智能变电站二次回路可视化的设计与实现

赵亦菲 白瑜

【摘 要】由于变电站二次回路要实现数据的测量、监控及调节等保护功能，其中所设计的电气设备比较复杂，这给日常的维护和检修工作带来了一定的困难。对此，本文就对智能变电站二次回路可视化的设计和实现措施进行深入探讨。

【关键词】智能变电站；二次；回路；设计

1、智能变电站二次回路可视化的基础

智能变电站以“三层两网”结构为基础，所谓“三层两网”结构是指广电互感器、合并单元、智能终端、集成化的组合电器，以及以IEC61850标准作为基础的通信网络，通过这一结构进行数字信息的有效收集，实现对相关数据信息网络化的传递，实现对模型建设系统的标准化组建，实现对操作系统的智能化控制。与常规变电站相比，智能变电站呈现以下方面的特点：第一，建设过程中所需要的场地比较小，有效利用预制二次仓模块设计，可以实现一次设备与二次设备的集成化处理；第二，在数据收集与传输的过程中可以实现电子化与智能化，有效的利用光纤实现对电缆的替代；第三，在系统运行过程中保护功能装置与出口装置实现了对出口硬压板装置的有效替代，进而使得二次回路可以实现虚拟化；第四，为了有效防止人工操作出现误差，在后台的操作控制上实现了智能化，顺空自动化技术得到有效应用。智能变电站的结构组成具有自身的特点，这使得系统运行过程中维护工作开展的重点将转移到对光电设备以及智能化通信系统的有效监控与管理，应该积极有效地进行组合电器性能的巡检与维护工作，实现对保护装置与后台控制的时效性维护。

2、智能和综合自动化变电站二次回路区

2.1信息传递原理存在差异

变电站电气二次回路的主要功能有保护、调节、控制、监视等，综合自动化变电站相关设施利用电缆进行联系，该变电站相关设施在电缆的连接下使得各项功能得以发挥，智能变电站运行于IEC61850标准，各个设施利用网络进行各项信息的传递，进而使其自身的功能得以实现。

2.2图纸表达方式不同

变电压站电气二次回路相关图纸中通常会含有电压二次回路图、端子排图、设备原理图、控制回路图等，综合自动化变电站有关二次装置比如转换开关、继电器、端子、压板以及辅助结点等在回路中对应的联接、功能等数据信息得以在图纸明确、直观的显示，站内的检修以及运行人员可以有效的从中找出相关的信息，智能变电站二次回路利用通讯网络进行信息的传递从而实现自身的各项功能，图纸中通常含有装置网络图、虚端子对应表等，但是图纸并没有非常直观的显示有关装置的功能实现情况以及具体的联接方式，由此站内的运行操作人员以及设备检修人员就无法通过图纸非常直观的了解二次回路以及相对应的逻辑关系，使得运行和检修工作难度进一步加大。

2.3运行、检修方法存在差异

智能变电站在组织建设过程中，需要在相应的组态工具中导入相关装置的ICD（模型文件），设置相关的虚端子连线、参数数据，构成一个SCD，进而调试人员结合SCD相关信息组织相关设备调试工作，设置对应的设备。在工作人员组织运行或者检修的过程中按照SCD文件內容以及图纸等材料信息对装置功能、检修内容以及相应的安全措施进行确认。综合自动化变电站只需要通过图纸组织施工调试即可，在组织运行以及检修活动不再使用全站系统进行SCD的配置。

3、可视化存在的问题

3.1可视化信息不全面

目前可视化的原理基本都是将SCD文件导入解析，使虚端子间的连接回路可视化。然而，SCD文件中的软压板数据集不包含软压板与相应GOOSE和SV数据集的控制关系，所以现有的可视化方法只能查看数据集和虚端子的联系，不能像传统图纸一样直观方便地反映软压板在二次回路中起到的作用。同时，SCD文件也不包含二次信息与实际光纤回路的相应关系，无法通过可视化判断传输数据对应的光纤及接口。在系统验收、调试过程中，工作人员只能通过插拔光纤逐条验证，或者利用数字测试仪。

3.2SCD文件变更

SCD文件的频繁改进一般会带给调试人员和维护人员很多难题。一套SCD文件所涵盖的内容是十分巨大的，内部含有大量的配置文件，对整个变电站的工作起到了决定性的作用。在实际工作中整个过程更加复杂，要想对SCD文件进行修改，不仅要彻底地修改SCD文件，还要在修改之后将其还原到最初的状态。这一来一回很有可能导致SCD文件的损坏，最终导致变电站的工作异常。SCD文件内包含了传统意义上的二次回路，它采用XML语言描述了变电站一次系统结构、站内IED实例配置信息、IED间的通信配置以及虚端子间的连接关系等信息。对于一个智能化变电站来说，面对系统调试需要频繁更新SCD文件，但是现有的SCD文件版本管控办法并不算精准，不能详细描述更新的细节；并且在智能变电站扩大、改建过程中，SCD文件的更新会影响变电站IED通信结构发生改变。在二次回路可视化程中，偶尔会出现SCD文件报错的情况，导致工作人员必须反复修改导入SCD文件。

4、改进方案

第一，在解析SCD文件的同时，导入软压板控制信息。这样一来，在原始的二次回路可视化界面上就添加了明确的装置软压板的配置信息和相应的GOOSE传输数据的内容。由此可以形成与传统二次接线图相似的二次回路图示，便于运维人员理解和掌握，为工程验收、回路校验、故障维修、技术培训等提供重要的信息参照。第二，SCD文件的变更首要体现在二次回路和对IED的改变。对IED的区别性比较经过两大层面来展开：1）IED数据区别性比较。检验《Q/GDW396IEC61850工程继电保护应用模型》所陈述的信息集合以及信息集合组成统一与否。提出维护案例，通过引入两种形式的SCD文件，依次对比信息集合维护案例的成分以及它的DA、DO、LN性质，若性质类别、称号统一，就是代表IED装置数据统一，不然就代表装置有区别，要求维护工作者注重其有变化的数据部分。2）二次回路区别性比较。在SCD文件中每个装置的LN0逻辑节点中的Inputs部分定义了该装置的输入SV值连线，它代表装置内部输入虚端子信号和外部的输出信号。载入两种形式的SCD文件，引入Inputs的一切ExtRef条款，对比其增添、删除条款区别，对其过程层信息和二次回路开展验证和测验。经过比较，能够快速、准确地区别出“无关装置”、“相关装置”和“涉及装置”。其中，“无关装置”的定义是未进行变更，调节时也不会遭受干扰的装置，不用再进行特定安排；“相关装置”的定义是会变更的装置，要求再次下载CID项目的IED，比如增加、改进、删减了虚端子连接数据，会依次以图像展示出来；“涉及装置”的定义是未变更装置，不过IED在调节“相关装置”时会受到干扰。这样可视的SCD文件能够满足运维人员需求的同时，提高了调试效率，节约了调试时间，实现了变电站SCD全过程管控。

5、结束语

综上所述，伴随着互联网技术、通信技术以及微电子技术的高速发展，电网智能化、自动化、信息化将成为未来发展的主流趋势。近年来，国家电网改造规模不断扩大，传统综合自动化变电站逐渐升级为智能变电站，变电站二次回路也会被网络通信系统所取代。二次回路作为变电站主要组成部分，是电力系统安全、经济、稳定运行的重要保障。因此，设计研发一种高可靠性二次回路可视化系统，可有效监测变电站运行状态，及时对故障设备进行风险预警，从而提升电力企业的经济效益。

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（作者单位：太原供电公司）