智能站配置文件规范性分析与整改措施研究
2021-03-19倪赛赛张坤贤苟永耀
倪赛赛，张坤贤，苟永耀
(1.国网甘肃省电力公司，甘肃 兰州 730030；2.国网平凉供电公司，甘肃 平凉 744000)
0 引 言
IEC 61850标准的推广应用加快了智能变电站的工程建设，实现了各设备厂家间装置统一标准的互联互通。IEC 61850配置文件是利用变电站配置描述语言描述变电站设备对象模型后生成的文件[1-2]。在变电站组态配置调试阶段，根据设计图纸对全站智能电子设备能力文件进行实例化配置，形成系统配置文件(SCD文件)[3]。
智能变电站以光缆替代二次回路电缆，通过光缆传输多路信号，常规变电站的二次硬回路转变为配置文件的虚回路，二次回路的正确性无法简单地从外部物理连线分析。SCD文件不仅包含全站装置间所有配置信息，还描述智能变电站内所有IED的实例配置和通信参数，IED之间的通信配置以及变电站一次系统结构。因此SCD文件决定了全站配置信息的正确性，关系到智能变电站安全稳定运行[4]。
2011年以来智能变电站已步入大规模建设阶段，然而，二次技术人员仍然停留于常规二次硬接线模式，对智能变电站SCD文件未得到足够的重视。在工程投产阶段，由于缺乏必要的校验技术手段，仅依靠试验来验证各装置间连接的正确性，难免出现试验项目不全，功能验证不到位等情况，为后期运维带来隐患，增加了二次系统运行风险。本文通过分析智能变电站SCD文件常见规范性问题，提出规范SCD文件配置的措施和建议，减少智能站配置带来的风险。
1 SCD文件规范性检查内容
SCD文件规范性主要包括配置的规范性和虚端子连接的准确性。
1.1 配置规范性检验项目
检查SCD文件是否严格按照行业、企业标准开展规范化的信息模型配置。一般利用SCL校验工具按照《IEC 61850工程继电保护应用模型》和《智能变电站二次系统信息模型校验规范》等标准自动进行[5]。可选择配置文件模型标准化、工程应用模型规范化、动态校验和一致性校验等内容进行规范化校验，根据影响程度对SCD文件中的配置错误加以改正。
1.2 虚端子准确性检验项目
虚端子准确性是指虚端子连接配置是否正确以及工程实例化是否满足运维要求。虚端子配置相当于传统变电站的二次回路，虚端子的准确性相当于传统变电站二次回路接线的正确性。由于各变电站设计和需求等存在较大差异，虚端子的准确性较难由软件全部自动检验，还需要依靠人工逐一复检。以变电站各保护有关IED设备间信息交互为基础，给出了变电站典型设备发出的SV或者GOOSE信号，如表1所示。
表1 典型虚端子连接准确性检查项目
2 规范性典型问题分析
为规范智能变电站配置文件，某省利用配置文件管控系统及SCD可视化工具对配置文件进行了审查，典型问题分析如下。
2.1 模型规范性检验存在的问题
SV、GOOSE和MMS通信参数配置不规范。SV通信参数应配置MAC-Address、smvID、APPID和VLAN-ID等参数，GOOSE通信参数应配置MAC-Address、GOID、APPID和VLAN-ID等参数，其中MAC-Address、smvID、GOID和APPID等通信参数应保证全站唯一。SV标识(smvID)和GOOSE标识(GOID)应由引用路径和相应的控制块名称组合而成，APPID应该满足4位16进制值编码范围要求，VLAN-ID满足3位16进制值编码范围。MMS通信参数主要为IP地址的配置，应采用“192.168.x.x”或“172.x.x.x”的地址段，全站不应重复。通信参数配置的不规范主要体现在部分配置缺失、不满足唯一性和有效性要求等，将影响设备间的互联互通，在组态配置时需尽量避免。早期智能站在建设过程时由于标准规定不够严格，通信参数由各集成厂家按照各自习惯进行配置，导致SCD文件存在大量的通信参数不规范问题。
模型实例化不满足实际要求。部分IED设备未严格使用调度规范命名，从SCD文件不能直观反映设备作用的对象和电压等级等信息，给可视化运维带来不便。部分IED设备的模型文件缺少中文描述或中文描述不可修改，虚端子两侧信息无法直观准确对应，给现场运维带来困难。GOOSE和SV配置的内部intAddr的值未有效区分逻辑设备的DO层和DA层描述，导致可视化描述信息错层。
配置文件缺失CRC校验码。对配置文件的CRC码的管理可以有效监控配置版本的变化，实现虚连接和虚回路的管控。SCD文件的CRC校验码分为全站过程层虚端子CRC和IED过程层虚端子CRC。IED过程层虚端子CRC是每个IED计算得到的CRC校验码，用于单装置虚端子管理。全站过程层虚端子CRC是按IED命名升序合成所有IED虚端子配置CRC，再应用CRC校验码计算规则生成，用于全站配置文件管理。配置文件缺少CRC码后不能对修改过程追溯和检查，影响了对配置文件的有效管控。
2.2 虚端子准确性校验存在的问题
SV回路连接准确性问题主要表现在保护装置SV采样不满足双AD要求，尤其是同期电压和零序电压等信号仅有一路输入SV信号，保护和测量用的TPY级、P级和0.5级等绕组电流信号连接错误。部分早期合并单元无法输出双路SV保护采样值，不满足双保护双AD采样要求，如图1所示。
图1 某合并单元不满足双AD采样要求示例图
GOOSE回路典型问题为保护逻辑功能不完整或者错误。母线保护中存在电流支路间隔、跳闸间隔、闭重信号和启失灵信号不一一对应等问题，将造成母线保护动作逻辑错误。图2给出某站母线保护间隔虚端子不对应示例。主变差动保护跳三侧开关，后备保护网跳各侧分段和母联等保护逻辑存在错误。母线保护、线路保护、变压器保护间的失灵回路、解除复压闭锁和闭锁重合闸等逻辑功能回路不完整。母线保护、线路保护和高抗保护至智能终端TJR、TJQ、TJF节点混用，将造成失灵和重合闸逻辑错误。改造变电站配置文件还存在智能终端转接线路保护启母线失灵和过渡虚端子回路未及时删除等问题。
图2 某站母线保护间隔虚端子不对应示例图
3 规范配置文件的整改措施
3.1 基于可追溯的配置规范性校验
按照智能变电站配置文件管控规定，建立智能变电站配置文件管控系统，从变电站组态阶段入手，对新建、改造和扩建各种配置文件变更开展规范化校验，实现SCD文件全过程规范管理，形成可追溯的签入签出机制[6]。
图3 新建变电站配置文件入库流程图
对新建变电站工程调试和改扩建验收等进行重点防控，在配置文件入库时重点校验配置文件的通信配置和工程实例化情况，出具配置规范性检验结果，待配置文件所有错误均修改完后方可入库。新建变电站入库流程如图3所示。利用规范性检验确保SCD文件中所有IED设备中文描述准确规范，虚端子连接两侧描述清晰一致、无歧义，便于智能站可视化运维应用。严格规范SCD文件修改过程管理，除履行签入签出手续外，应要求每次入库将前后两次配置文件比对内容写入SCD内部，在修改历史
利用配置文件管控平台的定期发布机制，定期发布各个变电站全站虚端子CRC码和IED的CRC校验码，管理及运维部门定期核对试验和校验用配置文件是否为最终版本配置文件。
3.2 基于标准信息流的虚端子准确性检查
按照智能变电站标准化设计规范，基于各设备间标准信息流规范虚端子连接，确保虚回路连接的完整性、准确性，符合保护动作逻辑，为后续试验和运维提供保障，防止发生误连接、误试验和误校验情况[7-9]。
标准信息流是根据变电站保护设备间信息交互逻辑形成的数据信息流。以双母接线变电站为例，线路保护典型信息流如图4所示。线路保护、线路合并单元、线路智能终端、母线保护装置以及它们之间的虚回路和物理连接构成了线路保护的信息流回路，主要包括：线路合并单元到线路保护的采样信息；线路保护跳智能终端的跳闸信息；智能终端到线路保护的闭重等信息；智能终端到合并单元的刀闸位置信息；母差保护至线路保护的闭重和远跳等信息。
图4 线路保护典型保护信息流图
母线保护典型信息流如图5所示。母线保护信息流回路主要由各个线路间隔、变压器间隔及母联间隔构成，主要包括：间隔合并单元到母线保护的采样信息；母线保护跳各间隔智能终端的跳闸信息；智能终端至母差保护的刀闸位置开入信息；各间隔启动失灵接点以及母线保护失灵联跳出口等信息。须特别注意各间隔在母线保护中电流采样、跳闸、闭锁和启失灵等信息间的一一对应关系。
图5 母线保护典型保护信息流图
主变保护典型信息流如图6所示。主变保护信息流回路主要由变压器各侧、高压侧母联智能终端、中压侧母联终端、低压侧分段智能终端和母线失灵保护构成，主要包括：合并单元到保护的采样信息；保护到智能终端的跳闸信息；主变保护跳母联智能终端的跳闸信息；各间隔启动失灵接点以及母线保护失灵联跳出口等信息。
图6 主变保护典型保护信息流图
测控装置信息流如图7所示。测控信息流主要由合并单元、智能终端构成，主要包括：合并单元到测控的采样和告警信息；智能终端至测控的位置和告警等信息；测控至智能终端的遥控信息等。
图7 测控装置典型信息流图
以标准信息流为基础，根据现场实际，严格检查虚端子连接正确性，杜绝交叉连接和间隔拉错等情况。重点检查SV采样和跳合闸等关键回路，确保三相相序连接正确，两侧分相描述一致。
特别需要检查网跳和失灵等回路，确保保护逻辑正确。对于备用设备、遗留虚端子，应及时删除，确保SCD文件符合现场实际。
4 结束语
SCD配置文件是智能变电站二次系统的核心，其准确性是开展试验、检修安措的前提和基础，确保其正确性对智能站安全稳定运行至关重要。为规范智能变电站配置文件管理，应加强智能配置文件管控平台应用，利用可视化技术手段查找配置文件问题，尽早消除可能存在的隐患和不规范问题。同时各级二次运维人员要提高重视程度，应注意核对配置文件的正确性，防止发生误试验和误校验情况。
针对配置文件规范性问题，可进一步开展配置文件规范性研究。开展典型一个半接线、双母接线和单母接线的虚端子逻辑自动校验功能研究，提高虚端子连接准确性的校验效率。在此基础上，推广“九统一”装置，利用二次状态监测等手段，实现配置文件的动态校验，防止装置配置非法篡改。
