湖北電網(wǎng)智能變電站SCD文件管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

文 博，吳 迪，余俊杰，李 鵬，黎恒烜，洪梅子

（1.國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院，湖北 武漢 430077；2.國網(wǎng)湖北省電力公司，湖北 武漢 430062；3.長園深瑞繼保自動化有限責(zé)任公司，廣東 深圳 518057）

0 引言

隨著智能變電站（以下簡稱“智能站”）技術(shù)的快速發(fā)展，智能站建設(shè)大力推進(jìn)。智能站正朝著信息數(shù)字化、傳輸網(wǎng)絡(luò)化、模型標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。作為智能站核心配置文件，SCD文件描述所有IED的實(shí)例配置和通信參數(shù)、IED之間的通信配置，SCD文件是否正確直接影響智能站二次系統(tǒng)功能能否正確實(shí)現(xiàn)，所以SCD文件配置的正確性對于智能站的安全運(yùn)行十分重要[1-7]。

目前，大部分地區(qū)智能站各生產(chǎn)環(huán)節(jié)缺乏SCD文件流轉(zhuǎn)管控，配置文件采用個人存儲、集成商管理等方式，無法保證智能站配置文件的規(guī)范、正確和唯一性。針對該問題，智能站SCD文件管控系統(tǒng)[9]通過實(shí)現(xiàn)SCD文件的簽入簽出、校核、審核、歸檔流程管理，利用差異化比較工具及各廠家配置工具實(shí)現(xiàn)SCD標(biāo)準(zhǔn)化檢查、SCD差異化比較，查看SCD文件、CID文件修改內(nèi)容等方式，保證SCD文件的安全性、完整性和一致性，從而保障和提升智能站安全運(yùn)行水平。

本文結(jié)合湖北電網(wǎng)智能站SCD文件管控需求，設(shè)計(jì)開發(fā)了智能站SCD文件管控系統(tǒng)，利用信息化系統(tǒng)手段實(shí)現(xiàn)了智能站SCD文件規(guī)范化校驗(yàn)及流程化管控，提高了智能站SCD文件管理水平，保障了智能站安全可靠運(yùn)行。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體情況

1.1 設(shè)計(jì)原則

根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行需要，確定如下設(shè)計(jì)原則：

（1）可靠性：采用成熟的開發(fā)技術(shù)和硬件設(shè)備，減少技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

（2）擴(kuò)展性：采用組件化設(shè)計(jì)原則，根據(jù)不同需求組建不同規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。新功能、新業(yè)務(wù)的增加在不影響系統(tǒng)現(xiàn)有運(yùn)行的情況下實(shí)現(xiàn)，以滿足今后業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，并不斷引進(jìn)新技術(shù)、新設(shè)備以提高系統(tǒng)的整體性能，同時避免一次性投資太大。

（3）安全性：系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)充分考慮系統(tǒng)的安全性能，防范和化解技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

（4）先進(jìn)性和合理性的有機(jī)結(jié)合：在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時考慮本系統(tǒng)所處行業(yè)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展和現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)性和合理性的有機(jī)結(jié)合；

（5）開放性：本系統(tǒng)建設(shè)遵循相關(guān)國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，支持主流廠商的配置文件讀取。

1.2 總體架構(gòu)

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，管理模塊部署于安全I(xiàn)II區(qū)或IV區(qū)，采用雙機(jī)互備模式，保證數(shù)據(jù)的安全與完整性。訪問用戶通過接入III/IV區(qū)網(wǎng)絡(luò)訪問管理模塊。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 System network structure diagram

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

智能站SCD文件管控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示，該系統(tǒng)由兩部分組成：SCD接口模塊和SCD管控模塊。接口模塊負(fù)責(zé)SCD文件的傳輸和收集；SCD管控模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接入、存儲和處理，提供圖形化人機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)對調(diào)度范圍內(nèi)的智能站SCD文件進(jìn)行集中管理，并對外提供SCD文件的可視化查看、信息瀏覽和文件下載等功能。

2.1 管控模塊

管控模塊作為智能站SCD文件管控系統(tǒng)核心，包括了工程管理、流程管理、用戶管理等應(yīng)用，現(xiàn)對主要模塊功能設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹：

2.1.1 部門管理

管控系統(tǒng)所有權(quán)限以部門為單位進(jìn)行分配，在流程執(zhí)行的過程中，流程中各節(jié)點(diǎn)的權(quán)限也以部門為單位執(zhí)行。

2.1.2 用戶管理

管控模塊用戶包括超級用戶、部門管理員、部門普通用戶、瀏覽用戶等四類，其中超級用戶擁有最高權(quán)限，包括其他人員的管理及權(quán)限分配等。

2.1.3 流程管理

智能站以工程為單位進(jìn)行管理，當(dāng)SCD文件簽入工程時，需按照標(biāo)準(zhǔn)的流程執(zhí)行。本系統(tǒng)流程管理相對其他管控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自定義管理流程功能，能適應(yīng)現(xiàn)有管理制度要求。

圖2 系統(tǒng)功能圖Fig.2 System function diagram

圖4 變電站新建流程結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Flow chart

2.1.4 工程管理

（1）工程結(jié)構(gòu)

SCD存入管控模塊后以工程為單位進(jìn)行對外展示，工程管理結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。管控模塊根據(jù)變電站建設(shè)特點(diǎn)，按照地區(qū)-電壓等級-變電站-工程，分級管理。即地區(qū)下分為若干電壓等級，電壓等級下包含若干變電站，每個變電站下根據(jù)工程建設(shè)節(jié)點(diǎn)分為若干個工程，比如基建工程、技改大修工程、擴(kuò)建工程等。

圖5 工程管理結(jié)構(gòu)圖Fig.5 Engineering management structure diagram

（2）變電站管理

從變電站工程結(jié)構(gòu)中可以看出，每個工程都有所屬變電站信息，因此，新建工程之前，必須先建立該工程所屬的變電站。

變電站信息中一般包含：變電站名稱、電壓等級、所屬地市、詳細(xì)地址。

（3）工程新建

工程新建時需定義工程的基本屬性信息，并指定本工程SCD簽入時所使用的流程。工程基本信息包括：工程名稱、工程類型、所屬變電站、集成商信息、設(shè)計(jì)單位信息、調(diào)試單位信息以及工程描述等。

（4）工程資料管理

工程資料管理是對變電站工程相關(guān)資料的管理，包括工程用的ICD文件、CID文件、CCD文件、VLAN劃分表、主接線圖、交換機(jī)配置文件、虛端子表等信息。

當(dāng)工程新建完畢后進(jìn)入狀態(tài)“提交資料中”，此時，流程各執(zhí)行單位均可向工程中提交資料，當(dāng)流程第一個指定單位簽入SCD文件時，流程開始執(zhí)行。工程按照指定流程，逐個經(jīng)過各個環(huán)節(jié)的審核、批準(zhǔn)并最終歸檔。

2.1.5 工程ICD文件與SCD文件同源性檢測

ICD與SCD同源性檢測，主要檢測SCD文件是否由所給ICD文件配置而成。同源性檢測一次性檢測工程內(nèi)所有上傳ICD文件與SCD文件是否同源，并按列表展示。

2.1.6 工程CID、CCD文件與SCD文件一致性檢測

CID與SCD同源性檢測，主要檢測SCD文件中IED裝置與對應(yīng)CID文件是否配置一致性，并按列表展示。

一致性檢測步驟：

1）檢測CID文件的IEDName是否與SCD文件中某一IEDName相同，如果相同，繼續(xù)進(jìn)行步驟2的檢測，如果不同說明該CID文件與SCD文件配置不一致；

2）檢測CID文件的關(guān)鍵配置信息網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置、虛回路配置是否與SCD文件中某一IED裝置配置完全相同。

一致性檢測結(jié)果展示如圖6所示，其中左側(cè)是SCD文件中所有IED列表，右側(cè)為該IED裝置所使用的ICD模板，如果IED未檢測到對應(yīng)CID文件，其“所用CID”為空，如果CID文件未找到SCD中對應(yīng)IED裝置，則其左邊IED列表為空。以餅圖的方式展示IED設(shè)備的CID匹配率和CID文件的CID使用率。

圖6 CID/CCD與SCD一致性性檢測圖Fig.6 Conformance detection chart of CID/CCD and SCD

CCD文件與SCD文件同源性檢測按相同原理進(jìn)行。

2.1.7 SCD可視化

SCD可視化功能實(shí)現(xiàn)方式：后臺調(diào)用已有工具生成SVG圖形，將SVG圖形分類顯示與用戶工作目錄，在界面將SVG圖形進(jìn)行展示。其實(shí)現(xiàn)方式如下：解析SCD配置信息，以圖形界面展示解析出的配置信息，實(shí)現(xiàn)可視化展示。

（1）裝置虛回路信號圖

可視化間隔內(nèi)裝置間的信號聯(lián)系，以及間隔內(nèi)裝置與外部裝置的信號聯(lián)系，包括信號和壓板的對應(yīng)關(guān)系顯示、GOOSE出口壓板、GOOSE和SV接收壓板。以所選裝置為中心，顯示與其關(guān)聯(lián)設(shè)備之間的虛回路連接關(guān)系，虛回路信息展示在圖7上面的信息包括輸入輸出、虛回路連接的中文描述、軟壓板圖形標(biāo)識。單裝置信號圖能夠顯示虛端子的一對多關(guān)系，如圖7紅色連線，表示設(shè)備的一條開出對應(yīng)多個接收裝置，線上使用數(shù)字表示有幾個裝置接收改開出信號，且選擇某一條信號則自動將相同開出置為紅色。

圖7 單裝置虛回路圖Fig.7 Virtual loop diagram of single device

（2）裝置邏輯鏈路圖

單裝置邏輯鏈路圖展示裝置與其他裝置之間邏輯鏈路關(guān)系，該邏輯鏈路關(guān)系通過網(wǎng)絡(luò)參數(shù)體現(xiàn)，展示具體信息有連接關(guān)系、GOCB/SVCB。如圖8所示，中間藍(lán)色背景表示選中的裝置，以其為中心展示邏輯鏈路關(guān)系，橘黃色線表示對外發(fā)送的連接，藍(lán)色線表示該裝置接收其他裝置的連接。

圖8 單裝置邏輯鏈路圖Fig.8 Logical link diagram of single device

（3）單裝置信號圖

單裝置虛端子圖以裝置為單位展示裝置過程層的所有開入開出虛端子信息，便于查看裝置信息。展示的具體信息有虛端子引用、虛端子地址等，如圖9所示，中間矩形框顯示裝置的中文描述；裝置的開入開出信息通過箭頭指示，箭頭指向裝置表示裝置的開入信息，箭頭指向外表示裝置的開出信息；裝置的虛端子信息中已經(jīng)和其他裝置有關(guān)聯(lián)的，使用橘黃色表示，并顯示虛端子地址信息，裝置沒有和其他裝置關(guān)聯(lián)的虛端子信息使用藍(lán)色表示，并隱藏虛端子地址信息。

圖9 單裝置信號圖Fig.9 Single device signal

2.1.8 SCD差異化比對

SCD差異化比較能夠比較已建工程之間SCD文件的差異，亦可比較本地兩個SCD文件的差異化信息，并將差異化信息按照圖形的方式展示。SCD文件比對模塊可以比對智能站建設(shè)過程中的任意版本的SCD文件，并界定SCD變更產(chǎn)生的影響范圍，影響范圍應(yīng)能定位到IED裝置，如圖10所示。

2.1.9 SCD文件合法性校驗(yàn)

SCD合法性檢測依據(jù)DL/T 860、Q/GDW 1396、Q/GDW 11156等標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行文件的合法性校驗(yàn)，并將結(jié)果按照錯誤、警告、提醒3類分類顯示。本系統(tǒng)中合法性校驗(yàn)?zāi)K相對于其他管控系統(tǒng)來說，還引入了第3方校驗(yàn)?zāi)K，能實(shí)現(xiàn)用戶自定義校驗(yàn)策略，實(shí)現(xiàn)方式更加靈活、準(zhǔn)確。

2.1.10 不同版本CID、CCD文件比對功能

不同版本CID、CCD文件比對功能提供兩個版本CID之間或者CCD文件之間的差異化比較，并以圖形方式展示。比較內(nèi)容為配置文件內(nèi)的主要配置信息，包括網(wǎng)絡(luò)通信配置、虛回路配置。其展示界面類似SCD比對差異圖。

3 效益分析

設(shè)計(jì)開發(fā)智能站SCD文件管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能站SCD文件的有效管控，可以達(dá)到以下效益：

（a）建立面向生產(chǎn)的SCD文件管控系統(tǒng)，歸檔管理運(yùn)行階段的智能站SCD文件，并為后期運(yùn)維改擴(kuò)建提供技術(shù)支持；

（b）建立標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范化管理流程，實(shí)現(xiàn)SCD文件有效管控；

（c）實(shí)現(xiàn)二次虛回路的可視化，自動輸出單裝置虛端子圖、裝置虛回路圖、裝置邏輯鏈路圖、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖等圖紙，從而方便智能站的運(yùn)行維護(hù)人員調(diào)試查看；

（d）實(shí)現(xiàn)配置文件的版本升級比對，為改擴(kuò)建提供技術(shù)支持；

（e）與繼電保護(hù)在線監(jiān)測系統(tǒng)形成統(tǒng)一整體，為運(yùn)維提供堅(jiān)強(qiáng)的技術(shù)保障。

圖10 SCD比對差異圖Fig.10 SCD comparison difference diagram

4 結(jié)語

智能站SCD文件管控系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)對智能站SCD文件等相關(guān)資料的全過程標(biāo)準(zhǔn)化管理，以保證智能站SCD文件等資料與運(yùn)行現(xiàn)場配置保持一致性，保證所轄智能站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文結(jié)合湖北電網(wǎng)智能站配置文件管控實(shí)際需求，設(shè)計(jì)開發(fā)了智能站SCD文件管控系統(tǒng)，利用信息化系統(tǒng)手段實(shí)現(xiàn)了智能站配置文件規(guī)范化校驗(yàn)及流程化管控，提高了智能站配置文件管理水平，保障了智能站安全可靠運(yùn)行。

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