吳恒福，竇會光，向前，馬揚(yáng)名

（1.北京博電新力電氣股份有限公司，北京 100098；2.遼寧省送變電工程公司，遼寧 沈陽 110021）

基于設(shè)計(jì)規(guī)范的智能變電站SCD文件規(guī)范性檢查

吳恒福1，竇會光2，向前1，馬揚(yáng)名1

（1.北京博電新力電氣股份有限公司，北京 100098；2.遼寧省送變電工程公司，遼寧 沈陽 110021）

在我國智能變電站工程建設(shè)中，從嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)規(guī)范出發(fā)，提出了基于設(shè)計(jì)規(guī)范的SCD文件檢查方法。該方法可實(shí)現(xiàn)控制塊連線、虛端子連線、控制塊參數(shù)、數(shù)據(jù)集參數(shù)檢查，很好的保證了SCD文件中IED設(shè)備之間互聯(lián)互通模型的規(guī)范性及正確性。

智能變電站；SCD文件；電氣間隔；虛端子；標(biāo)準(zhǔn)信息庫；數(shù)據(jù)模型

智能變電站與傳統(tǒng)變電站相比出現(xiàn)了很多新的技術(shù)和變化，尤其是過程層數(shù)字化、通信網(wǎng)絡(luò)化及標(biāo)準(zhǔn)化、信息模型化。這些技術(shù)及變化影響到了智能變電站的設(shè)計(jì)、工程實(shí)施和運(yùn)行維護(hù)等多個環(huán)節(jié)，使得傳統(tǒng)的測試手段及設(shè)備不能滿足智能變電站及其設(shè)備的測試需要。

智能變電站二次系統(tǒng)信息由模擬量向數(shù)字量的轉(zhuǎn)變給變電站二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn)行管理和維護(hù)帶來了巨大的變革，圖紙不再是變電站二次系統(tǒng)調(diào)試最重要的資料，取而代之的是變電站配置描述（SCD）文件，智能變電站二次系統(tǒng)的所有調(diào)試工作都將圍繞該配置文件展開。

文中立足于工程實(shí)際出發(fā)，面對工程實(shí)施過程由于SCD文件的頻繁升級導(dǎo)致的裝置實(shí)例化頻繁變更新，繼而導(dǎo)致的調(diào)試工作的重復(fù)性開展、增加調(diào)試工程師的調(diào)試工作量、拖延智能站調(diào)試及建設(shè)周期、這一智能站建設(shè)過程中普遍存在的問題，提出了在對IED裝置下載配置之前，首先對SCD文件依據(jù)IEC61850-6、IEC61850-7-3和IEC6150-7-4等61850標(biāo)準(zhǔn)及Q/GDW 1161、Q/GDW 1175等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及Q/ GDW 396標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行擴(kuò)展檢查，繼而減少裝置實(shí)例化頻繁更新，避免調(diào)試工作的重復(fù)開展。依據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的SCD文件規(guī)范性檢測已有相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)及實(shí)現(xiàn)方案，但基于Q/GDW1161、Q/GDW 1175設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行SCD文件規(guī)范性檢測，在國內(nèi)外尚無相關(guān)技術(shù)方案。

目前已有相關(guān)文獻(xiàn)及技術(shù)則主要依據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的SCD文件的語法和對象模型正確性檢查，可以檢查出一定的語法及模型的錯誤問題，有一定的工程意義和效果［1-2］。但實(shí)際工程應(yīng)用中，則發(fā)現(xiàn)由于語法和模型檢查的內(nèi)容太過嚴(yán)苛，繼而導(dǎo)致檢查出錯很多，多數(shù)以上錯誤不會對實(shí)際工程實(shí)施有重要影響，而現(xiàn)場電氣人員所重點(diǎn)關(guān)注的二次回路接線、端子連線信息等最主要信息則沒有被檢查到，這些錯誤正是變電站安全、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。因此，本文則通過對SCD文件某些特征的發(fā)掘，并將其有效利用，實(shí)現(xiàn)了基于設(shè)計(jì)規(guī)范的SCD檢查方案，主要可用于檢測SCD文件中的控制塊連線、虛端子連線等是否與現(xiàn)有設(shè)計(jì)規(guī)范一致，以及影響互聯(lián)互通的控制塊參數(shù)、數(shù)據(jù)集參數(shù)的正確性，繼而抓住了SCD文件規(guī)范性檢查的核心內(nèi)容，為變電站的可靠、安全運(yùn)行提供了很好的技術(shù)保證。

1 解析SCD文件

依據(jù)《DL/T 860電力自動化通訊網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》系列標(biāo)準(zhǔn)中《DL/T 860.6電力自動化通訊網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)第6部分：與智能電子設(shè)備有關(guān)的變電站內(nèi)通訊配置描述語言》中提出的SCL對象模型、SCL語言、SCL語法元素對SCD文件中的IED設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用模型解析［3］。SCL對象模型見圖1。

解析到的IED（智能電子設(shè)備）應(yīng)用模型主要包含以下應(yīng)用信息：

1）IED設(shè)備的基本參數(shù)，包活I(lǐng)ED設(shè)備的設(shè)備名稱、ID、制造廠家等。

2）IED設(shè)備的GOOSE控制塊通訊參數(shù)、GOOSE輸出、輸入虛端子。

3）IED設(shè)備的SMV控制塊通訊參數(shù)、SMV的輸入、輸出虛端子。

2 建立設(shè)備列表

所需建立的設(shè)備列表為樹狀列表，該樹狀列表分為五級，即：電壓等級、間隔類型、間隔、A或B套設(shè)備、IED設(shè)備。

該列表建立所需的信息來源于SCD文件中IED部分各IED設(shè)備的＜IED Name＞，并依據(jù)表1對IED Name每位代碼的含義進(jìn)行解讀，繼而可建立起分級的設(shè)備列表。

圖1 SCL對象模型Fig.1 The SCL object model

表1 IED設(shè)備命名規(guī)則Tab.1 IED equipment naming rules

按上述規(guī)律建立起的樹狀設(shè)備列表，見圖4軟件實(shí)現(xiàn)后實(shí)際效果所示。

3 控制塊連線及虛端子規(guī)范性檢查

3.1 實(shí)施步驟

以電氣間隔為基本對象，對該間隔內(nèi)的各IED設(shè)備所有輸入信號的控制塊連線、虛端子連線進(jìn)行規(guī)范性檢查。

檢查的操作流程如圖2所示。

圖2 檢查的操作流程Fig.2 Check operation flow

1）在加載并解析SCD文件過程中，按SCD文件中IED設(shè)備的命名規(guī)則，梳理出該SCD文件中不同電壓等級、不同的電氣間隔所含有的所有IED設(shè)備。

2）選中某一需要檢查的電氣間隔。

3）程序遍歷該電氣間隔中第N個IED設(shè)備。

4）以當(dāng)前IED設(shè)備的＜IED Name＞配置標(biāo)準(zhǔn)信息庫（標(biāo)準(zhǔn)信息庫的數(shù)據(jù)模型見圖3），獲取該IED設(shè)備所必須具備的所有輸入信號控制塊連線表（即標(biāo)準(zhǔn)信息庫的數(shù)據(jù)模型的第二列信息），并依據(jù)此表判定該IED設(shè)備的哪些輸入控制塊連線需要被檢查［4］。

對2個IED設(shè)備之間某一控制塊連線的存在性檢查依據(jù)則為：判定該IED設(shè)備的＜Inputs＞中，是否至少含有一個由對應(yīng)IED提供的采樣值（或GOOSE）的虛端子輸入信號。如存在，則判定控制塊連線存在；如不存在，則給出相應(yīng)控制塊連線缺失的錯誤告警信息。

5）以當(dāng)前IED設(shè)備的＜IED Name＞配置標(biāo)準(zhǔn)信息庫（標(biāo)準(zhǔn)信息庫的數(shù)據(jù)模型見圖3），獲取該IED設(shè)備某一控制塊連線所對應(yīng)的所有虛端子（即標(biāo)準(zhǔn)信息庫的數(shù)據(jù)模型的第三列信息），并依據(jù)此表判定該IED設(shè)備的某一控制塊連線的哪些輸入虛端子需要被檢查其存在性。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)信息庫的數(shù)據(jù)模型Fig.3 Standard information database data model

在1）中解析完各IED設(shè)備的應(yīng)用模型，即可獲取該IED設(shè)備的所有采樣值、GOOSE輸入、輸出信號的虛端子描述信息。在當(dāng)前選中的IED設(shè)備的采樣值所有輸入虛端子范圍內(nèi)，按標(biāo)準(zhǔn)信息庫中數(shù)據(jù)模型的第三列中的通道描述關(guān)鍵字逐個判定某一采樣值虛端子是否存在；在當(dāng)前選中的IED設(shè)備的GOOSE所有輸入虛端子范圍內(nèi)，按標(biāo)準(zhǔn)信息庫中數(shù)據(jù)模型的第三列中的通道描述關(guān)鍵字逐個判定某一GOOSE虛端子是否存在。如存在，則判定虛端子連線存在；如不存在，則給出相應(yīng)虛端子缺失的錯誤告警信息。

以此規(guī)律，對該IED設(shè)備的所有控制塊連線對應(yīng)的所有虛端子進(jìn)行完全的檢查。

6）程序遍歷并檢查該電氣間隔中第N+1個IED設(shè)備，并執(zhí)行步驟4）、步驟5）。

7）遍歷完該間隔內(nèi)所有IED設(shè)備。

8）導(dǎo)出Excel格式的規(guī)范性檢查報(bào)告，檢測結(jié)束。

注：圖3中的N、M代表數(shù)字0到9，信息匹配時對NN、MM代表的數(shù)字可以忽視。不做為信息匹配的依據(jù)。

3.2 動態(tài)標(biāo)準(zhǔn)庫技術(shù)

基于智能變電站技術(shù)尚處于發(fā)展和完善階段，同時某些工程在實(shí)施過程中的多樣性，故在實(shí)現(xiàn)本文提到的方法時，可以以XML文件的格式將圖3提到的標(biāo)準(zhǔn)信息庫的數(shù)據(jù)模型建立成動態(tài)的模板文件，這樣軟件就可以依據(jù)該動態(tài)模板文件作為檢查依據(jù)進(jìn)行控制塊連線、虛端子連線的檢查。這樣帶來的好處就是，如果具體工程技術(shù)上或設(shè)計(jì)規(guī)范上有任何的變化和更新，則無需修改程序源代碼，只需修改該動態(tài)模板的部分內(nèi)容即可。這樣既便于軟件后期的維護(hù)，又可更好的提高軟件適用性。

4 控制塊參數(shù)及數(shù)據(jù)集參數(shù)檢查

GOOSE控制塊：

GOOSE的APPID范圍不再0000到3FFF之間

GOOSE的APPID不是4位十六進(jìn)制的數(shù)

GOOSE的MAC地址是不唯一

GOOSE的APPID是不唯一

SV控制塊：

SV的APPID范圍不再4000到7FFF之間

SV的APPID不是4位十六進(jìn)制的數(shù)

SV的MAC地址是不唯一

SV的APPID是不唯一

數(shù)據(jù)集檢查：

保護(hù)裝置的額定延時通道是否存在

保護(hù)電流是否滿足雙AD

保護(hù)電壓是否滿足雙AD

位置接點(diǎn)數(shù)據(jù)類型是否為雙位置

數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)類型的引用是否有效

軟件實(shí)際效果如圖4所示。

圖4 軟件實(shí)際效果Fig.4 Software actual effect

5 結(jié)論

基于《DL/T 860變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》、《Q/GDW 441智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》、《Q/GDW 396 IEC61850工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型》、《Q/GDW 1161線路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范》、《Q/GDW 1175變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)，本文提出了一種基于規(guī)范的SCD規(guī)范性檢查的方法。該方法可從模型規(guī)范性、數(shù)據(jù)集引用有效性、參數(shù)唯一性、虛擬二次回路接線的正確性等幾個方面對SCD文件進(jìn)行檢查并生成檢測報(bào)告，保證了SCD文件的正確性，也最大限度的減少了現(xiàn)場環(huán)境下SCD文件的頻繁變更新導(dǎo)致的調(diào)試工作無序、重復(fù)開展等問題。

［1］劉磊，趙文沛.智能變電站SCD文件的解析、校驗(yàn)及比對技術(shù)［J］.河南科技，2014（8）：84-86.

LIU Lei，ZHAO Wenpei.SCD file parsing intelligent substation、Calibration and alignment techniques［J］.Henan Science and Technology，2014（8）：84-86（in Chinese）.

［2］孫一民，劉宏君，姜健寧，等.智能變電站SCD文件管控策略完備性分析［J］.電力系統(tǒng)自動化，2004（16）：105-109.

SUN Yiming，LIU Hongjun，JIANG Jianning，et al.Intelligent substation SCD file management and control strategies completeness analysis［J］.Automation of Electric Power Systems，2014（16）：105-109（in Chinese）.

［3］劉芳，肖鐵軍.XML應(yīng)用基石：XML解析技術(shù)［J］.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2005（26）：2823-2829.

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［4］王艷清，王云維.監(jiān)控文本文件內(nèi)容變化的文本比較算法［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2010（30）：131-134.

WANG Yanqing，WANG Yunwei.Text comparison algorithm for detecting content change in text files［J］.Journal of Computer Application，2010（30）：131-134（in Chinese）.

（編輯 黃晶）

The SCD File Check Method Based on Design Specification of Smart Substation

WU Hengfu1，DOU Huiguang2，XIANG Qian1，MA Yangming1
（1.Beijing PONOVO Power Co.，Ltd.，Beijing 100098，China；2.Liaoning Electricity Transmission&Transformation Engineering Company，Shenyang 110021，Liaoning，China）

Starting from the strict implementation of the design specification in China，this paper proposes a SCD file check method based on design specification in smart substation construction.The method can realize control block connection，virtual terminal connection，control block parameters，data set parameter checking，which can ensure a good standardization and correctness of interconnection model among IED devices in the SCD file.

substationconfigurationdescriptionsfile（SCD）；electrical interval；virtual terminal；data model of standard information database

1674-3814（2015）04-0084-05

TM411+.4

A

2014-11-29。

吳恒福（1984—），男，本科，工程師，研究方向?yàn)槔^電保護(hù)及其測試技術(shù)、電力系統(tǒng)建模及仿真；

竇會光（1973—），男，高級工程師，從事智能變電站、繼電保護(hù)專業(yè)技術(shù)管理工作；

向前（1964—），男，高級工程師，研究方向微機(jī)繼電保護(hù)測試儀的開發(fā)；

馬揚(yáng)名（1980—），男，工程師，從事軟件技術(shù)工作。