智能变电站SCD文件解析及标准化管理探究

仪 荣

（国网黑龙江省电力有限公司经济技术研究院，黑龙江 哈尔滨150036）

0 引言

建立在IEC61850通信规范基础上的智能变电站，采用三层两网的架构体系，以过程层网络替代大量的二次回路电缆。在过程层采用合并单元和智能终端实现信息数字化，为基于网络平台的信息共享奠定基础。二次回路的硬端子转变为基于采样值（SV）和通用面向对象变电站事件（GOOSE）通信协议的虚端子，通常采用虚端子映射表来反映二次回路的连接关系。变电站配置描述（SCD）文件是二次系统运行配置的重要依据。在智能变电站的调试、验收、维护、检修和改扩建环节中，SCD文件的管控非常重要，目前面临很多亟待解决的问题，例如：（1）系统调试时需要频繁升级SCD文件，导致站控层和过程层难以并行作业；（2）IEC61850标准规定智能电子设备（IED）配置描述（CID）文件是装置的运行配置文件，但CID文件中发送装置的过程层通信参数不完整；（3）现有的SCD文件版本控制方法过于粗放，不能完整描述升级的细节；（4）改扩建环节中SCD文件的升级难以界定，需要同步升级的装置。

1 SCD文件解析

SCD文件包含5个主要元素：Header（信息头）包含SCD文件自身的信息；Substation（变电站描述）描述一次设备及一次拓扑；IED（智能电子设备描述）描述各个IED的配置信息，包含访问点、逻辑设备、逻辑节点、数据对象、数据属性、互联关系等信息；Co mmunication（通信系统描述）描述通信配置信息；DataTypeTemplates（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。通过对SCD文件的解析，可以图、表等图形化形式按类别展示信息，如二次设备表、IED的实例配置、通信配置信息、GOOSE／SV配置、IED虚端子连接关系等。

2 SCD文件校验

SCD文件作为智能变电站可靠运行的依据，必须严格满足设计文件的要求。SCD文件辅助管理软件采用一些辅助性校验措施保证SCD文件的合理性、完整性。

2.1 检验

SCD文件采用XML格式描述，包含多个元素，各元素应正确嵌套，并使用正确的属性，即符合XML的基本语法规则。在IEC61850.6中已预先定义了schema的各种规则，如可使用的元素、元素的层次关系、元素顺序、元素的属性、属性是必须还是可选等。通过schema检验，可以保证SCD文件结构良好、信息完整，这也是SCD文件能被其他解析、配置软件正确识别的基础。

2.2 离线校验

离线校验的目的是检查SCD文件描述的模型是否符合相关标准的模型定义，与实际工程的需要是否一致，不应出现使工程无法实施的错误，包括以下方面的校验：

（1）信息一致性。SCD文件中所引用的LNode、DO、DA应符合IEC61850.7.3和IEC61850.7.4的规定。除上述标准外，SCD文件内的设备应用模型还应符合国家电网公司颁布的《IEC61850工程继电保护应用模型》对于特定应用信息扩展的相关规范，尤其是LN类、统一扩充的公用数据类型（CDC）、统一定义的DO和DA类型。而对于现有标准没有定义而由厂家自定义的信息，应满足相关要求对信息模型扩展的需求。

（2）信息唯一性。在SCD文件中某些信息，特别是标识信息，应始终保持唯一，否则会出现信息交互混乱现象。SCD文件辅助管理软件重点检查内容包括IED名称；站控层Access-Point的IP地址；同一IED下AccessPoint名称；同一Access-Point下LDevice的名称；同一LD下LNode的名称、SMVCB（采样值控制块）与GSECB（事件控制块）的AppID、MAC地址与ID；SGCB（定值控制块）与RCB（报告控制块）的ID。

（3）信息的合法性。检查内容包括：1）Co mmunication段下引用的所有AP、SMVCB、GSECB必须在IED段中有定义。2）IED中实例化的LNode、DO、枚举和结构类型的DA必须在DataType Templates中有定义。3）数据集中引用的数据所在的逻辑节点必须定义。4）外部端子应为其所在IED发布的数据集的成员。5）GSECB的AppID应在［0x0000～0x3fff］范围内，SMVCB的AppID应在［0x4000～0x7fff］范围内。

（4）信息互联的正确性。主要检查IED内部端子与外部端子的互联关系有效性、互联虚端子的类型一致性、全站虚端子数据有效性和连接有效性。

2.3 在线校验

在线校验的目的是检验IED的实际模型（即CID文件）是否与SCD文件一致。在线检验包括智能站过程层校验和站控层校验两部分内容。

过程层校验通过IED装置的过程层接口实现，接收并解析IED装置发送的SV、GOOSE报文，校验其报文参数、通道数量、数据类型是否与SCD文件描述的一致；按照SCD文件的描述向IED发送具有特定报文参数和数据的SV、GOOSE报文，校验IED能否正确接收、解析报文，完成正确的动作响应。

站控层校验通过站内的站控层网络访问IED，包括以下3个方面：

（1）模型一致性。通过MMS通信服务依次获取IED的各逻辑设备下各逻辑节点的内部数据成员，IED应能正确响应，且反馈的数据成员及类型应与SCD文件描述一致。

（2）数据描述一致性。通过 MMS通信服务获取实例化DOI的“desc”描述和d U属性，应与SCD文件中的静态描述保持一致。

（3）服务一致性。按照SCD文件的描述通过 MMS通信服务向IED发送特定命令，IED应能提供正确的服务响应。

3 SCD文件版本管理

3.1 SCD文件全寿命周期管理

全寿命周期管理是指对项目全寿命周期内各个阶段的活动进行全过程的管理，而非仅仅关注初期建设阶段。在新建变电站所经历的首次“设计—配置—实施”循环中，只需用到系统配置工具，而在变电站改扩建所经历的后续循环中，则需要用到配置信息的全寿命周期管理工具，系统配置工具仅是该工具的构成模块之一。

3.2 SCD文件版本控制

版本控制是配置信息管理系统的核心，其目的是建立SCD版本的基线，对SCD文件的签入、签出进行控制，提供其在全寿命周期内的版本跟踪、版本之间差异信息的可视化比较的功能，从而建立版本信息库。

常用的版本控制模型有两种：“锁定—修改—解锁”和“复制—修改—合并”。版本之间差异的比较是版本控制系统的标准功能，而这项功能对于SCD版本管理也具有非常重要的意义。

4 结语

本文对智能变电站SCD文件涉及的关键技术进行了探索研究，该技术为智能变电站运维单位提供了一种管理、检查配置文件的有效工具，有助于基层技术人员在智能变电站建设、验收、运维、扩建过程中正确合理地使用配置文件，为保证智能变电站的稳定可靠运行提供了有力的技术支持。