèi)大量的人力、物力，耗時(shí)耗資源。

智能變電站要通過(guò)光纖回路中虛實(shí)回路對(duì)應(yīng)從而實(shí)現(xiàn)可視化，最有效的方式就是把光纜清冊(cè)中的設(shè)計(jì)圖紙中的各設(shè)備間的連接關(guān)系，實(shí)際應(yīng)用到建模當(dāng)中，這樣就可以構(gòu)建其智能變電站中的物理回路對(duì)應(yīng)的SCPD配置文件，完成這部分內(nèi)容后再利用圖論深度遍歷算法，構(gòu)建SCPD配置文件中物理回路與SCD配置文件中邏輯鏈路的聯(lián)系，使二者能夠有效匹配，成功匹配后就可將智能變電站中光纖的虛實(shí)回路實(shí)現(xiàn)可視化的物理全路徑檢索出來(lái)，建立起實(shí)回路與虛回路之間的映射關(guān)系，提供虛實(shí)回路產(chǎn)生映射的有意義數(shù)據(jù)，變電真的維護(hù)工作效率得到進(jìn)一步提升。

2 圖的深度遍歷算法

SCD配置文件與SPCD配置文件中邏輯回路與物理回路的匹配及映射關(guān)系的建立，需要通過(guò)圖的深度遍歷算法進(jìn)行對(duì)所有輸出及輸入設(shè)備間的物理鏈路進(jìn)行遍歷才可實(shí)現(xiàn)，該算法的基本遍歷思路如下：確定某起始節(jié)點(diǎn)a0，并將其作為遍歷的出發(fā)點(diǎn)，并在鄰接矩陣及訪問(wèn)標(biāo)識(shí)數(shù)中把已經(jīng)被遍歷的節(jié)點(diǎn)檢索出來(lái)，同時(shí)標(biāo)識(shí)數(shù)組實(shí)時(shí)記錄著未被遍歷的各節(jié)點(diǎn)；遍歷過(guò)程中出現(xiàn)某個(gè)ak時(shí)，就說(shuō)明訪問(wèn)標(biāo)識(shí)數(shù)組總匯的各鄰節(jié)點(diǎn)全都被記錄，如此光纖就被全面遍歷，對(duì)于未被遍歷的節(jié)點(diǎn)就需要進(jìn)行重復(fù)遍歷的操作使之完全被遍歷，圖的深度算法如圖1所示。此算法主要是對(duì)物理節(jié)點(diǎn)與拓?fù)潢P(guān)系的鏈接層級(jí)進(jìn)行管理，并以樹(shù)狀擴(kuò)散的形態(tài)搭建節(jié)點(diǎn)間與拓?fù)滏溄?，?shí)現(xiàn)可視化，再使兩個(gè)端點(diǎn)位置間節(jié)點(diǎn)的樹(shù)狀鏈接關(guān)系為基礎(chǔ)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涿枋觯?］。

圖1 圖的遍歷算法

2.1 圖的遍歷算法基礎(chǔ)上的“虛實(shí)回路對(duì)應(yīng)” 分析

有圖論深度遍歷算法的支持后，建立智能變電站中光纖虛實(shí)回路的對(duì)應(yīng)關(guān)系，還需要設(shè)計(jì)圖紙中設(shè)備連接關(guān)系和物理建模等功能支持，從而建立起智能變電站實(shí)現(xiàn)可視化所需的SCPD配置文件中的物理回路。構(gòu)建起物理回路后就可利用全路徑深度遍歷算法，使之與SPCD配置文件中的邏輯鏈路匹配，以此實(shí)現(xiàn)光纖虛實(shí)回路映射關(guān)系的有效建立。SPCD文件讀取如表1所示。

表1 SPCD元素及屬性定義

SCD配置文件中描述的物理回路未體現(xiàn)信息的方向性，在智能變電站中，相關(guān)裝置端到端的物理回路端到端的物理回路實(shí)兩條互為反方向的單一回路組成，在其端與端的信號(hào)傳輸時(shí)，信息的傳輸是由兩條不同的單方向回路完成。裝置中的發(fā)送與傳輸端口是獨(dú)立、單向的。所以為物理回路更加準(zhǔn)確的描述，采取雙向建模的形式描述物理回路［3］。具體如下：（1）有光配的情況下：裝置/交換機(jī)Tx端口編號(hào)@跳纖編號(hào)@ODF光配端口；光纜編號(hào)；跳纖編號(hào)@ODF光配端口編號(hào)@裝置/交換機(jī)Rx端口編號(hào)；（2）無(wú)光配時(shí)：裝置/交換機(jī)Tx端口編號(hào)@跳纖編號(hào)@裝置/交換機(jī)Rx端口編號(hào)。經(jīng)過(guò)各條物理回路展開(kāi)建模，是物理回路同時(shí)具備電（光）纜編號(hào)以及兩側(cè)途徑光配、裝置、內(nèi)部纖芯等所有能夠與物理回路相關(guān)的信息。

2.2 檢索設(shè)備之間信號(hào)流向的物理路徑

實(shí)行有效的圖論深度遍歷算法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，就是檢索拓?fù)涞奈锢砉?jié)點(diǎn)，智能變電站通過(guò)二次系統(tǒng)進(jìn)行信息傳輸，因此其物理節(jié)點(diǎn)就是裝置的信息接收與信息發(fā)送端口，這部分主要包括光配、智能電子設(shè)備、交換機(jī)等。智能變電站的各個(gè)設(shè)備、交換機(jī)、光配等裝置各自鏈接的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼捌渌故镜墓?jié)點(diǎn)圖示各不相同，因此對(duì)不同裝置、不同節(jié)點(diǎn)所使用的深度遍歷算法是各不相同的。最顯著的區(qū)別就是各裝置信息的發(fā)送及接收端口，進(jìn)行遍歷時(shí)通常都會(huì)選取裝置的接收端口為起始節(jié)點(diǎn)。并且智能變電站的信息傳輸并不是單一、單向的傳輸，而是多流向的，因此要區(qū)分信息傳輸?shù)牧飨?，避免?shù)據(jù)信息錯(cuò)誤傳輸?shù)默F(xiàn)象出現(xiàn)，所以其鄰接矩陣不是對(duì)稱(chēng)的；配線架就可建立多節(jié)點(diǎn)的鏈接通道；交換機(jī)是多個(gè)和設(shè)備鏈接的節(jié)點(diǎn)集合，所以設(shè)備都不是單一節(jié)點(diǎn)，集合的鏈接關(guān)系由轉(zhuǎn)換機(jī)級(jí)聯(lián)體現(xiàn)。綜上所述，對(duì)各物理節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遍歷時(shí)需注意對(duì)不同類(lèi)型的裝置端口區(qū)分。如以下物理路徑的信號(hào)流向?yàn)槔?/p>

（1）信息發(fā)送及接收端口A與B必須建立虛實(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，才可確定物理鏈路接收端口B。

（2）接收裝置端口的物理鏈路需要結(jié)合SPCD文件中的具體描述來(lái)確定，對(duì)連線實(shí)時(shí)記錄，對(duì)端的端口以及其對(duì)應(yīng)設(shè)備（信號(hào)發(fā)送的設(shè)備）。

（3）情況檢查：①信號(hào)發(fā)送設(shè)備為光纖配線架、②信號(hào)發(fā)送的設(shè)備為二次設(shè)備、③信號(hào)發(fā)送設(shè)備為交換機(jī)。

（4）若涉筆為交換機(jī)，就需要遍歷其接收的端口，接著將此交換機(jī)當(dāng)做接收裝置，被遍歷的端口為信息接收端口。

（5）若遍歷光配設(shè)備，就可將其作為接收裝置，儀器發(fā)送端口當(dāng)做接收的端口，按照相關(guān)步驟繼續(xù)檢索。

（6）若為智能電子設(shè)備，即刻判斷其否為設(shè)備A，再檢查此設(shè)備的發(fā)送端口屬性是否屬于當(dāng)前檢索的鏈路信號(hào)（SV/GOOSE），若兩個(gè)條件都滿足，就表示檢索完成；如果不滿足。就需要按照記錄的路徑返回，返回時(shí)，遇到交換機(jī)出現(xiàn)未被遍歷的端口時(shí)，就需要將此端口作為接收端口，才可進(jìn)行下一步操作。假如直接略過(guò)未被遍歷端口直接返回到裝置A中，就會(huì)出現(xiàn)無(wú)可關(guān)聯(lián)物理路徑的狀況［4］。

3 “虛實(shí)回路對(duì)應(yīng)”算法應(yīng)用工程實(shí)例

上述提供的通過(guò)圖論深度遍歷算法建立起光纖虛實(shí)回路對(duì)應(yīng)的方法，實(shí)際的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)得到了試應(yīng)用變電站的使用，并取得了較好的應(yīng)用效果。220kV祖寺對(duì)智能變電站SPCD配置文件中所描述到的小室、插件、電站屏柜光纜信息等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行了可視化展示，這些裝置信息以層級(jí)的方式展示試應(yīng)用變電站的板卡、屏柜纖纜、跳纖信息等端口，和端口的物理鏈路結(jié)構(gòu)延伸描述，對(duì)其查詢的方式同樣是以分級(jí)的方式進(jìn)行，加深對(duì)各端口的認(rèn)識(shí)。光纖回路的信息還能夠以掃描二維碼的形式獲取，方便查閱，設(shè)備信號(hào)傳輸?shù)娜窂降靡詫?shí)現(xiàn)［5］。

在圖論深度遍歷算法支持下建立的虛實(shí)回路映射關(guān)系，使得虛回路與實(shí)回路之間可以實(shí)現(xiàn)相互檢索，技術(shù)人員不僅能在物理回路中查閱其承載的數(shù)據(jù)信息，還能夠在虛回路中檢索相對(duì)應(yīng)物理回路的全路徑。例如當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)跳閘的信號(hào)時(shí)，就可在虛回路中檢索并查閱物理回路中出現(xiàn)的挑戰(zhàn)信息，不僅能夠有效處理問(wèn)題，還能夠提升工作人員的工作效率，能夠精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)并高效解決問(wèn)題。智能變電站的光纖虛實(shí)回路建立對(duì)應(yīng)關(guān)系后，二次系統(tǒng)軟件中描述相關(guān)設(shè)備的模擬間隔擴(kuò)建輔助、斷纖輔助、安措實(shí)施等，為促進(jìn)光纖回路信息的互換提供技術(shù)支持。試行點(diǎn)的“虛實(shí)回路對(duì)應(yīng)”可視化工程實(shí)例如圖2、圖3所示，模擬拔光纖相關(guān)事件如表2所示。

表2 事件列表

圖2 220kV線路PCS保護(hù)裝置

圖3 虛實(shí)回路對(duì)應(yīng)關(guān)系

試應(yīng)用變電站在開(kāi)展日常的維護(hù)工作時(shí)，提前做好安全措施。例如，在拔光纖時(shí)應(yīng)進(jìn)行提前預(yù)演，通過(guò)預(yù)演的實(shí)際情況分析執(zhí)行改操作可能會(huì)出現(xiàn)的狀況與影響，并與安措信息進(jìn)行詳細(xì)的校對(duì)，對(duì)安措信息的對(duì)錯(cuò)進(jìn)行判斷，確保變電站的運(yùn)維工作安全、有效、靠譜，增強(qiáng)維護(hù)工作的保障性。擴(kuò)建變電站就要更新相關(guān)系統(tǒng)、裝置的配置，這時(shí)就需注重新舊SPCD配置文件間的對(duì)比，預(yù)判出影響變電站有效運(yùn)行的光纖回路節(jié)點(diǎn)，同時(shí)把已變更的設(shè)備標(biāo)識(shí)、標(biāo)簽打印出來(lái)，起到提示、警示的作用，確保變電站安全運(yùn)行，提高變電站擴(kuò)建效率，精準(zhǔn)解決問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文提供了圖的深度遍歷算法在智能變電站構(gòu)建光纖虛實(shí)回路對(duì)應(yīng)的方法，有效將SCD邏輯鏈路與SPCD物理鏈路進(jìn)行關(guān)聯(lián)、匹配。結(jié)合移動(dòng)終端的技術(shù)集成從而實(shí)現(xiàn)變電站信息的可視化視圖，補(bǔ)充了光纖回路等建模、信息自動(dòng)化、智能化等方面的技術(shù)空缺，促進(jìn)智能變電站中自動(dòng)化系統(tǒng)、智能系統(tǒng)的升級(jí)，運(yùn)維檢修工作效率由此提升，可見(jiàn)光纖虛實(shí)回路可視化在智能變電站的管理中有廣泛的應(yīng)用前景。