顧 建，王志亮

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司紹興供電公司，浙江 紹興 312000）

智能變電站系統(tǒng)組態(tài)中虛端子存在的問(wèn)題及改進(jìn)

顧 建，王志亮

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司紹興供電公司，浙江 紹興 312000）

通過(guò)對(duì)虛端子在智能變電站系統(tǒng)組態(tài)配置中存在問(wèn)題的分析，指出虛端子標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)提高虛端子連線(xiàn)的準(zhǔn)確度，減少智能變電站系統(tǒng)組態(tài)配置和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間都具有重要意義。提出相應(yīng)規(guī)范外部、內(nèi)部信號(hào)和實(shí)現(xiàn)虛端子標(biāo)準(zhǔn)化的建議，并給出了一個(gè)虛端子描述的改進(jìn)實(shí)例。

智能變電站；虛端子；標(biāo)準(zhǔn)化；數(shù)據(jù)集

智能變電站是目前主流的變電站模式，是智能電網(wǎng)的重要組成部分和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。智能變電站以高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)信息共享和互操作[1]。虛端子是在智能變電站系統(tǒng)組態(tài)配置中的一個(gè)重要概念，是集成商制作SCD（變電站配置描述）文件的重要依據(jù)，在此主要分析虛端子在智能變電站應(yīng)用中存在的問(wèn)題并提出改進(jìn)建議。

1 虛端子概念

傳統(tǒng)變電站的微機(jī)保護(hù)設(shè)置模擬量、開(kāi)入和開(kāi)出等線(xiàn)路連接的端子排，保護(hù)裝置的各開(kāi)入量、跳合閘出口等都一一對(duì)應(yīng)于具體的端子，保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)從端子到端子的電纜連接實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置之間的配合，以及保護(hù)裝置至一次設(shè)備的出口[1]。而智能變電站主要采用光纖和網(wǎng)絡(luò)傳輸信息，不再大量使用電纜，這就給設(shè)計(jì)提出了新的問(wèn)題，與實(shí)際端子相對(duì)應(yīng)的“虛端子”的概念被提了出來(lái)。引人虛端子概念將有助于保持現(xiàn)有二次設(shè)計(jì)的規(guī)范改變最小[2]，便于設(shè)計(jì)人員和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員理解和辨別現(xiàn)場(chǎng)各智能設(shè)備之間的信息交換，能夠與傳統(tǒng)的“實(shí)端子”形成良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

2 虛端子在應(yīng)用中存在的問(wèn)題

2.1 智能變電站的系統(tǒng)組態(tài)

目前，智能變電站系統(tǒng)組態(tài)及調(diào)試主要分為3步：

（1）設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)并提供全站的圖紙以及虛端子表。

（2）集成商利用系統(tǒng)組態(tài)工具和虛端子表將各智能裝置的ICD（智能設(shè)備的配置描述）文件進(jìn)行虛端子連線(xiàn)和IP（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議）地址的分配等，形成SCD文件。由各智能裝置廠(chǎng)家現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員利用自家的工具軟件將SCD文件轉(zhuǎn)變成CID（智能設(shè)備實(shí)例配置文件）及私有文件并下裝到智能裝置，如圖1。

（3）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員在智能裝置下裝完成后進(jìn)行單裝置調(diào)試以及全站設(shè)備的聯(lián)調(diào)，發(fā)現(xiàn)并改正調(diào)試過(guò)程中的問(wèn)題。

由這3步流程可以看出，ICD文件是智能變電站組態(tài)之源。

圖1 智能變電站系統(tǒng)組態(tài)

圖2 廠(chǎng)家A提供的220 kV線(xiàn)路保護(hù)G1訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)集（部分）

圖3 廠(chǎng)家B提供的220 kV線(xiàn)路保護(hù)G1訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)集（部分）

2.2 不同廠(chǎng)家ICD文件數(shù)據(jù)集和內(nèi)部信號(hào)的對(duì)比

以廠(chǎng)家A和B提供的220 kV線(xiàn)路保護(hù)的ICD模型文件為例，圖2、圖3分別是由廠(chǎng)家A與B提供的220 kV線(xiàn)路保護(hù)G1訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)（過(guò)程層GOOSE訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)）數(shù)據(jù)的部分DA（數(shù)據(jù)屬性），由圖2與圖3對(duì)比可知，2套保護(hù)的DA描述和定義有較大差異。

同樣的問(wèn)題也存在于智能裝置的以GOIN為前綴的內(nèi)部信號(hào)中，ICD模型文件較好的廠(chǎng)家能夠提供相應(yīng)的內(nèi)部信號(hào)描述，而有的廠(chǎng)家則只是提供了實(shí)例化的描述，信號(hào)的描述和意義不明確、不詳細(xì)。數(shù)據(jù)集和內(nèi)部信號(hào)的內(nèi)容、描述和定義的不統(tǒng)一是目前各廠(chǎng)家ICD模型文件普遍存在的問(wèn)題。

2.3 虛端子存在的問(wèn)題

由于各廠(chǎng)家提供的ICD模型文件不統(tǒng)一，給設(shè)計(jì)人員虛端子表的設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的困難，設(shè)計(jì)人員不得不仔細(xì)閱讀每一個(gè)廠(chǎng)家的ICD模型文件，只有在對(duì)ICD模型文件過(guò)程層中的數(shù)據(jù)集和內(nèi)部信號(hào)了解和熟悉后才能提供1份完整、正確的虛端子表。而現(xiàn)實(shí)的狀況是設(shè)計(jì)人員往往不能提供1份標(biāo)準(zhǔn)、完備的虛端子表，這就使得集成商在配置SCD文件時(shí)會(huì)有不小的困難，往往需要咨詢(xún)?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)的其他廠(chǎng)家人員，并需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員對(duì)每個(gè)智能裝置都做好相應(yīng)的調(diào)試，才能確保虛端子連接的準(zhǔn)確性，這種需要在全站設(shè)備聯(lián)調(diào)過(guò)程的不斷發(fā)現(xiàn)和改正問(wèn)題的現(xiàn)實(shí)狀況，帶來(lái)了“數(shù)字化變電站是調(diào)試出來(lái)”的尷尬[1]。

集成商除了需要在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)虛端子的錯(cuò)誤，還需要在SCD文件的配置過(guò)程中，先進(jìn)行各導(dǎo)入ICD文件的描述實(shí)例化工作，即根據(jù)虛端子表，將各ICD文件中G1訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)下的GOOSE（面向通用對(duì)象的變電站事件）輸出部分的描述修改為工程的實(shí)際描述，同時(shí)修改由G1訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)映射到S1訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)（站控層MMS訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)）下的GOOSE開(kāi)入部分的描述，保證上送監(jiān)控后臺(tái)信息與工程實(shí)際的一致性[3]。

由于虛端子表不準(zhǔn)確，集成商需要在調(diào)試的過(guò)程中不斷地修改虛端子連接和相應(yīng)的描述，工作效率低下，也使SCD文件中存在另外一種錯(cuò)誤的可能：即虛端子連線(xiàn)比實(shí)際需要的多了，這種錯(cuò)誤由于其隱蔽性，在調(diào)試過(guò)程中往往不能發(fā)現(xiàn)，這就有可能形成“虛寄生回路”。解決這些問(wèn)題就需要對(duì)虛端子的外部、內(nèi)部信號(hào)進(jìn)行規(guī)范，實(shí)現(xiàn)虛端子的標(biāo)準(zhǔn)化。

3 對(duì)虛端子的改進(jìn)

3.1 虛端子標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)

圖4 某廠(chǎng)家220 kV線(xiàn)路測(cè)控裝置遙控?cái)?shù)據(jù)集dsGOOSE（部分）

圖5 某廠(chǎng)家220 kV線(xiàn)路測(cè)控裝置改進(jìn)后的遙控?cái)?shù)據(jù)集dsGOOSE1（部分）

國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW 396-2009《IEC 61850工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型》規(guī)范了各邏輯設(shè)備和邏輯節(jié)點(diǎn)的建模要求以及ICD模型文件中預(yù)先定義的數(shù)據(jù)集名稱(chēng)，但是對(duì)數(shù)據(jù)集中DA的內(nèi)容、數(shù)目以及描述沒(méi)有做出要求，這就導(dǎo)致了目前各個(gè)廠(chǎng)家在數(shù)據(jù)集內(nèi)容上的不統(tǒng)一，從而給設(shè)計(jì)以及集成商帶來(lái)了困難。

由于ICD文件的外部信號(hào)（數(shù)據(jù)集Data set中發(fā)送給其他智能裝置的數(shù)據(jù)對(duì)象或數(shù)據(jù)屬性），和內(nèi)部信號(hào)（接受其他智能裝置信號(hào)的本裝置內(nèi)部對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)對(duì)象或數(shù)據(jù)屬性），分別由G1/M1訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)（過(guò)程層GOOSE/SV訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)）下的GOOSE/SV數(shù)據(jù)集和以GOIN/SVIN為前綴的內(nèi)部邏輯節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW 161-2013《線(xiàn)路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范》、Q/GDW 175-2013《變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線(xiàn)保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)智能裝置的模擬量輸入、開(kāi)關(guān)量輸入和開(kāi)關(guān)量輸出的具體內(nèi)容做了規(guī)定，這就為虛端子的標(biāo)準(zhǔn)化提供了條件。

3.2 DA信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)化

在G1訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)的PI邏輯設(shè)備下建立一個(gè)包含智能裝置全部必備輸出DA的標(biāo)準(zhǔn)GOOSE數(shù)據(jù)集，標(biāo)準(zhǔn)GOOSE數(shù)據(jù)集中DA的內(nèi)容、數(shù)目以及描述應(yīng)該統(tǒng)一且是經(jīng)專(zhuān)家討論過(guò)的、符合國(guó)網(wǎng)公司相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和智能裝置正常運(yùn)行所必須具備的。如果標(biāo)準(zhǔn)GOOSE數(shù)據(jù)集太大或者信號(hào)需要分組，則可以建立多個(gè)以1開(kāi)始的數(shù)字作為尾綴的數(shù)據(jù)集，如dsGOOSE1，dsGOOSE2等。標(biāo)準(zhǔn)GOOSE數(shù)據(jù)集DA的排列順序應(yīng)相同，同時(shí)描述應(yīng)規(guī)范、符合現(xiàn)場(chǎng)工程人員的使用習(xí)慣。對(duì)內(nèi)部信號(hào)，應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)GOOSE數(shù)據(jù)集一樣在G1訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)的PI邏輯設(shè)備下，建立一個(gè)包含智能裝置全部必備內(nèi)部信號(hào)DA的標(biāo)準(zhǔn)GOINGGIO邏輯節(jié)點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)GOINGGIO邏輯節(jié)點(diǎn)的建立要求與標(biāo)準(zhǔn)GOOSE數(shù)據(jù)集一樣，如需要對(duì)裝置內(nèi)部信號(hào)進(jìn)行分組，則建議以公用數(shù)據(jù)類(lèi)為基礎(chǔ)劃分，如：?jiǎn)吸c(diǎn)狀態(tài)信息和可控的雙點(diǎn)可分為2個(gè)不同的GOINGGIO分組，采用不同的GGIO實(shí)例號(hào)來(lái)區(qū)分，如GOINGGIO1，GOINGGIO2等。

圖4為某廠(chǎng)家220 kV線(xiàn)路測(cè)控裝置ICD文件中的遙控?cái)?shù)據(jù)集dsGOOSE，圖5、圖6為某廠(chǎng)家220 kV線(xiàn)路測(cè)控裝置ICD文件中經(jīng)過(guò)改進(jìn)的遙控?cái)?shù)據(jù)集dsGOOSE1和dsGOOSE2（圖中截取一部分）?？梢钥吹?，改進(jìn)后的遙控?cái)?shù)據(jù)集有原來(lái)的1個(gè)增加為2個(gè)，第1個(gè)數(shù)據(jù)集dsGOOSE1提供220 kV線(xiàn)路標(biāo)準(zhǔn)的遙控對(duì)象，第2個(gè)數(shù)據(jù)集ds-GOOSE2提供220 kV線(xiàn)路備用的遙控對(duì)象，同時(shí)2個(gè)數(shù)據(jù)集的描述清楚且與現(xiàn)場(chǎng)工程人員的使用習(xí)慣相符。

如果智能設(shè)備廠(chǎng)家在標(biāo)準(zhǔn)GOOSE數(shù)據(jù)集之外需要提供擴(kuò)展的外部信號(hào)，則應(yīng)在G1訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)下再建立1個(gè)帶2位數(shù)字尾綴的PI邏輯設(shè)備，如PI02，此PI02邏輯設(shè)備包含擴(kuò)展GOOSE數(shù)據(jù)集，同時(shí)應(yīng)將包含標(biāo)準(zhǔn)GOOSE數(shù)據(jù)集的PI邏輯設(shè)備命名為PI01。擴(kuò)展GOOSE數(shù)據(jù)集中的DA描述應(yīng)簡(jiǎn)潔明了并符合現(xiàn)場(chǎng)工程人員的使用習(xí)慣，擴(kuò)展的內(nèi)部信號(hào)DA的建立要求和標(biāo)準(zhǔn)與外部信號(hào)類(lèi)似。

3.3 采樣值的DA標(biāo)準(zhǔn)化

采樣值SV（采樣測(cè)量值）的外部和內(nèi)部信號(hào)的DA標(biāo)準(zhǔn)化與GOOSE類(lèi)似，主要是在M1訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)中建立標(biāo)準(zhǔn)的SV數(shù)據(jù)集和以SVIN為前綴的采樣值內(nèi)部信號(hào)邏輯節(jié)點(diǎn)。建立的要求和標(biāo)準(zhǔn)與GOOSE相同，不再贅述。

由于智能變電站中的GOOSE和SV信息的傳輸都是以數(shù)據(jù)集為單位，可進(jìn)一步設(shè)想在實(shí)現(xiàn)了虛端子標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，取消虛端子連線(xiàn)，而采用以數(shù)據(jù)集為單位的方式進(jìn)行信號(hào)的傳送：即通過(guò)巧妙地設(shè)計(jì)發(fā)送端數(shù)據(jù)集中的信號(hào)和接收端內(nèi)部信號(hào)的內(nèi)容和順序，通過(guò)二者的規(guī)范和統(tǒng)一，取消虛端子連線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)只需要將相應(yīng)數(shù)據(jù)集的GOOSE/SV控制塊和對(duì)應(yīng)的內(nèi)部信號(hào)邏輯節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來(lái)，就能實(shí)現(xiàn)全站SCD文件的配置，大大減少系統(tǒng)組態(tài)配置和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間，節(jié)約成本。

圖6 某廠(chǎng)家220 kV線(xiàn)路測(cè)控裝置改進(jìn)后的遙控?cái)?shù)據(jù)集dsGOOSE2（部分）

4 結(jié)語(yǔ)

虛端子是智能變電站系統(tǒng)組態(tài)配置中的重要概念，是智能變電站功能實(shí)現(xiàn)的核心與靈魂，只有保證虛端子連線(xiàn)的準(zhǔn)確性，才能夠正確的實(shí)現(xiàn)智能變電站的全部功能。當(dāng)前ICD模型文件外部和內(nèi)部信號(hào)的不統(tǒng)一給設(shè)計(jì)、集成商以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員帶來(lái)了諸多的困難。通過(guò)對(duì)虛端子內(nèi)部和外部信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)化，能夠有效地提高智能變電站虛端子連線(xiàn)的準(zhǔn)確度，減少智能變電站系統(tǒng)組態(tài)配置和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間，節(jié)約成本，促進(jìn)智能變電站的大規(guī)模推廣應(yīng)用。

[1]高亞棟，朱炳銓?zhuān)罨?，?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）∶124-125.

[2]徐成斌，孫一民.數(shù)字化變電站GOOSE通信方案[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007，31（19）∶91-94.

[3]董磊超，于士謙，喬彥濤，等.智能變電站聯(lián)調(diào)測(cè)試方法研究[J].華電技術(shù)，2012，34（11）∶60-62.

（本文編輯：楊 勇）

Problems and Improvement of Virtual Terminator in Intelligent Substation Configuration

GU Jian，WANG Zhiliang
（State Gird Shaoxing Power Supply Company，Shaoxing Zhejiang 312000，China）

By analyzing problems of virtual Terminator in intelligent substation configuration，the paper indicates that virtual terminator standardization is key to improve accuracy of virtual terminator wiring and reduce time of intelligent substation configuration and field commissioning.The paper proposes advice on standardizing external and internal signal as well as virtual terminator standardization；moreover，it gives an improvement example of virtual terminator description.

intelligent substation；virtual terminator；standardization；data set

TM631∶TP274

B

1007-1881（2015）05-0019-04

2014-12-26

顧 建（1984），男，工程師，從事電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)調(diào)試檢修工作。