基于在線校核的智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

方周康 許明 汪敏 王欣欣 孫達(dá)山

摘要

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展和推進(jìn)，其先進(jìn)的傳感測量、自動(dòng)化等技術(shù)應(yīng)用到變電站管理工作中，通過信息化手段，提高變電站運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性和安全性。其中變電站二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，將實(shí)現(xiàn)工作人員與一次系統(tǒng)間的監(jiān)控和控制，確保變電站的穩(wěn)定運(yùn)行，因此，本文基于在線校驗(yàn)技術(shù)，對(duì)智能變電站二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行研究，并對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究，試圖為之提供行之有效的可行性建議。

【關(guān)鍵詞】在線校驗(yàn) 變電站 SCD文件 設(shè)計(jì)

智能電網(wǎng)（Smart Grid）概念的提出是在“十二五”期間，國家電網(wǎng)公司投資建設(shè)超大型電力能源基地和輸電工程，并制定《堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃》，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)，突破傳統(tǒng)人工管理模式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、信息化的變電站管理模式。為確保智能變電站的可靠運(yùn)行，本文將設(shè)計(jì)一種可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控、自動(dòng)保護(hù)的變電站二次系統(tǒng)。并對(duì)二次系統(tǒng)中文件管控和配置管理技術(shù)進(jìn)行深入研究，從而為一次系統(tǒng)提供強(qiáng)有力的支撐服務(wù)。

1 在線校驗(yàn)技術(shù)的設(shè)計(jì)

1.1 校驗(yàn)技術(shù)的原理

智能變電站的詳細(xì)數(shù)據(jù)模型和配置信息，采用IEC61850規(guī)范中定義的配置描述文件（SCD）來進(jìn)行準(zhǔn)確描述。對(duì)站內(nèi)配置文件可以進(jìn)行實(shí)時(shí)校驗(yàn)，確保裝置內(nèi)下載配置和站內(nèi)配置文件SCD相一致。實(shí)現(xiàn)智能變電站的智能電子裝置OED）間以及智能變電站相關(guān)軟件間互聯(lián)、互通以及信息共享的關(guān)鍵，目的在于維護(hù)一個(gè)完整、準(zhǔn)確、規(guī)范的智能變電站配置描述文件（SCD）;同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的SCD也給智能化運(yùn)行、維護(hù)、檢修提供了很好的基礎(chǔ)。在線校驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將應(yīng)用于站內(nèi)的終端系統(tǒng)，通過研究子系統(tǒng)和集中部署系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口方案，從而形成一個(gè)強(qiáng)大的信息管理服務(wù)子系統(tǒng)以及和這個(gè)子系統(tǒng)配套的運(yùn)維檢修終端系統(tǒng)，完善智能站運(yùn)維檢修數(shù)據(jù)，提升運(yùn)維檢修水平，有效控制智能站運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。在提供配置文件存儲(chǔ)、審核等業(yè)務(wù)/管理服務(wù)的基礎(chǔ)上，提供系列的靜態(tài)校驗(yàn)工具和動(dòng)態(tài)校驗(yàn)工具輔助配置文件的管理，配置文件正確性的校驗(yàn)工具及對(duì)站內(nèi)運(yùn)行設(shè)備配置文件的定時(shí)巡檢功能結(jié)合起來，形成對(duì)配置文件的“閉環(huán)”管理機(jī)制。

1.2 校驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)

1.2.1 SCD文件快速解析技術(shù)

SCD模型文件作為標(biāo)準(zhǔn)的XML格式文件，有相關(guān)的XSD文件進(jìn)行語法約束。如果在某個(gè)復(fù)雜的XML中獲取全部軟壓板數(shù)據(jù)內(nèi)容，就需要具備對(duì)SCD模型文件的高速解析能力。因此，本系統(tǒng)采樣VTD技術(shù)，對(duì)SCD模型文件進(jìn)行快速解析，VTD作為一種開源、無提取的XML解析方法，可以克服DOM和SAX的弊端。VTD-XML能夠在內(nèi)存中，對(duì)XML進(jìn)行快速檢查，并提供XPath查詢支持。通過使用VTD技術(shù)，對(duì)智能變電站SCD模型文件進(jìn)行解析，并將所有解析數(shù)據(jù)臨時(shí)存放于內(nèi)存數(shù)據(jù)庫中，然后根據(jù)文件內(nèi)容的不同，存儲(chǔ)于各數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)中，作為后期智能分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在后期數(shù)據(jù)分析時(shí)通過內(nèi)存讀取所需要的數(shù)據(jù)信息。

1.2.2 大數(shù)據(jù)處理技術(shù)

基于在線校核技術(shù)的二次系統(tǒng)中，所采集的報(bào)文數(shù)據(jù)量較大，但是該數(shù)據(jù)中存在大量的冗余內(nèi)容，因此，對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和效率會(huì)產(chǎn)生一定影響，為實(shí)現(xiàn)快速、有效的在線校核，該系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、過濾和篩選。將在線采集到的信息分為穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)以及狀態(tài)文件，其中暫態(tài)文件指的是當(dāng)鏈路中出現(xiàn)重要告警（如回路斷鏈等）時(shí)，由裝置將該時(shí)刻APPID對(duì)應(yīng)的所有鏈路信息進(jìn)行整理生成的文件。穩(wěn)態(tài)文件則是記錄長時(shí)間監(jiān)測信息（如溫度、光強(qiáng)、電壓電流等）文件，狀態(tài)文件為監(jiān)測鏈路實(shí)時(shí)通斷狀態(tài)的文件。

2 系統(tǒng)軟、硬件的設(shè)計(jì)

基于在線校核的智能變電站二次系統(tǒng)平臺(tái)，主要由軟件系統(tǒng)、硬件部分構(gòu)成。軟件系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)，將采用Windows系統(tǒng)為運(yùn)行平臺(tái)，WPF.NET開發(fā)框架，Microsoftframework 4.0為編程模型，數(shù)據(jù)庫將采用由Microsoft研發(fā)的SQLServer2012，具有可伸縮性好與相關(guān)軟件集成程度高等優(yōu)點(diǎn)。以C/S架構(gòu)模式進(jìn)行研發(fā)。將系統(tǒng)后臺(tái)處理服務(wù)架設(shè)于服務(wù)器主機(jī)。軟件部分主要提供過程層物理連接拓?fù)潢P(guān)系的生成編輯、業(yè)務(wù)二次回路及相關(guān)軟壓板的生成及編輯、主接線圖的導(dǎo)入及一二次關(guān)聯(lián)模型的建立。

硬件部分主要為在線終端，主要管理轄區(qū)內(nèi)變電站直接相關(guān)的信息及智能變電站運(yùn)行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，如裝置的運(yùn)行狀態(tài)信息，包含裝置的軟硬件自檢信息、采樣值、開關(guān)量信息，對(duì)此類信息長期進(jìn)行監(jiān)視統(tǒng)計(jì)，為狀態(tài)檢修提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和檢修依據(jù)。同時(shí)給予預(yù)警信息，如：采樣值、開關(guān)量異常預(yù)警及裝置異常預(yù)警等。在二次回路出現(xiàn)此類重要預(yù)警時(shí)，快速進(jìn)行故障診斷和狀態(tài)評(píng)估，采取“異常后快速定位，異常前狀態(tài)評(píng)估”的策略。然后通過可視化設(shè)備對(duì)故障狀態(tài)和位置進(jìn)行展示，為運(yùn)維人員提供有效指導(dǎo)，提高變電站維護(hù)的便利性。

3 總結(jié)

綜上所述，在智能變電站數(shù)據(jù)采集過程中，會(huì)產(chǎn)生龐大的運(yùn)行數(shù)據(jù)，因此，在數(shù)據(jù)處理過程中，需要采用先進(jìn)的信息處理方法管理。不能繼承傳統(tǒng)變電站的做法，而是需要信息化、智能化的手段，提高智能站的運(yùn)維管理水平。因此，本文遵循二次系統(tǒng)高效、精確管理的原則，基于在線校驗(yàn)技術(shù)，設(shè)計(jì)一種變電站二次系統(tǒng)，利用強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和配置功能，確保變電站的可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]陳霄.220kV電流互感器在線校驗(yàn)系統(tǒng)[D].華中科技大學(xué)，2008.

[2]馬麗萍，焦彥軍.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)在線校驗(yàn)系統(tǒng)的研究[J].陜西電力，2011，39（01）.

[3]蘇婷，李鈞超.110kV戶外模塊化智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化[J].電氣自動(dòng)化，2017，39（02）.