隨著變電站自動化技術的不斷發展,智能變電站已經逐漸取代常規變電站成為電網建設的新趨勢。智能變電站采用最新的通信技術和通信網絡使得變電站技術形態發生了革命性變化,其采用IEC61850標準通過建立統一的、面向對象的層次化信息模型[1,2],實現了不同廠商、不同類型設備之間的互操作。
然而智能變電站建設是一個包含多角色、多環節、多技術的過程,因此在實際的建設過程中暴露出一系列的問題：（1）變電站所使用的智能電子設備配置描述文件（IEDconfigurationdescription,ICD）不規范,導致在建設后期需要更改ICD文件,影響工程進度;（2）各環節責任主體不明確,在整個過程中無法進行有序、高效的配合;（3）變電站配置描述（substationconfigurationdescription,SCD）作為智能變電站核心文件在建設過程中頻繁修改,其完整性和規范性得不到有效的保證;（4）工程設計、調試等環節過度依賴集成商或智能裝置廠家,關鍵環節的技術相關人員很難介入,無法開展大規模建設。
本文基于上述問題提出了建立二次系統信息標準化模型平臺,詳細闡述了變電站二次系統信息模型管理流程,具體分析了過程中各個環節,并按照環節理清各單位職責,著重對關鍵環節和關鍵技術做了詳盡的探討、分析和比較。通過500kV保東站的工程建設實例實現了二次系統信息模型的標準化管理。
1二次系統信息標準化管控平臺
1.1平臺整體管理流程
智能變電站二次系統模型管控平臺將二次系統建設過程中的所有參與單位納入進來,通過該平臺進行工作協作和交接,以智能站配置文件管理為核心,以工程進度為主線,基于各種標準化檢測工作流技術,保證工程有質有量的進行。其整體流程主要分為5個階段：設備招標采購、施工圖設計、系統集成聯調、現場調試和竣工驗收。如圖1所示。
圖1二次系統信息標準化平臺流程
1.2關鍵環節管理流程
1.2.1施工圖設計
物資部門與設備供應商簽訂合同后,設備供應商向設計單位提供供貨版本清單。設計單位對模型庫中的ICD模型進行標準化校驗,并生成SCD文件,各單位對SCD文件進行語法、語義、虛回路及虛端子配置的檢查,然后提交調試部門使用并進行存檔。如圖2所示。
圖2施工設計階段
1.2.2系統集成聯調
集成聯調前,設計單位將SCD文件和ICD文件清單交付集成調試單位,此過程中若SCD發生變更需經設計單位確認,并進行SCD全面校驗,然后進行裝置試驗,結束時對SCD文件、ICD文件版本清單進行復核存檔。如圖3所示。
圖3系統集成聯調階段
1.2.3現場調試
將SCD文件及ICD版本清單交付于現場調試單位,若調試過程中SCD出現變更仍需設計單位確認并進行完整性校驗,生成變更記錄,結束后進行SCD全面校驗,包括語法語義、與實例化IED配置描述文件（configurationIEDdescription,CID）、ICD文件一致性校驗,確保一致后將最終版本歸檔。如圖4所示。
圖4現場調試階段
2二次信息標準化關鍵技術
由1節所述可以看出智能變電站的建設是一個涉及多部門、多環節、多任務的過程,為了保證工程順利開展,需要針對關鍵環節引入關鍵技術確保工程高效實施。開發各檢測環節測試軟件能夠有效的排除人為不確定性的干擾,同時在軟件測試的同時加入專家性決策環節,對結果進行復核,能夠有效保證測試的正確性。
2.1ICD入網檢測
ICD文件是整個智能變電站建設的基礎,因此對設備供應商提供的ICD進行標準化校驗顯得尤為重要。
設備供應商所提供的ICD文件有的是經過國家電網公司網檢測版的,此類已經通過標準化校驗,可以直接使用;對于不在標準庫的ICD則需要進行校驗。依據《工程繼電保護應用模型》[3,4]ICD標準校驗包括Schema校驗、語義校驗以及應用模型校驗,如圖5所示。
圖5ICD文件校驗
2.1.1Schema校驗
由于ICD文件是XML文檔,其格式應該符合XML文檔的規定,因此需要對其進行XML語法檢測。
2.1.2應用模型校驗
應用模型校驗基于《IEC61850工程繼電保護應用模型》,該文件規定了ICD文件需要遵循的一系列規則,例如對ICD的數據類型、數據模板（DataTypeTemplates）、通信參數和命名（Communication）、IED設備控制塊（GSEControl）等都做了相關的規定。基于上述規則開發相關的校驗軟件可以方便準確的進行ICD文件的標準化校驗。
2.2SCD文件檢測與管控
SCD文件作為智能變電站配置文件的核心部分,在變電站建設中有著極其重要的作用。SCD文件從變電站建設開始,貫穿了調試、竣工、擴建、改建整個過程,而且在此過程中由于系統的變化,SCD文件也處于動態變化之中,因此對SCD文件的管控成為變電站建設中一個關鍵議題[5,6,7,8,9,10,11,12]。現階段對SCD文件管控主要包括標準化校驗和版本管理。
2.2.1SCD標準化校驗
SCD標準化校驗主要對其語法語義進行校驗,與ICD標準化校驗一致,也是基于IEC61850標準和《工程繼電保護應用模型》,檢查是否符合XML語法和模型要求。
2.2.2SCD版本管理
SCD文件的版本管理主要針對在變電站建設過程中SCD文件頻繁變更的情況,例如新建變電站IED內部功能的改變導致SCD文件變動,調試過程中修改SCD以及后期改擴建時對SCD的修改等。現階段針對SCD版本的管理主要有2種方法：一是差異化校驗技術;二是虛端子校驗碼（CRC）技術。
（1）差異化校驗技術。SCD文件差異化校驗技術利用SCD文件遍歷關鍵節點的對比來實現兩個不同文件間的校驗。SCD文件通過XML格式編寫給實驗人員提供了一種結構式的文檔,主要由Header（頭）、Substation（變電站）、Communication（通信）、IED和DataTypeTemplates（數據模板）組成。通過提取SCL文檔關鍵元素形成元素二維表,轉化成DOM樹結構,通過對2個DOM數之間的循環比對來完成SCD文件的差異性校驗。
（2）虛端子校驗碼技術。虛端子配置校驗碼（CRC）分為全站SCD虛端子配置校驗碼和IED虛端子配置校驗碼,分別用于SCD文件的管控和裝置配置文件（CID）的管控。其中每個IED只配置唯一的CRC校驗碼,該校驗碼只與相關的虛端子連接配置及通信參數配置相關,與其他信息無關;SCD的CRC校驗碼則與全站所有IED虛端子配置有關,當任意IED虛端子配置發生變化時,SCD的CRC則跟隨變化。因此可以通過比較CRC校驗碼是否一致來確定該SCD文件版本是否發生變化,如圖6所示。
圖6CRC校驗碼生成流程
2.3SCD與裝置配置文件（CID）一致性校驗
為了保證下裝到裝置中的配置文件（CID）與全站SCD中的信息的一致性,需要進行SCD文件和配置文件的一致性校驗,主要有兩種方法進行校驗：靜態校驗和動態校驗。
2.3.1靜態校驗
SCD文件與裝置配置文件靜態校驗主要是通過從裝置中提取最終版本的配置文件（CID）然后和全站的SCD文件進行對比檢測。其中檢測內容主要包括數據類型模板<DataTypeTemplate>的一致性;SCD文件通信<Communication>的IED訪問點<ConnectedAP>內容、<IED>內容的一致性等。
2.3.2動態校驗
SCD文件與裝置配置文件的動態校驗主要是將校驗工具軟件與裝置連接于同一網絡下,通過設置IP方式進行通信來完成校驗。動態校驗的為配置文件站控層的內容,其中包括<Communication>的IED訪問點<ConnectedAP>下MMS層下內容以及GOOSE、SV通信的部分內容。動態校驗在裝置運行的工況下就可以完成,保證了一致性校驗的精確性和便利性。
3工程實例
河北省電力公司以500kV保東站建設為試點開展了“智能變電站二次系統信息標準化”工程實踐,該工程的參與單位涵蓋了省運檢部、省檢修公司、省送變電公司、省電科院以及南瑞繼保、許繼電氣、南瑞科技、北京四方、長圓深瑞等多家單位和公司。該試點工程應用二次系統信息標準化平臺發現并解決了一系列問題,其中主要問題包括：
（1）設備ICD文件不符合規范要求。在對所有招標單位所提供的ICD文件進行審查時發現通過國家電網公司檢測版的ICD文件所占比例較少,大部分需要進行標準化校驗。按照2.1節所述進行標準化校驗,所出現的問題如表1所示。因此,通過該平臺將檢測出的問題及時反饋給供應廠商進行修改,直到所有的設備ICD文件都符合標準化要求。這樣既保證了工程最基本的環節的準確性,也為接下來整站的SCD文件的制作奠定了良好的基礎。
表1保東站ICD標準化檢測結果
（2）聯調過程中SCD檢測問題及變更處理。對集成商制作好的SCD文件按照2.2節所述進行標準化校驗,表2顯示了該站SCD文件檢測出的問題。
表2保東站SCD文件標準化檢測結果
集成商根據表2檢測結果繼續對SCD文件進行修改,直到符合標準化要求,然后導出裝置的CID文件進行下裝調試工作,表3顯示了導出的CID文件虛端子CRC校驗碼和SCD校驗碼之間的關系,通過CRC校驗碼來進行調試過程文件管控。
表3保東站虛端子CRC校驗碼
（3）SCD文件與設備下裝的CID文件不一致問題。保東站在進行出廠聯調和現場調試時會出現裝置的CID經常變動的情況,針對此種情況需要對SCD文件進行修改,然后再導出CID文件進行裝置的下裝,所以需要按階段對裝置的CID和SCD進行一致性校驗,校驗按照2.3節所述進行,包括靜態測試和動態測試。通過此環節有效保證了SCD文件與裝置運行的CID文件一致性。
500kV保東站試點工程的順利竣工證明了二次系統信息標準化平臺的有效性,通過二次系統信息標準化平臺,保證了各方協調工作,達到了“全過程標準化、可控化”的效果。
4結語
智能變電站日益發展壯大,它必將取代常規變電站成為變電站建設和運行的主要模式。針對智能站建設中二次系統信息的錯亂和不規范,本文提出了二次系統信息規范化平臺,從關鍵環節和技術層面理順了關系,對智能變電站的建設具有重要的指導意義。同時,現階段仍存在各大廠家配置文件格式不一致、虛端子配置有效性以及裝置文件庫建立等問題,這也將是今后智能變電站技術的研究重點。（作者：劉清泉 郝曉光 何磊）