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摘要：智能变电站具有一体化、互动化两大特点。但是智能变电站的二次回路是个“看不见”、“摸不着”的“黑匣子”，大大增加了变电站运维、检修的不可控性。当前迫切需要研究面向智能变电站二次设备，实现光纤物理链路、二次虚回路、保护状态的可视化在线监测及智能诊断，并为智能变电站运维检修安全措施进行在线校核与预警，为智能变电站运维人员提供有效的技术支撑平台和培训手段，有效解决当前智能变电站运维检修存在的问题。
关键词：智能变电站;虚拟二次回路;SCD文件;可视化
引言
智能变电站已经开始逐步转入运维，在运维检修中存在二次回路及运维信息展示不直观，安全技术措施计划实施概念模糊等问题，易产生保护设备安全隐患以及缺陷隔离，导致电网事故。本文设计并实现了一种适用于智能变电站虚拟二次回路在线监测系统。采用三层两网的架构体系，以网络通信方式替代二次回路电缆，应用四个模块实现可视化方案。结合IEC61850中快速报文传输机制，代替常规变电站装置硬接线通信方式，并实现了SCD的文件比对。
1ＳＣＤ虚回路及光纤回路可视化
1.1可视化软件模块
保护设备可视化运维系统软件由数据采集单元软件及数据管理单元软件组成，其中数据采集单元软件架构如图１所示。
数据管理单元软件运行在Ｌｉｎｕｘ嵌入式操作系统环境下，进入可视化运维系统后有二次网络拓扑、主接线图、系统日志、ＳＣＤ管理模块和通信管理模块可供选择操作。其中，主接线图包含间隔二次回路展示诊断模块、间隔保护设备监测诊断模块和保护设备安措模块；ＳＣＤ管理模块包含ＳＣＤ文件上传与下载、ＳＣＤ文件可视化及比对、ＳＣＤ文件校验和ＣＲＣ动态校验；通信管理模块分为管理单元通信模块和主站端通信模块。数据管理单元软件架构如图２所示。
1.2智能变电站SCD概述
智能变电站作为智能电网的基础和支撑，其中变电站配置文件(SubstationConfigurationDescription，SCD)反映了智能变电站系统配置信息，还可以描述变电站内所有智能电子设备(IntelligentElectronicDevices，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等信息。SCD文件描述了变电站所有IED的实例配置信息、通信访问点的位置及地址、变电站一次系统结构和所IED间信号联系信息等。SCD文件主要由5个元素组成，具体包括:信息头用于标识SCD文件的配置版本号和规定有关名字与信号之间的映射;变电站描述主要描述变电站的一次拓扑，一次设备，功能和其结构;IED描述主要描述各个IED的配置信息及其功能;通信系统描述通过逻辑总线和IED访问点来描述通信网络的连接关系;数据类型模板描述SCD文件中逻辑节点类型，数据对象类型，数据属性类型和枚举类型。
1.3SCD虚回路及光纤回路可视化
本系统对SCD配置信息进行不同层次的数据解析和信息展示，将信息分为单个设备信息图、单个设备虚回路图、单个设备逻辑链路图等。其中单个设备信息图是对单个设备的所有过程层的开入开出虚端子信息进行描述;单个设备虚回路图是对显示设备与其他设备之间所有的虚回路连接关系进行描述;单个设备逻辑链路图是对展示单个设备与其他设备之间的网络通讯参数进行描述。本系统的可视化工具由四个模块组成，分别是解析模块、画图模块、离线可视化模块和SCD内存库模块。将SCD文件输入到工具中，输出单个设备虚端子图、母线保护关联图、设备信号图、主变保护关联图、通信链路图、网络结构图。将虚端子信息与二次设备的起始端口信息进行绑定，从而将虚回路信息与光纤回路信息结合起来，来实现虚回路和光纤回路的可视化。
1.4虚回路可视化的具体操作步骤如下
（１）配置虚回路信息时，首先选择中心ＩＥＤ；然后根据虚端子表选中外部ＩＥＤ，再选择其数据集中的中心ＩＥＤ的外部信号与后面选择的中心ＩＥＤ内部信号一一联系，使外部ＩＥＤ与中心ＩＥＤ相互联系；最后将信号放置到虚回路配置表中。（２）放置完中心ＩＥＤ所有外部信号后，在中心ＩＥＤ数据对象中，找到前缀为“ＧＯＩＮ”或“ＳＶＩＮ”的数据集；再从这些数据集中寻找对应中心ＩＥＤ的内部信号；最后将这些内部信号放置到虚回路配置表中的相应位置与中心ＩＥＤ外部信号一一对应。（３）在虚回路配置表中，首先把外部ＩＥＤ的保护ＧＯＯＳＥ数据集中的第一个条目的断路器总位置作为中心ＩＥＤ的外部信息［６］，而中心ＩＥＤ内部信号是ｓｔＶａｌ，ｓｔＶａｌ是从中心ＩＥＤ中的逻辑节点ＧＯＩＮＧＧＩＯ１的ＤＰＣＳＯ１中选择的。通过以上步骤就形成了一条在中心ＩＥＤ与外部ＩＥＤ之间的虚回路。如图５所示，设计的虚回路可支持图像化展示，选中的ＩＥＤ设备作为中心设备，分列其左右两侧的是与其相关联的ＩＥＤ设备，设备之间的连线表示相关联虚端子的连接，其中虚回路中信息流向用箭头表示。
2智能变电站SCD文件比对
在修建、改造、扩大智能发电站的过程中，一般都会改进许多SCD项目。而SCD项目的不断重复且繁琐的改进会给调节工作者和维护工作者增加许多困难。正因为如此，才要对比改进之后的SCD项目的科学性、总体性。SCD项目的改进首要展现在虚回路和对IED的改变。所以本文中对着两方面进行区别性比较。(1)IED数据区别性比较。检验信息集合以及信息集合组成是否统一。在引入两种不同形式的SCD项目后提出维护案例，对比信息集合维护案例的成分，同时也对它的DA、DO、LN的性质进行依次的对比，如果其性质类别和称号是统一的，这意味着IED装置数据是统一的，否则就表示其装置是有区别的，这就要求维护工作者需要重点关注其有变化的数据部分。(2)虚回路区别性比较。在SCD项目中，隔离层装置和智能末端通过思维部位LLNO的职能要素Inputs联系到额外IED的路径信息，再用其来表示所借助的输入联系。载入两种不同形式的SCD项目和对Inputs的一切ExtRef条款进行引入，对增添、删除的条款进行对比。如果其条款的实质与数量是相互统一的，则表示其IED的虚回路是完全没有区别的，否则就表示虚回路数据在装备方面是有区别的，这也就需要维护工作者对其进程层信息和虚回路进行验证检测。
结语
目前，已在浙江嘉兴２２０ｋＶ勤丰变电站、山东临沂２２０ｋＶ浯河变电站、５００ｋＶ洪明变电站等试点应用本文研制的保护设备可视化运维系统。结果显示，该系统能显著提高现场快速诊断和处理设备缺陷的能力，提供安全措施操作辅助功能，展示智能变电站可视化图形化层次化，具有时间短、配置简洁和维护方便的特点。该系统给变电站运维检修带来了很大的便捷，显著提高了现场工作效率，缩短了现场工作时间。随着电力能源总体需求量的不断提高，智能变电站的发展建设备受关注，其中关于智能变电站运维方面的研究已成为工程应用和技术研究的重要内容。本文提出的智能变电站保护设备可视化运维系统，为智能变电站日常运维检修提供了一个重要技术支撑平台，对继电保护ＩＥＤ设备的实时状态监视诊断、二次回路的监视诊断、安措的安全执行具有重要意义。
参考文献
［1］汪希伟，李超，郭启伟，等．智能变电站继电保护状态监测与故障分析系统［J］．山东电力技术，2017，44(2):55-57．
［2］陈星田．智能变电站继电保护隐藏故障诊断与系统重构方法［J］．重庆大学期刊，2015．