基于G語言的智能變電站五防規(guī)則生成方法

徐 勇 ，王成波 ，梅德冬 ，崔 巍 ，熊 兵

(1.揚(yáng)州供電公司，江蘇揚(yáng)州2 2 5 0 0 9；2.南瑞科技股份有限公司，江蘇南京2 1 0 0 0 3)

目前的變電站防誤體系中，通常采用三層防誤[1]，即站控層防誤（由五防工作站或監(jiān)控系統(tǒng)完成）、間隔層防誤（由間隔內(nèi)的測控裝置完成）以及單元電氣閉鎖，這些設(shè)備層層防護(hù)，既可相互配合，也能獨(dú)立運(yùn)行，為變電站的安全操作以及穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠保障。在五防系統(tǒng)工程實(shí)施中，通常是先由變電站五防技術(shù)人員根據(jù)系統(tǒng)一次接線關(guān)系，制定每個(gè)操作對象的五防規(guī)則，形成全站五防規(guī)則文件，將規(guī)則文件下裝到站控層五防設(shè)備，同時(shí)按間隔劃分，將每個(gè)間隔的五防規(guī)則下載到相應(yīng)測控裝置，由這些設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)防誤判別。在該過程中，規(guī)則文件的編制工作量大、任務(wù)重，影響了整個(gè)變電站五防系統(tǒng)工程實(shí)施的進(jìn)度。變電站五防規(guī)則由一次系統(tǒng)的接線關(guān)系決定，因此，研究如何利用系統(tǒng)的一次接線圖，直接生成五防系統(tǒng)的規(guī)則文件具有重要的意義。

1變電站一次接線圖的G語言描述

G語言是電力系統(tǒng)圖形描述規(guī)范的簡稱，是基于可縮放矢量圖形（S V G）的公共圖形交換格式無法直接表達(dá)電力系統(tǒng)圖形和模型一體化的概念等不足，在I E C6 1 9 7 0-4 5 3基于公共信息模型（C I M）的圖形交換基礎(chǔ)上發(fā)展起來的、應(yīng)用于電力系統(tǒng)的一種新型的圖形描述語言；能夠直接表達(dá)電力設(shè)備特征，支持高效地存取電力設(shè)備信息和電力圖形數(shù)據(jù)，支持不同系統(tǒng)之間的電力設(shè)備信息和電力圖形數(shù)據(jù)的交換，兼容S V G基本圖形格式[2]。

G語言中，除定義了基本的圖形元素，如直線、折線、圓形、各種多邊形外，還針對電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，定義了電力專用的圖形元素，如母線、線路、斷路器、隔離刀閘等，這些元件是在繼承、包含基本圖元的基礎(chǔ)上復(fù)合而成的。具體的圖形元素如表1和表2所示。其中C o n n e c t L i n e作為設(shè)備之間的連接線，具有l(wèi) i n k屬性，能將多個(gè)設(shè)備通過端子連接起來；這些圖形元素可以完整地搭建出變電站的一次接線圖。

表1基本圖形元素

表2電力圖形元素

2間隔圖形模板

G語言支持將多個(gè)電力圖元組合成1個(gè)間隔（b a y），形成1個(gè)間隔的圖形模板文件，當(dāng)需要繪制變電站相同類型的間隔時(shí)，可以直接引用；通過間隔模板，可以快速構(gòu)建出整個(gè)變電站的一次接線圖。圖1所示的變電站線路間隔可建立如下間隔模板文件。

link="0,0,101000001;1,0,34000050;1,1,34000048"/>

此間隔包括1個(gè)斷路器 （C B r e a k e r）和4把隔刀（D i s c o n n e c t o r），具有全局唯一的i d號以及間隔內(nèi)的設(shè)備編號i n d e x，通過7根連接線（C o n n e c t L i n e）進(jìn)行連接。在變電站中，通過間隔模板繪制一次接線圖，形成G格式的圖形描述文件，包含一次設(shè)備、所屬間隔及關(guān)聯(lián)關(guān)系的描述，從而確立了設(shè)備間的五防依賴關(guān)系，為五防規(guī)則的生成奠定了基礎(chǔ)。

3五防設(shè)備間隔

3.1五防設(shè)備間隔的劃分

現(xiàn)有的五防規(guī)則是基于特定接線方式下的間隔編制的，相同類型間隔設(shè)備的五防規(guī)則具有穩(wěn)定性，因此只需要將設(shè)備按間隔進(jìn)行分組，就可以得出各設(shè)備的閉鎖規(guī)則。

按照接線方式的不同，可以將設(shè)備劃分為3/2線-線串間隔、3/2線-變串間隔、3/2接線母線間隔、主變間隔、雙母接線母線間隔、雙母接線線路間隔、母聯(lián)間隔等多種間隔，每種間隔類型除與間隔的圖形模板相關(guān)外，還與相連間隔相關(guān)，如3/2線-線串間隔是3/2間隔圖形模板實(shí)例化而成，分別與兩條線路相連接。

3.2五防設(shè)備間隔規(guī)則模板

根據(jù)五防間隔的類型，設(shè)計(jì)間隔內(nèi)設(shè)備的五防規(guī)則，形成五防規(guī)則模板文件；以雙母接線線路間隔為例，此間隔與母線間隔和母聯(lián)間隔關(guān)聯(lián)，如圖2所示，間隔內(nèi)設(shè)備按間隔圖形模板內(nèi)序號進(jìn)行標(biāo)示。

對線路間隔，可以編列如下五防規(guī)則模板。

1分閘條件：4=分，2=分；2=合，母聯(lián)間隔.1=合，母聯(lián)間隔.3=合，母聯(lián)間隔.5=合。

1合閘條件：母線間隔.1=分，母線間隔.2=分，3=分，5=分，2=分；2=合，母聯(lián)間隔.1=合，母聯(lián)間隔.3=合，母聯(lián)間隔.5=合。

2分閘條件：4=分，1=分；1=合，母聯(lián)間隔.1=合，母聯(lián)間隔.3=合，母聯(lián)間隔.5=合。

2合閘條件：母線間隔.3=分，母線間隔.4=分，3=分，5=分，1=分；1=合，母聯(lián)間隔.1=合，母聯(lián)間隔.3=合，母聯(lián)間隔.5=合。

3分閘條件：

3合閘條件：1=分，2=分，6=分。

4分閘條件：

4合閘條件：

5分閘條件：

5合閘條件：1=分，2=分，6=分。

6分閘條件：4=分。

6合閘條件：4=分，3=分，5=分，7=分。

7分閘條件：

7合閘條件：6=分，8＜U無壓。

其中，斷路器的分合無條件，接地刀閘的分操作無條件。此間隔五防規(guī)則模板文件可以與間隔圖形模板文件統(tǒng)一存放，當(dāng)通過間隔圖形模板繪制一次接線圖時(shí)，這些間隔五防模板中的設(shè)備對象就實(shí)例化為具體的變電站一次設(shè)備。

4五防規(guī)則的生成

由五防設(shè)備間隔可以得到全站基于圖形對象的五防規(guī)則，但這些規(guī)則五防設(shè)備不能直接使用，需要將其轉(zhuǎn)化為基于全站信息數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的規(guī)則。在智能變電站中，G語言針對電力系統(tǒng)中一次設(shè)備的圖形化屬性進(jìn)行描述，而I E C6 1 8 5 0則圍繞一次設(shè)備的保護(hù)測量控制等功能進(jìn)行信息建模，形成統(tǒng)一規(guī)范的全站信息數(shù)據(jù)庫，其交匯點(diǎn)在一次設(shè)備上，因此可以利用這一特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)變電站圖形對象與模型對象的統(tǒng)一。對五防系統(tǒng)而言，可以將基于圖形對象的規(guī)則轉(zhuǎn)化為實(shí)際二次系統(tǒng)中，可運(yùn)算的基于模型數(shù)據(jù)對象的邏輯關(guān)系。

對系統(tǒng)接線圖中的一次設(shè)備，I E C6 1 8 5 0規(guī)定了與之相對應(yīng)的信息模型[3]，如斷路器X C B R、刀閘X S WI、變壓器Y P T R、電壓互感器T V T R、電流互感器T C T R、電容器Z C A P、電抗器Z R E A等；符合I E C6 1 8 5 0建模規(guī)范的二次設(shè)備都建有這些邏輯節(jié)點(diǎn)模型，圖形對象與模型數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)時(shí)，只需要將對應(yīng)間隔二次設(shè)備的I C D文件與間隔圖形進(jìn)行整體關(guān)聯(lián)，由模型解析模塊分析出相關(guān)一次設(shè)備的信息模型，然后自動與圖形文件中的圖元進(jìn)行自動關(guān)聯(lián)。

以圖3為例，智能終端的信息模型體現(xiàn)了間隔內(nèi)的開斷設(shè)備的屬性[4]，其中邏輯節(jié)點(diǎn)前綴Q G用于表示隔離刀閘設(shè)備，Q G D用于表示接地刀閘設(shè)備；合并單元的信息模型體現(xiàn)了間隔內(nèi)的測量設(shè)備的屬性，邏輯節(jié)點(diǎn)前綴U l用于表示線路電壓；可以形成如表3所示的圖形設(shè)備與信息模型的對應(yīng)關(guān)系。

在圖形元件的屬性中，擴(kuò)展屬性d a t a r e f用于表征與之對應(yīng)的信息模型數(shù)據(jù)的索引（r e f e r e n c e），以斷路器為例，表示如下：

表3線路間隔圖形設(shè)備與信息模型對應(yīng)關(guān)系

RoundBox ="46,52,26,44" PathName ="" devref ="#sgd_kg1.dlq.icn.g:sgd_kg1"

dataref="IL2201RPIT/Q0XCBR1.Pos"/>

當(dāng)完成圖模的關(guān)聯(lián)后，可根據(jù)間隔的五防規(guī)則模板，生成具體的、基于I E C 6 1 8 5 0信息數(shù)據(jù)的五防規(guī)則，應(yīng)用于站控層五防設(shè)備和間隔層五防設(shè)備。

5結(jié)束語

隨著建設(shè)新一代智能變電站目標(biāo)的提出，智能變電站越來越重視建設(shè)成本集約化、建設(shè)過程的高效化與成熟化、運(yùn)維檢修的方便化、信息處理的集成化與智能化；在五防系統(tǒng)的建設(shè)實(shí)施中，需要與監(jiān)控系統(tǒng)有機(jī)融合，從一體化設(shè)計(jì)層面，進(jìn)一步提升實(shí)施效率與質(zhì)量。G語言作為智能電網(wǎng)中主站與變電站進(jìn)行圖形交互的基礎(chǔ)，必將在變電站中得到廣泛的推廣與應(yīng)用，基于G語言的變電站五防規(guī)則生成方法能夠顯著提高五防規(guī)則設(shè)計(jì)與實(shí)施效率，避免編制或輸入過程中的錯(cuò)誤，提升系統(tǒng)建設(shè)的質(zhì)量，為變電站的安全可靠運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

[1]智全中，秦廣召，婁 偉，等.五防系統(tǒng)在智能化變電站中應(yīng)用分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2 0 0 9，3 7(2 3)：1 0 8-1 1 1.

[2]Q/G D W6 2 4—2 0 1 1,電力系統(tǒng)圖形描述規(guī)范[S].

[3]I E C6 1 8 5 0,C o m m u n i c a t i o nN e t w o r k s a n d S y s t e m s i n S u b s t a t i o n s[S].

[4]Q/G D W3 9 6—2 0 0 9，I E C 6 1 8 5 0工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型[S].