基于G語言的智能變電站五防規則生成方法

徐 勇 ，王成波 ，梅德冬 ，崔 巍 ，熊 兵

(1.揚州供電公司，江蘇揚州2 2 5 0 0 9；2.南瑞科技股份有限公司，江蘇南京2 1 0 0 0 3)

目前的變電站防誤體系中，通常采用三層防誤[1]，即站控層防誤（由五防工作站或監控系統完成）、間隔層防誤（由間隔內的測控裝置完成）以及單元電氣閉鎖，這些設備層層防護，既可相互配合，也能獨立運行，為變電站的安全操作以及穩定運行提供了可靠保障。在五防系統工程實施中，通常是先由變電站五防技術人員根據系統一次接線關系，制定每個操作對象的五防規則，形成全站五防規則文件，將規則文件下裝到站控層五防設備，同時按間隔劃分，將每個間隔的五防規則下載到相應測控裝置，由這些設備進行實時防誤判別。在該過程中，規則文件的編制工作量大、任務重，影響了整個變電站五防系統工程實施的進度。變電站五防規則由一次系統的接線關系決定，因此，研究如何利用系統的一次接線圖，直接生成五防系統的規則文件具有重要的意義。

1變電站一次接線圖的G語言描述

G語言是電力系統圖形描述規范的簡稱，是基于可縮放矢量圖形（S V G）的公共圖形交換格式無法直接表達電力系統圖形和模型一體化的概念等不足，在I E C6 1 9 7 0-4 5 3基于公共信息模型（C I M）的圖形交換基礎上發展起來的、應用于電力系統的一種新型的圖形描述語言；能夠直接表達電力設備特征，支持高效地存取電力設備信息和電力圖形數據，支持不同系統之間的電力設備信息和電力圖形數據的交換，兼容S V G基本圖形格式[2]。

G語言中，除定義了基本的圖形元素，如直線、折線、圓形、各種多邊形外，還針對電力系統的特點，定義了電力專用的圖形元素，如母線、線路、斷路器、隔離刀閘等，這些元件是在繼承、包含基本圖元的基礎上復合而成的。具體的圖形元素如表1和表2所示。其中C o n n e c t L i n e作為設備之間的連接線，具有l i n k屬性，能將多個設備通過端子連接起來；這些圖形元素可以完整地搭建出變電站的一次接線圖。

表1基本圖形元素

表2電力圖形元素

2間隔圖形模板

G語言支持將多個電力圖元組合成1個間隔（b a y），形成1個間隔的圖形模板文件，當需要繪制變電站相同類型的間隔時，可以直接引用；通過間隔模板，可以快速構建出整個變電站的一次接線圖。圖1所示的變電站線路間隔可建立如下間隔模板文件。

link="0,0,101000001;1,0,34000050;1,1,34000048"/>

此間隔包括1個斷路器 （C B r e a k e r）和4把隔刀（D i s c o n n e c t o r），具有全局唯一的i d號以及間隔內的設備編號i n d e x，通過7根連接線（C o n n e c t L i n e）進行連接。在變電站中，通過間隔模板繪制一次接線圖，形成G格式的圖形描述文件，包含一次設備、所屬間隔及關聯關系的描述，從而確立了設備間的五防依賴關系，為五防規則的生成奠定了基礎。

3五防設備間隔

3.1五防設備間隔的劃分

現有的五防規則是基于特定接線方式下的間隔編制的，相同類型間隔設備的五防規則具有穩定性，因此只需要將設備按間隔進行分組，就可以得出各設備的閉鎖規則。

按照接線方式的不同，可以將設備劃分為3/2線-線串間隔、3/2線-變串間隔、3/2接線母線間隔、主變間隔、雙母接線母線間隔、雙母接線線路間隔、母聯間隔等多種間隔，每種間隔類型除與間隔的圖形模板相關外，還與相連間隔相關，如3/2線-線串間隔是3/2間隔圖形模板實例化而成，分別與兩條線路相連接。

3.2五防設備間隔規則模板

根據五防間隔的類型，設計間隔內設備的五防規則，形成五防規則模板文件；以雙母接線線路間隔為例，此間隔與母線間隔和母聯間隔關聯，如圖2所示，間隔內設備按間隔圖形模板內序號進行標示。

對線路間隔，可以編列如下五防規則模板。

1分閘條件：4=分，2=分；2=合，母聯間隔.1=合，母聯間隔.3=合，母聯間隔.5=合。

1合閘條件：母線間隔.1=分，母線間隔.2=分，3=分，5=分，2=分；2=合，母聯間隔.1=合，母聯間隔.3=合，母聯間隔.5=合。

2分閘條件：4=分，1=分；1=合，母聯間隔.1=合，母聯間隔.3=合，母聯間隔.5=合。

2合閘條件：母線間隔.3=分，母線間隔.4=分，3=分，5=分，1=分；1=合，母聯間隔.1=合，母聯間隔.3=合，母聯間隔.5=合。

3分閘條件：

3合閘條件：1=分，2=分，6=分。

4分閘條件：

4合閘條件：

5分閘條件：

5合閘條件：1=分，2=分，6=分。

6分閘條件：4=分。

6合閘條件：4=分，3=分，5=分，7=分。

7分閘條件：

7合閘條件：6=分，8＜U無壓。

其中，斷路器的分合無條件，接地刀閘的分操作無條件。此間隔五防規則模板文件可以與間隔圖形模板文件統一存放，當通過間隔圖形模板繪制一次接線圖時，這些間隔五防模板中的設備對象就實例化為具體的變電站一次設備。

4五防規則的生成

由五防設備間隔可以得到全站基于圖形對象的五防規則，但這些規則五防設備不能直接使用，需要將其轉化為基于全站信息數據庫數據的規則。在智能變電站中，G語言針對電力系統中一次設備的圖形化屬性進行描述，而I E C6 1 8 5 0則圍繞一次設備的保護測量控制等功能進行信息建模，形成統一規范的全站信息數據庫，其交匯點在一次設備上，因此可以利用這一特點實現變電站圖形對象與模型對象的統一。對五防系統而言，可以將基于圖形對象的規則轉化為實際二次系統中，可運算的基于模型數據對象的邏輯關系。

對系統接線圖中的一次設備，I E C6 1 8 5 0規定了與之相對應的信息模型[3]，如斷路器X C B R、刀閘X S WI、變壓器Y P T R、電壓互感器T V T R、電流互感器T C T R、電容器Z C A P、電抗器Z R E A等；符合I E C6 1 8 5 0建模規范的二次設備都建有這些邏輯節點模型，圖形對象與模型數據關聯時，只需要將對應間隔二次設備的I C D文件與間隔圖形進行整體關聯，由模型解析模塊分析出相關一次設備的信息模型，然后自動與圖形文件中的圖元進行自動關聯。

以圖3為例，智能終端的信息模型體現了間隔內的開斷設備的屬性[4]，其中邏輯節點前綴Q G用于表示隔離刀閘設備，Q G D用于表示接地刀閘設備；合并單元的信息模型體現了間隔內的測量設備的屬性，邏輯節點前綴U l用于表示線路電壓；可以形成如表3所示的圖形設備與信息模型的對應關系。

在圖形元件的屬性中，擴展屬性d a t a r e f用于表征與之對應的信息模型數據的索引（r e f e r e n c e），以斷路器為例，表示如下：

表3線路間隔圖形設備與信息模型對應關系

RoundBox ="46,52,26,44" PathName ="" devref ="#sgd_kg1.dlq.icn.g:sgd_kg1"

dataref="IL2201RPIT/Q0XCBR1.Pos"/>

當完成圖模的關聯后，可根據間隔的五防規則模板，生成具體的、基于I E C 6 1 8 5 0信息數據的五防規則，應用于站控層五防設備和間隔層五防設備。

5結束語

隨著建設新一代智能變電站目標的提出，智能變電站越來越重視建設成本集約化、建設過程的高效化與成熟化、運維檢修的方便化、信息處理的集成化與智能化；在五防系統的建設實施中，需要與監控系統有機融合，從一體化設計層面，進一步提升實施效率與質量。G語言作為智能電網中主站與變電站進行圖形交互的基礎，必將在變電站中得到廣泛的推廣與應用，基于G語言的變電站五防規則生成方法能夠顯著提高五防規則設計與實施效率，避免編制或輸入過程中的錯誤，提升系統建設的質量，為變電站的安全可靠運行打下堅實基礎。

[1]智全中，秦廣召，婁 偉，等.五防系統在智能化變電站中應用分析[J].電力系統保護與控制，2 0 0 9，3 7(2 3)：1 0 8-1 1 1.

[2]Q/G D W6 2 4—2 0 1 1,電力系統圖形描述規范[S].

[3]I E C6 1 8 5 0,C o m m u n i c a t i o nN e t w o r k s a n d S y s t e m s i n S u b s t a t i o n s[S].

[4]Q/G D W3 9 6—2 0 0 9，I E C 6 1 8 5 0工程繼電保護應用模型[S].