智能變電站中的虛端子設(shè)計(jì)方法研究

(安徽省電力設(shè)計(jì)院,安徽 合肥 230601)

1 前言

常規(guī)變電站設(shè)計(jì)中二次設(shè)備間的連接主要通過電纜與端子排來實(shí)現(xiàn)，接線接單、直觀，調(diào)試時(shí)易操作。而智能變電站中全站所有裝置的信息均為數(shù)字信息，保護(hù)及測控裝置間均采用光纜通過IEC61850規(guī)約連接，網(wǎng)絡(luò)中的虛擬數(shù)字信息取代了常規(guī)的物理電氣信號(hào)，光纜連接無法描述實(shí)際裝置接的功能性關(guān)系，因此在智能變電站的設(shè)計(jì)中引入了“虛端子”的設(shè)計(jì)方式。

2 智能變電站虛端子設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

2.1 裝置的模型文件

智能變電站信息包括GOOSE、SV信息，其中GOOSE心包括開關(guān)位置信息、跳合閘、裝置的故障信息等，SV信息包括電流、電壓等采樣值。變電站遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)配置語言SCL(Substation Configuration Languae)實(shí)現(xiàn)各裝置的數(shù)據(jù)對象模型。

主要包括四種類型：

SSD：系統(tǒng)描述文件。描述了一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和拓?fù)潢P(guān)系。

ICD：IED設(shè)備能力描述文件。描述了IED的性能，一般作為IED的模板文件。

SCD：系統(tǒng)配置文件。包括變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、拓?fù)渎?lián)系；所有IED設(shè)備的實(shí)例化配置信息；通信配置信息。

CID：IED的實(shí)例化配置文件。

2.2 虛端子設(shè)計(jì)方法

現(xiàn)階段由于設(shè)計(jì)單位不具備智能變電站模型文件的建立、解析及生成能力，主要依靠二次設(shè)備廠家將裝置的ICD文件轉(zhuǎn)化成簡單的EXCEL表格后，根據(jù)相應(yīng)工程配置虛端子，主要由以下兩種方式：

(1)表格法

設(shè)計(jì)單位建立虛端子表格，將各裝置的屬性及虛端子號(hào)導(dǎo)入表格并建立相應(yīng)的映射關(guān)系，調(diào)試時(shí)再將相應(yīng)的映射關(guān)系導(dǎo)入裝置的模型文件并重新生成ICD文件，完成裝置的虛端子設(shè)計(jì)工作。

圖1 變電站對象模型

圖2 虛端子設(shè)計(jì)表格示例

(2)繪圖法

與常規(guī)變電站類似，采用繪圖的方式表示裝置間的端子映射關(guān)系，區(qū)別在于以虛端子號(hào)代替常規(guī)變電站中的端子排，調(diào)試時(shí)同樣需要重新生成ICD文件。

3 存在的問題

上述兩種設(shè)計(jì)方式一定程度解決了智能變電站中的裝置間功能連接的配置需求，但仍存在以下問題：

(1)設(shè)計(jì)方法簡單、機(jī)械，絕大多數(shù)依舊依賴人工完成，而虛端子量較大，出現(xiàn)差錯(cuò)概率極高。

(2)設(shè)計(jì)單位無法直接提供可直接用于施工的圖紙，調(diào)試時(shí)仍需進(jìn)行二次配置，工作效率低下。

(3)同一個(gè)裝置虛端子的設(shè)計(jì)需要保護(hù)、自動(dòng)化等專業(yè)的共同配合才能完成，專業(yè)間接口較多，后期修改工作量較大。

(4)設(shè)計(jì)單位無法掌控實(shí)際調(diào)試內(nèi)容，由于最終生成均為SCD模型文件，后期工程擴(kuò)建時(shí)仍需重新導(dǎo)出，增加了不必要的工作量。

(5)裝置間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系無法在設(shè)計(jì)流程中體現(xiàn)，智能變電站“數(shù)字平臺(tái)、信息共享”的優(yōu)越性在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)未能得到充分利用，提供給客戶的設(shè)計(jì)成品也無法最大可能的提供豐富的數(shù)字信息。

基于以上應(yīng)用現(xiàn)狀，迫切需要改變現(xiàn)有的智能變電站虛端子設(shè)計(jì)模式，應(yīng)開發(fā)一套可視化的虛端子設(shè)計(jì)工具，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到工程配置、從IED配置到系統(tǒng)配置的一體化集成。

圖3 虛端子設(shè)計(jì)接線圖示例

4 可視化的虛端子設(shè)計(jì)方法

4.1 功能要求

針對上述問題，提出采用可視化的配置工具實(shí)現(xiàn)虛端子的設(shè)計(jì)，主要功能有：

(1)基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)定義的對象模型，通過在一次系統(tǒng)圖配置功能的方式，實(shí)現(xiàn)與二次設(shè)備的關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過可視化配置工具生成的SVG標(biāo)準(zhǔn)圖形文件可以實(shí)現(xiàn)與CAD工具的互操作。

(2)基于一次系統(tǒng)圖及廠家提供的ICD模型文件，通過軟件實(shí)現(xiàn)各二次設(shè)備之間GOOSE和SV信號(hào)聯(lián)線，并生成SCD文件、CID文件及CAD圖形文件。

(3)配置工具應(yīng)具備IED設(shè)備模型合法性效驗(yàn)、裝置CID文件與SCD文件一致性檢查等模型校驗(yàn)功能。

4.2 設(shè)計(jì)流程

(1)由設(shè)備廠商提供ICD模型文件及常規(guī)設(shè)計(jì)圖紙給設(shè)計(jì)單位。

(2)設(shè)計(jì)單位利用可視化配置工具完成虛端子設(shè)計(jì)，分別生成SCD/SSD文件、CID文件及CAD圖紙。

(3)其中SCD/SSD文件提供給集成商及運(yùn)行單位，由集成商完成全站配置。

(4)CID文件返回給設(shè)備廠商，由設(shè)備廠商完成裝置配置。

(5)包含全站網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備安裝接線圖的CAD圖紙?zhí)峁┙o安裝施工單位，進(jìn)行全站施工及調(diào)試。

圖4 虛端子設(shè)計(jì)流程圖

目前安徽新建變電站絕大部分均為智能變電站，在采用可視化的虛端子配置工具后，有效的提高了設(shè)計(jì)效率。

5 結(jié)語

通過可視化的虛端子設(shè)計(jì)方法，將設(shè)計(jì)人員從繁瑣的手工配線工作中解放出來，從而大大提高了生產(chǎn)效率，簡化現(xiàn)場工作量，減少差錯(cuò)，方便運(yùn)行維護(hù)；并強(qiáng)化了設(shè)計(jì)單位在智能變電站建設(shè)工作中的職能，有利于智能變電站的改建、擴(kuò)建，提高了智能變電站的建設(shè)質(zhì)量。

[1] 高亞棟，朱炳銓，李慧，等.數(shù)字化變電站的“虛端子”設(shè)計(jì)方法應(yīng)用研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011，39(5).

[2] 修黎明，高湛軍，黃德斌，等.智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2012，40(22).