基于SCD文件解析的变电站二次系统智能运检方法

王 涛，韩 冬，黄 海，王明霞，马小然，林桂华

（国家电网有限公司 技术学院分公司，山东 济南 250002）

0 引 言

变电站是智能电网组建中关键的一环，与常规变电站相比，在电网的实现方式上发生了较大改变，因此需要对运检方法提出新的设定。发达国家对智能变电站的研究主要侧重于用户终端技术的设计，现阶段世界上最大规模的电网在欧洲。我国数字化变电站的发展较晚，针对变电站中二次系统的运检，从原理角度进行分析，传统的运检方式将变电站的二次系统看作一个黑匣子，通过手动的方式将数据添加至其中，以增加激励的方式进行变电站二次系统结构的评估，从而确定变电站的运行情况[1]。而从本质上来看，传统运检方式的目的是得到二次系统中设备的运行状态数据，以此对二次系统中的问题进行分析，维持变电站运行的稳定。无论是从原理角度还是本质角度，对变电站的二次系统运检，以原有方式进行评估无法接收设备的实时状态信息，存在数据产生与传输的时间差，导致最终运检结果的准确率较低[2]。科学引文数据库（Science Citation Databas，SCD）文件解析是数据读取和分析的主要依据，可以满足不同数据信息的变化形式，在不同的管理软件中保证文件数据的合理性和完整性。本文以SCD文件解析方式为基础，研究变电站二次系统的智能运检方法，为变电站的安全运行提供理论支持。

1 基于SCD文件解析配置智能运检流程

变电站在运行过程中通过SCD文件解析方式对数据的通信模式进行制定，按照数据传输过程中的发布形式制定不同模式，对其核心参数进行描述，决定不同智能设备之间的连接链路[3]。作为SCD文件配置中的重要部分，在变电站二次系统发生事件时，通信端口可以对其信息进行具体表达，建立属于不同信息的二次回路，针对性地对运行过程中产生的数据提出相应的解析模式。

SCD文件解析的过程主要为数据读取和分析，将变电站二次系统中产生的文件，按照SCD文件储存路径进行保留，使其在特有的路径中建立文档对象模型（Document Object Model，DOM）树，并根据不同的节点进行数据检验。获取节点中的数据信息，并运行XPath的查找功能，快速地对变电站运检所需的信息进行定位[4]。在文件解析过程中可以生成符合要求的结构树，在每个节点重组中，均可以产生1对具有处理能力的关联节点。

为实现SCD文件的读取和分析，采用load函数获取相应文件名称，采用XPath语句进行节点转化，对各个节点产生的信息转入至列表框，从而构建变电站二次系统的智能运检流程，具体如图1所示。

图1 基于SCD文件解析的运检流程

根据图1中的内容所示，通过根节点连接至变电站二次系统中，以XPath查找功能获取所有逻辑设备的数据信息，并在多个节点罗列中记录所有节点数据值。在实例化解析逻辑节点中，定义智能运检对象，根据隶属于同等节点中的数据进行考察，将不同的数据按照各自类型进行归档，以此适用于后期的二次系统运检。

变电站二次系统运检中包含多个项目，运检的主要目的是进行整组调式，按照不同的组合形式进行项目对应，以此确定二次系统需要调式的各组项目[5]。以二次回路的调试项目为例，设定变电站二次系统的运检对应内容，在运检过程中主要针对单组调式和整组调式2个类型，单组是对二次系统中的设备进行单项测试检验，整组是检测各设备项目之间的联系关系。在进行二次系统设备的运检中，需要准确地定制实施措施，对运行系统进行安全隔离，以SCD文件得到所有需要运检的设备参数，用于指导后续的变电站智能运检。

2 关联规则下智能运检变电站二次系统

变电站二次系统的结构中，通过全站互感器模拟变电站的接入量，实现电流和电压的数字化输出，在各自的合并单元中配置终端装置和前端装置。以逻辑关系中站控层、间隔层以及过程层组成模式，采用分层式方法进行组建，形成3层设备、2层网络的二次系统组建形式[6]。因此，在变电站二次系统运检中，本次以关联规则的形式完成设备之间的联动，建立一个IEC61860标准形式的通信形式。

面对变电站3层2面中的设备，以关联算法进行数据挖掘，找出与设备运行相关的关键点。在数据挖掘前预处理数据，按照二次系统中的5大部分结构引入支持度、置信度以及提升度等3组测算参数，对每个部分的关键点进行分析，以此建立关键点的数据库。按照专家经验对运行的数据集进行分析，首先移除不符合条件的数据，在海量数据中发现关键点的管理规则。以项目集Q为例，处理设备W与E的关联性为

式（1）表示设备运行数据的支持度，即(W,E)出现的可能性，为项目集Q中同时出现W和E的概率，以此判断关键规则的可靠性。在此基础上，设定min Sup为最小支持度阈值，消除出现较低的非频繁数据集，构成新的数据项目集，则

式中：R为频繁出现的数据项目集。在关联规则中，若设备W已经出现，那么另一组设备E出现的概率为

式中：Confidence为设备的置信度，即在含有设备W的情况下，同时含有设备E的项目集概率情况。设备W和设备E同时出现时，相关性越高则表示2个设备之间具有相似性，反之则表示设备之间不存在联系，呈现独自运行状态。通过关联规则下置信度和支持度的筛选，得到变电站二次系统中设备的运行数据集，以此对设备进行运检。至此，通过SCD文件解析和关联规则，完成对变电站二次设备的运检方法设计。

3 实验测试分析

上文中以SCD文件解析方法为基础，设计了新的变电站二次系统智能运检方法，为验证本文方法的有效性，采用对比实验的方式进行论证。以模板复用运检方式和数据源改造运检方式作为对照，以某省市中心120 kV智能变电站中的所有异常情况为例，对其数据信息进行运检测试。

3.1 数据准备

通过供电公司采集的数据信息，在初步数据预处理后，共选择1 208组数据用于运检测试，对不同运检方法的准确率进行分析。以置信度和支持度作为关联前提，对该变电站中的3层2网结构模式进行分析，挑选出最容易产生故障的设备部分，测试变电站故障发生位置，具体如表1所示。

表1 测试变电站故障发生位置

将3层2网结构作为一个关键点进行运检，设定出现1组设备故障则会影响整个变电站的通信功能。以选择的数据信息为测试对象，分别采用3组运检方法进行测试，分析不同方法的运检效果。

3.2 结果分析

对变电站二次系统的运检，主要是对其关键点的准确判断，只有精准定位到故障设备，才能够第一时间找到问题所在，以此对主控站发出预警提醒。将选择的故障信息上传至MATLAB测试平台中，以常发生故障的设备为测试对象，按照组别进行划分，A1～A5设备中的故障数据分别为400组、350组、200组、500组以及250组，具体运检查准率结果如图2所示。

根据图2，在本文运检方式下，对不同设备故障的查准结果准确率均在98.5%以上，且对间隔交换机设备故障的运检查准率可以接近于100%。而模板复用运检方式和数据源改造运检方式的查准率分别为87.7%和89.2%，较比本文方法少了10.8%和9.3%，说明本文方法具有更好的应用效果，可以投入在变电站二次系统中进行使用。

图2 运检方式查准率测试结果

4 结 论

随着智能技术的快速发展，我国在大多数地区已经完成了智能变电站的设计和应用，并在许多领域中得到了认可和推广。本文通过SCD文件解析方法获取设备运行的各组数据，关联不同配置信息下设备数据对象之间的联系，并按照多种形式进行展示，完成变电站二次系统的智能运检方法设计。SCD文件解析作为此次变电站智能运检中的主要依靠，需要严格满足设计文件的要求，以合理性的节点布置形式对变电站中的二次系统运行设备进行规则预定。但由于时间和精力有限，在研究过程中对项目的测试较为单一，仅完成了较为简单结构的检测，后续研究中会针对不足之处设计出更加多样化的运检方式，为电网的安全运营提供新的理论支持。