智能变电站虚拟二次回路在线监测设计

赵晓东 周立军 李锋 付雷雷 马文浩

摘要：智能变电站已经开始逐步转入运维，在运维检修中存在二次回路及运维信息展示不直观，安全技术措施计划实施概念模糊等问题，易产生保护设备安全隐患以及缺陷隔离，导致电网事故。本文设计并实现了一种适用于智能变电站虚拟二次回路在线监测系统。采用三层两网的架构体系，以网络通信方式替代二次回路电缆，应用四个模块实现可视化方案。结合IEC 61850中快速报文传输机制，代替常规变电站装置硬接线通信方式，并实现了SCD的文件比对。

关键词：智能变电站；虚拟二次回路；SCD文件；可视化

智能变电站具有一体化、互动化两大特点。但是智能变电站的二次回路是个“看不见”、“摸不着”的“黑匣子”，大大增加了变电站运维、检修的不可控性。当前迫切需要研究面向智能变电站二次设备，实现光纤物理链路、二次虚回路、保护状态的可视化在线监测及智能诊断，并为智能变电站运维检修安全措施进行在线校核与预警，为智能变电站运维人员提供有效的技术支撑平台和培训手段，有效解决当前智能变电站运维检修存在的问题。

1 智能变电站SCD概述

智能变电站作为智能电网的基础和支撑，其中变电站配置文件（Substation Configuration Description，SCD）反映了智能变电站系统配置信息，还可以描述变电站内所有智能电子设备（Intelligent Electronic Devices，IED）的实例配置和通信参数IED之间的通信配置以及变电站一次系统结构等信息。

SCD文件描述了变电站所有IED的实例配置信息、通信访问点的位置及地址、变电站一次系统结构和所IED间信号联系信息等。SCD文件主要由5个元素组成，具体包括：信息头用于标识SCD文件的配置版本号和规定有关名字与信号之间的映射；变电站描述主要描述变电站的一次拓扑，一次设备，功能和其结构；IED描述主要描述各个IED的配置信息及其功能；通信系统描述通过逻辑总线和IED访问点来描述通信网络的连接关系；数据类型模板描述SCD文件中逻辑节点类型，数据对象类型，数据属性类型和枚举类型。

2 SCD虚回路及光纤回路可视化

本系统对SCD配置信息进行不同层次的数据解析和信息展示，将信息分为单个设备信息图、单个设备虚回路图、单个设备逻辑链路图等。其中单个设备信息图是对单个设备的所有过程层的开入开出虚端子信息进行描述；单个设备虚回路图是对显示设备与其他设备之间所有的虚回路连接关系进行描述；单个设备逻辑链路图是对展示单个设备与其他设备之间的网络通讯参数进行描述。

本系统的可视化工具由四个模块组成，分别是解析模块、画图模块、离线可视化模块和SCD内存库模块。将SCD文件输入到工具中，输出单个设备虚端子图、母线保护关联图、设备信号图、主变保护关联图、通信链路图、网络结构图。

将虚端子信息与二次设备的起始端口信息进行绑定，从而将虚回路信息与光纤回路信息结合起来，来实现虚回路和光纤回路的可视化。

3 智能变电站SCD文件比对

在修建、改造、扩大智能发电站的过程中，一般都会改进许多SCD项目。而SCD项目的不断重复且繁琐的改进会给调节工作者和维护工作者增加许多困难。正因为如此，才要对比改进之后的SCD项目的科学性、总体性。SCD项目的改进首要展现在虚回路和对IED的改变。所以本文中对着两方面进行区别性比较。

（1）IED数据区别性比较。检验信息集合以及信息集合组成是否统一。在引入两种不同形式的SCD项目后提出维护案例，对比信息集合维护案例的成分，同时也对它的DA、DO、LN的性质进行依次的对比，如果其性质类别和称号是统一的，这意味着IED装置数据是统一的，否则就表示其装置是有区别的，这就要求维护工作者需要重点关注其有变化的数据部分。

（2）虚回路区别性比较。在SCD项目中，隔离层装置和智能末端通过思维部位LLNO的职能要素Inputs联系到额外IED的路径信息，再用其来表示所借助的输入联系。载入两种不同形式的SCD项目和对Inputs的一切 ExtRef条款进行引入，对增添、删除的条款进行对比。如果其条款的实质与数量是相互统一的，则表示其IED的虚回路是完全没有区别的，否则就表示虚回路数据在装备方面是有区别的，这也就需要维护工作者对其进程层信息和虚回路进行验证检测。

4 结语

本文提出的智能变电站保护设备可视化运维系统定位为智能变电站日常运维检修的一个重要技术支撑平台，对继电保护IED设备的实时状态监视诊断、二次回路的监视诊断、安措的安全執行具备重要意义。面对未来的智能变电站的发展，还要对相关技术不断改进和完善。

参考文献：

[1]汪希伟，李超，郭启伟，等.智能变电站继电保护状态监测与故障分析系统[J].山东电力技术，2017，44（2）：5557.

[2]陈星田.智能变电站继电保护隐藏故障诊断与系统重构方法[J].重庆大学期刊，2015.

[3]郑文静，吕洪光，马莎，等.继电保护相关二次回路的在线状态检测技术[J].消费导刊，2017（26）.

[4]林雪松，倪长松，张蕾.电力系统继电保护新技术[J].科技资讯，2015，13（1）：9091.

[5]张华宁，郑少明，王帆，等.继电保护在线监视与分析系统的功能提升与实践[J].电气应用，2015（S2）：469474.

作者简介：赵晓东（1986），男，安徽淮北人，工程硕士，工程师/高级技师，研究方向：电力系统自动化，电力系统继电保护；周立军（1984），男，黑龙江绥化人，工程硕士，工程师，研究方向：电力系统自动化，变电设备检修管理。