智能變電站二次回路可視化實現方法探究

宋雪燕

摘 要：構建強大的智能電網對于電力行業的發展具有重要意義。本文首先簡要介紹了智能變電站可視化的相關內容，其次詳細分析了智能變電站二次回路可視化存在的問題，最后針對存在的問題地提出了可視化的改進方案，以期為以后的研究提供借鑒。

關鍵詞：智能變電站;二次回路;可視化實現方法

1 引言

現階段，構建強大的智能電網是全球電力行業都在關注的一個熱點話題。智能變電站是電力網絡“電力流、信息流、業務流”三種流的交匯點，負責電力傳送和配電的監測、管控，它是構建智能電力網絡中的一個重要環節。當前，中國的智能電網已經處在全面建設的階段，新建變電站基本上都是智能變電站。

由于新型科學技術的大量運用，智能變電站的結構已經從傳統的二次電纜連接變成光纖和工業中基于以太網傳輸數據的交換機構成的二次設備相連接的回路，相關的設計模式也隨之產生了較大的變動。為了做好智能變電站的運行維護、檢查維修等一系列的后續支撐工作，生產商應當較快地適應智能化給變電站帶來的技術進步。智能變電站與傳統的變電站有很大的不同，全站系統配置文件（Substation Configuration Description簡稱為SCD）中包含了智能變電站二次系統的重要信息。SCD文件是由后臺廠家依照設計院設計的虛端子圖及虛端子表進行配置的。全站系統配置文件在智能變電站二次回路可視化的過程中扮演了非常重要的角色。像“黑匣子”一樣的二次系統給智能變電站的運行與維護管理帶來了前所未有的挑戰，同時也帶來了巨大的機會。

2 智能變電站相關簡述

2.1 智能變電站簡述

智能變電站一般運用“三層兩網”的模式。智能網絡化二次設備結構可以劃分為站控層、間隔層和過程層，如圖1所示。過程層通過使用光纜點對點亦或交換機的組網方式替換了許多二次連接電纜，并借助該種模式傳送SV值以及GOOSE信號（Generic object oriented substation even簡寫為 GOOSE，指面向通用對象的變電站事件），完成SV值以及輸入、輸出信息的傳送任務。間隔層主要是由繼電保護設備、測量設備、故障錄波設備（TFR）等二次裝置構成。繼電保護與智能終端采用GOOSE點對點方式連接，保護間的聯閉鎖信息、失靈啟動等信息采用GOOSE組網傳輸取代硬連線，實現使用一個間隔的數據并且作用于該間隔一次設備的功能。站控層主要由自動化系統、通訊系統以及對時系統等構成，提供站內運行的人機聯系界面，實現管理控制間隔層、過程層設備等功能，形成全站監控、管理中心，并與遠方監控/調度中心通信。它的這些功能是由監控主機、綜合應用服務器和數據通信網關機等設備來實現的。在實際操作過程中，智能變電站采用基于IEC61850通訊標準的設備，能夠實現設備數據傳送和互相應用。

2.2 智能變電站二次回路簡述

與普通的變電站所不相同的是智能變電站二次回路運用光電信號以及光纜代替傳統的強電模擬信號和電纜。在數據傳送的過程中，每條光纜可以包括多個GOOSE或者采樣值數據，使控制回路的結構變得相對簡單。智能變電站既包括了智能一次設備，也包括合并單元、智能終端、過程層交換機等二次設備。各個設備之間通過速度較快的網絡來連接，借助邏輯模塊來實現它們的功能，不再使用具有重復功能的I/O接口（比如USB、VGA等）和傳統的設備。換句話說，二次設備網絡化模式代替了總線模式，使信息傳送更加多樣和規范化，實現了數據傳輸網絡化和運用集成化。智能變電站二次回路的網絡化是把先進的智能網絡技術運用在智能變電站上，利用GOOSE通訊傳送機制和SV數據傳送機制實現二次設備的網絡防護、控制以及測量等多種功能。

2.3 智能變電站二次回路可視化簡述

智能設備基于電力系統自動化領域唯一的全球通用標準（IEC 61850）建立模型，ICD文件成為智能設備的重要文件，它對于智能設備的傳輸特性起著決定性的作用。除此之外，全站系統配置文件即SCD文件是確保智能變電站高效運轉的基礎，也是變電站運維的重要文件。智能變電站二次回路可視化的展現可以劃分為下列4個部分：第一，資料獲取和驗證：在制作全站SCD 文件之前，需要先取得全站各類型IED 正確版本的ICD 文件、全站虛端子連線圖、電氣主接線圖等資料性文件;第二，全站網絡及通訊參數規劃：對全站所有的IED進行歸類統計，事先規劃好裝置的IP地址、GOOSE及SMV的組播地址、APPID、GOOSE插件的端口分配等信息，并形成《IED名稱及地址分配表》文件;第三，配置SCD文件：根據全站虛端子連線圖，以及系統網絡結構，完成SCD文件的配置;第四，在SCD文件配置完成后，需要從SCD中導出相關裝置的配置，并下裝到各個裝置中，使得裝置可以按照配置好的虛端子進行通訊。站控層設備導入SCD文件后自動解析文件中的數據信息并按照業主的需求生成文字、報表、畫面等，同時實現順控、智能告警、設備狀態可視化等高級應用。

3 智能變電站二次回路可視化存在的問題

3.1 信息不全面

目前智能變電站二次回路可視化的基本原理是把全站系統配置文件導進去再進行分析，使得虛端子之間的連接回路可視化。但是，全站系統配置文件不包括軟壓板和GOOSE以及SV之間的控制關系，因而當前的可視化方法只能看到采樣值和虛端子的關系，沒有辦法清楚地看出軟壓板在二次回路中究竟發揮了什么作用。與此同時，全站系統配置文件也不包括二次設備和實際光纜回路的對應關系。

3.2 系統配置文件改動不方便

系統配置文件的多次改動通常會給相關工作人員帶來很多麻煩。系統配置文件所包含的內容十分復雜，有許多配置文件，在智能變電站的運行中發揮著重要作用。如果要對系統配置文件進行改動，既要對系統配置文件從根本上改動，還要在改動之后使其回到剛開始的狀態下。這樣反復操作極有可能使系統配置文件產生錯誤，進而影響智能變電站的正常運行。

4 智能變電站二次回路可視化改進方案

首先，在分析全站系統配置文件的時候，將有關軟壓板的控制信息導入。該操作可以使最初的二次回路可視化頁面增加關于軟壓板清晰的配置信息以及相關GOOSE數據的內容。有助于運行檢修人員的查看和管理，為回路檢查、故障查找維修、項目驗收等提供了關鍵信息。其次，系統配置文件的修改首先要對二次回路以及智能設備進行改動。主要從兩個方面對智能設備進行區別：（1）智能設備數據區別性對比。檢查規范中所描述的信息與其構成是否一致。（2）二次回路的區別性對比。在系統配置文件中，各個裝置的LN0邏輯點內的輸入模塊為該裝置的輸入采樣值連接線進行了定義，它表示設備中的輸入信號以及外部的輸出信號。通過對比，可以迅速、精確地區分出“無關配置”、“相關配置”以及“涉及配置”等，這樣可視化的系統配置文件就可以滿足運行維護工作人員的需求，也可以提升調試的工作效率，節省時間，進而對智能變電站進行管理與控制。

5 結語

綜上所述，本文提出的智能變電站二次回路可視化改進方案可以有效地解決存在的問題，對當前的二次回路可視化方案進行了優化，進而推動電力行業的高質量發展。

參考文獻：

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