基于业务建模的智能变电站配置文件管控方法
2015-05-28崔大林张旭丰
陈 军 崔大林 曹 伟 张旭丰
（1.国网新疆电力公司电力调度控制中心，乌鲁木齐 830018； 2.山东容弗新信息科技有限公司，济南 250000）
随着智能电网智能变电站相关技术的日益完善，智能变电站逐步进入大规模实施阶段。相比常规变电站，智能变电站二次系统结构和技术形态发生了革命性的变革。智能变电站二次回路由少量的光纤代替了大量的光缆。全站配置信息由SCD 文件承载，SCD 等配置文件作为各单位开展工作的惟一接口，其正确性、一致性的保障等问题直接影响到各环节工作的开展。
智能变电站在调试、运维、检修过程高度依赖SCD 配置文件，目前建设过程中SCD 文件在调试阶段修改频繁，版本管理混乱，同时由于该文件靠人工很难阅读和理解，也给现场工作带来极大的不便和风险。本文针对智能变电站配置文件管控方法进行研究，通过统一文件管理、严控作业流程、落实管理规定、强化作业支撑工具等措施，最大限度地保证了SCD 等配置文件的安全性、完整性和一致性，协同各业务单位严格流程化作业，从而保障和提升智能变电站安全运行水平，降低智能变电站全寿命周期内的维护成本，极大地提高企业效益[1]。
1 业务建模方法
业务建模包含业务流程建模、业务数据单元建模、组织机构建模。业务流程建模区分业务流与工作流，业务的参与者是组织，而具体工作的参与者是人和自动化比对、检测工具；关联业务流与工作流，业务流程体现组织之间的业务交互，工作流程是组织内部人员的协同工作过程。一个业务包含一个或多个工作流程，所有的工作流程结束后，该业务也自动完成；关联业务与业务数据单元，每个业务拥有一个或多个业务数据单元的输入，输出且仅输出一个业务数据单元；业务流程模型中的业务与具体的组织无关，业务的参与组织在运行时动态绑定；依据组织结构，业务流程应该层次化建模，第一层业务流程与组织对应，第二层业务流程与部门对应，以此类推。
将电力公司电网各部门在系统中进行组织机构的统一建模，国网电力公司调度控制中心、电力公司电力科学研究院、电力检修公司、各个地市调度控制中心、各个地市检修公司统一进行组织机构建模整合业务流程，实现各参与单位统一作业平台、数据共享。
2 系统总体架构
基于智能变电站验收、运维检修业务进行业务流程建模、业务数据单元建模、组织机构建模，关联业务流与工作流实现统一数据平台，数据共享、业务整合保证智能变电站SCD 等配置文件的正确性、惟一性、一致性、完整性。
3 关键技术
3.1 SCD 为核心的配置文件审批归档管控方法
图1 配置文件架构及操作流程
以SCD 为核心的配置文件审批归档流程管控，采用签入、签出机制防止多人同时修改SCD 文件时产生冲突，涉及SCD 文件变更时，在变更前执行签出，变更完成后执行签入，确保SCD 文件惟一性。智能站验收时，区域内各个地市检修公司一线班组 人员负责将建设单位移交的资料签入到系统中，资料签入后校核单位进行校核，确保资料的完整性和准确性，校核单位校核无误后系统将业务自动流转到电力科学研究院进行审核，电力科学研究院通过系统中的SCD 检测、SCD 可视化、差异化比对、图纸在线预览等工具实现智能变电站资料的专业性 审核。
SCD 与CID 一致性检测等服务嵌入CID 管理模块。装置显示CID 文件的版本信息、与装置软件版本的匹配信息和过程层配置CRC 校验码。SCD 与CID 一致性校验功能主要比对SCD 文件中某智能装置与该装置CID 文件的差异。校验的内容包括：SCD文件中数据类型模板
3.2 基于CRC 校验码的ICD 入网检测管控
1）建立ICD 入网检测审批管控流程。各个厂家按照中国电科院和开普实验室检测通过的装置型号和ICD 模型文件提交装置型号和ICD 模型文件，发起ICD 入网审核流程。由电力公司调度控制中心进行统一归口管理，检测审核通过后统一入库使用，保证版本的准确性。入库的文件至少要包含装置型号、生产厂家、适用范围、装置程序版本、装置程序校验码、装置说明书等内容，使得电力公司新建智能变电站和改扩建站的ICD 模型文件可以在电力公司大规模使用和查询，大大提高电力公司智能变电站标准化程度，减小安全隐患。
2）基于中国电科院检测规则生成CRC 校验码管控ICD 文件。ICD 国网标准库依托中国电科院与开普实验室检测通过的ICD 模型文件建立，与中国电科院发布的公告《中国电科院关于国家电网公司2013年—2014年继电保护及安全自动装置专业检测合格产品的报告（中电科〔2015〕39 号）》保持一致。各个厂家对ICD 文件的版本管理混乱，调试过程中会随意更改文件内容，为管控各个厂家不同版本的ICD 文件，系统采用CRC 校验码功能，即上传到系统中的ICD 文件自动生成惟一性的CRC校验码与中国电科院检测通过的CRC 校验码自动进行比对，生成比对结果，自动校核文件内容，管控各个厂家的版本[4]。
3）ICD 标准库建设配置文件归档流程。基于业务建模的智能变电站配置文件管控系统的建设中，通过以厂家为责任主体建设了ICD 标准库，为国网电力公司各业务单位在智能变电站配置文件审批归档流程提供了强有力的支撑。
3.3 基于签入签出机制的文件变更管控方法
实际应用中，凡是涉及SCD 文件的变更操作，变更前需要在智能变电站配置文件管控系统中执行签出，配置文件管控系统自动将已经签出的SCD 版本锁定，不允许执行签出及相关属性的编辑操作，直至SCD 变更完成后由签出SCD 文件的人员在配置文件管控系统中执行签入，签入同时将锁定的变电站解锁，形成SCD 文件新版本，进行流程化审核归档，以确保SCD 文件惟一性。
签入SCD 文件时，配置文件管控系统执行SCD文件的检查和校核工作，无误后才能设为签入成功，同时提交配置文件一致性保证书，管控系统保存配置一致性保证书的扫描件或照片，并执行各装置及全站虚端子CRC 校验码的正确性复算校核。
3.4 基于图形化的SCD 可视化和差异化比对
SCD 文件由变电站配置语言（SCL）描述，无法直观展示全站配置信息，增加了设计、调试、运维、检修及改扩建的工作难度。由于SCD 等配置文件是机器语言，现场运维人员无法直接阅读和修改编辑等操作，为此基于图形化进行了SCD 的可视化展示[5]。
SCD 文件图形化展示。将SCD 信息分为信息流图、虚回路图、虚端子图三个层次进行展示；信息流图展示IED 与其他IED 之间的互操作关系；虚回路图展示两个IED 间的虚回路信息；虚端子图展示IED 中的虚端子信息。不同SCD 文件差异图形化展示，将差异也分为差异信息流图与差异虚回路图以及差异虚端子图三个层次进行展示。根据当前主IED 从资源中获取所有相关的IED 列表，并根据输入、输出信号进行分类。虚回路图的主要作用是显示主IED 装置与其某个从IED 装置之间经过特定控制块的连接关系。根据当前主从IED 取得两装置间的虚回路列表，根据主虚端子名称对其进行排序后进行绘制主、从虚端子图元。端子排图的主要作用是描述IED 装置下的端子构成及外部连接关系。
4 结论
本文针对目前智能变电站建设运维中的问题，提出一种基于业务建模的智能变电站配置文件管控的方法，以业务流程建模为中心，关注端到端的业务流转为基本原则，推动基于业务建模的智能变电站配置文件管控系统建设，实现了智能变电站配置文件的管控。从试点建设情况来看，管控系统能够有效保证SCD 等配置文件的安全性、完整性、一致性，提升智能变电站技安全运行水平。
[1] 国家电网公司.DW383—2009 智能变电站技术导则[S].
[2] 国家电网公司.DW 1396—2012 工程继电保护应用模型[S].
[3] 冯进,丁博,史殿习,等.XML 解析技术研究[J].计算机工程与科学,2009(2): 120-124.
[4] 中国电科院关于国家电网公司2013—2014年继电保护及安全自动装置专业检测合格产品的报告(中电科〔2015〕39 号).
[5] 郭健生,吴文宣,王云茂,等.基于TinyXML 的智能变电站SCD 文件的解析[J].电力与电工,2011(3): 7-10.
