智能变电站SCD配置文件图形化展示的探索

2018-11-19刘一民王永山孙玉杨

通信电源技术 2018年9期

刘一民，王宁，王帆，王永山，孙玉杨

（1.国家电网公司华北分部，北京 100000；2.山东容弗新信息科技有限公司，山东济南 250101）

0 引言

智能变电站是智能电网的重要组成部分，其配置文件（SCD）能够反映全站系统配置信息。随着智能变电站的投运，在建设和改扩建智能站时，同样需要修改变更SCD文件，其描述IED的实例配置和通信参数以及IED之间的通信配置的等也会受到相应影响。由于SCD文件信息高度集成，工程维护人员很难看懂，需要对其进行解析。从SCD文件中可以解析出CID文件，即是IED的实例化配置文件，通常全站只有一个。ICD文件禁止手动修改每一个IED装置，可下载到装置中使用[1]，且其文件必须满足配置文件的校验和约束。

在实际过程中，调试和维护人员需要准确获取所需信息。基于变电站配置语言（SCL）的SCD文件极大，人工的记忆和查询较为困难。当前，一般采取人工手动逐行查找方法，或先用专业软件（XMLSpy）打开SCD文件，运用SCL模型树划分SCD文件结构[2]，稍微节省一些人力资源。这些方法皆费时费力，且容易出错，导致在查找信息和核对信息环节消耗大量的人力物力，并没有真正解决问题。

1 SCD可视化管理

实施SCD可视化管理可以提高用户效率，降低运维调试难度，并通过对SCD文件解析与运行设备配置文件的图形化展示提高文件的可读性。从SCD文件设计、集成、校验、存储、管理到检查装置图纸，根据SCD文件开展的一系列操作优化都可视为可视化操作。

在具体实施时，先获取IED装置信息，判断其他装置是否有该装置信息，进而确定装置输入输出关系，并将其以网络拓扑图形式分层次展示，同时可运用autoCAD画图软件的二次开发技术生成IED装置的虚端子连接图。可视化指将从变电站后台获取的SCD配置文件中的信息图形化展示出来，使用户可以直观获取所需信息，极大提高调试和运维效率。降低传统人工手动查找带来的风险。

2 SCD文件的可视化

SCD文件是以变电站配置语言描述的，皆为.XML格式，可以用文本编辑器、Notepad++打开。SCD文件形式如图1所示。

即便.XML格式文件比较规范，层次结构也较为清晰。但SCD文件属于大容量文件，大概有数十万乃至上百万行文字，浏览需花费较长时间，且文件内部有大量的标签、字母和数字，要求人员详细了解SCD的约束规范。此外，此种文件即使用XMLSpy软件打开查看，效率依然较低。因此，需要能够以图形化方式直观展示信息的软件。

首先应解析SCD文件，以图表等图形化形式展示SCD信息，并通过二次设备表、IED的实例化配置、通讯配置信息、GOOSE/SV控制块以及虚端子的连接，将其展现给用户[3]。同时，可利用autoCAD画图软件的二次开发技术自动生成各类竣工图纸。SCD文件和可视化工具的应用代替了大量工程图纸，促使现场的工作人员调试、运维效率提高，且大大降低设备故障率。

SCD可视化系统主要是为了更简便查看各装置信息流设计的，可以直观展现一次设备及其拓扑关系、IED之间的物理连接，并将SCD的信息逐层提取、分类与图形化展示，使相关人员不必查看复杂的.XML格式文件，大大节省工作时间，提高工作效率。智能变电站SCD配置文件图形化展示包括如下步骤：（1）获取SCD文件，可视化工具可利用智能变电站服务器将SCD文件下载至定义的文件存储位置，以获取SCD配置文件；（2）解析SCD配置文件，即从SCD文件中提取IED列表信息，并以表格树形式展示，便于人员查看各IED装置的型号、类别和数量等。

图1 SCD文件.XML格式

可视化工具采用网络拓扑图的形式分层次展示IED输入输出连接关系，具体步骤如下：（1）从IED列表中选定某一IED，运用该IED装置图形化展示输入输出的连接关系；（2）从所述IED装置列表中某一个选定IED出发，扫描其余的IED的输入信息源端是否有该IED装置的信息，若有，则显示两IED装置具备输出连接关系；（3）在选定的IED的输入信息和输出连接中过滤掉重复出现的IED，保证连接每一个虚端子，形成完备的连接关系。相应地，分层次图形化展示包括三层结构；第一层为获取的所有IED列表信息；第二层为以某IED为中心，展示与该选定IED具有连接关系的IED的网络拓扑视图；第三层为被选定IED与对端IED的虚端子连接图。功能框架如图2所示。

图2 SCD可视化原理图

SCD可视化工具提供一种智能变电站SCD配置文件图形化展示方法，可以查看IED的信息图、SV接收、GOOSE接收、GOOSE发送、信息点图、定值条目以及.XML文件[4]，展现全站每一台IED具备的数据流关系，便于用户查看IED装置之间信息交互的具体内容，提高调试和维护效率[5]。

3 虚端子的应用

为完成SCD图形化展示，引用虚端子概念。GOOSE/SV的信号是一个个孤立的点，需要利用虚拟线条将IED装置连接在一起，这些信息的逻辑连接点便称为虚端子[6]。GOOSE相当于传统变电站中的二次直流电缆，SV则相当于传统变电站中的二次交流电缆。在二次回路中，合并单元开展采样值服务将采样存入输入缓冲区，并利用网络将采样同步到智能保护测控系统[7]。

首先，将二次回路的数字量输入智能终端，智能终端进而应用GOOSE将数据存入当地缓冲区，GOOSE主要通过交换机传递数据，可将数字量信息同步到智能保护测控系统[8]。智能主变保护装置[PT7502A]2号主变保护A屏CRC326CE的可视化界面如图3所示。每一个信号图都是从一个IED装置出发，可以展示此装置的输入输出信息、合并单元、智能终端及其他IED设备的接收与发出信息，模拟量输入信息主要通过合并单元接收，数字量信息则通过智能终端GOOSE完成接收和发送，且GOOSE提供的服务信息流是双向的[4]，工程人员很容易查找IED装置及其信息流向。

4 SCD文件图形化展示

SCD配置文件的图形化展示，还包括SCD文件差异化对比、SCL检查、CRC校验、ICD/CID与SCD文件一致性校验等[6]。

（1）SCD文件差异化对比，内容主要包括IED的增加和删除、GOOSE控制块的增加和删除、SV控制块的增加和删除、数据集条目的增减和序号的变化以及外部引用的外部地址等[9]，便于设计人员、工程人员清晰展现SCD文件的变动，提高工作效率；

（2）CRC校验，即循环冗余校验码，主要功能是根据《Q/GDW1396-2012 IEC_61850 工程继电保护应用模型》生成相应的CRC码，并与SCD文件中提取的CRC校验码进行比对，确认SCD生成的校验码是否正确，每个SCD/ICD/CID配置文件都有唯一的CRC校验码，可用此校验码区分配置文件，在平台上实现区别管理；

（3）SCL检查，主要功能是根据IEC 61850标准对当前选中的SCD文件、ICD文件等进行语法和语义的检测，检测内容按照警告信息、错误信息与提示信息分类展示，展示项则包括当前检测的位置、检测结果与校验类型等；

（4）ICD/CID与SCD文件一致性校验，ICD/CID文件是由SCD文件生成，具备单一的关系，当不能确定ICD/CID文件是否由SCD文件生成时，需要开展校验，校验结果包括IED信息、子网信息与模板信息。

5 结论

SCD文件是变电站运行的重要文件，包含变电站所有信息。利用SCD文件可以导出IED装置配置文件，并将其下装到IED装置，实现设备间的互操作。当前，全站的SCD文件已代替设计图纸成为调试、运维及改扩建的直接依据，是智能变电站的理论依据。然而SCD文件可读性差，需要SCD可视化工具支撑服务。SCD可视化工具的应用提高了设计厂商、集成厂家、设计院以及国家电网公司的工作效率，促使工程人员的工作简单易行。因此，SCD文件正确与否至关重要，SCD文件管控系统与SCD文件可视化工具的合理使用直接决定着智能变电站的建设和推广。