二次安措中虛回路和軟壓板混合可視化和離線校驗(yàn)技術(shù)

張志朋 彭桂喜 卞海波 畢宏圖 蔣 林

（1. 國網(wǎng)天津?yàn)I海供電公司，天津 300450；2. 南京五采智電電力科技有限公司，南京 211106）

為了保障智能電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，在智能變電站建設(shè)投運(yùn)后期，將面臨定期檢修、消缺、技改等工作。作為檢修運(yùn)維工作中的重要一環(huán)，二次安全措施一般可采用投入檢修壓板，退出裝置軟壓板、出口硬壓板以及斷開裝置間的連接光纖等方式，實(shí)現(xiàn)檢修裝置（新投運(yùn)裝置）與運(yùn)行裝置的安全隔離[1]。

目前，《國家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展綱要》將“一鍵式”安措技術(shù)研究作為一個(gè)重點(diǎn)研究方向，希望實(shí)現(xiàn)安全措施的自動(dòng)生成、自動(dòng)執(zhí)行和實(shí)時(shí)校核[2]。為了更為直觀地顯示壓板狀態(tài)信息，需要研究二次虛回路、軟壓板以圖形化呈現(xiàn)的方法。由于虛回路和軟壓板的對(duì)應(yīng)關(guān)系需要人工配置，工作量較大，而且容易出錯(cuò)，因此，圖形化呈現(xiàn)的首要問題就是自動(dòng)確定虛回路和軟壓板的對(duì)應(yīng)關(guān)系?？紤]到安全因素，目前國內(nèi)智能變電站基本都不允許安措用的工業(yè)平板電腦與二次智能設(shè)備進(jìn)行通訊，安措在線校核依然沒有實(shí)際應(yīng)用條件[3-4]。

針對(duì)這些問題，本文提出了虛回路和軟壓板的自動(dòng)對(duì)應(yīng)規(guī)則以及可行的二次安措離線校核方法。首先研究了虛回路和軟壓板的對(duì)應(yīng)規(guī)則和混合可視化方法[9-10]，為離線校核提供直觀的狀態(tài)顯示手段。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了人工安措操作和安措標(biāo)準(zhǔn)票比對(duì)的安措模擬[7-8]，以及自動(dòng)導(dǎo)航模式的安措校驗(yàn)這兩種離線功能，為智能變電站二次安全措施的應(yīng)用和發(fā)展提供參考。

1 虛回路和軟壓板混合可視化

智能變電站的標(biāo)準(zhǔn)配置描述文件（substation configuration description, SCD）雖然包含了變電站內(nèi)的虛回路以及壓板信息，但是沒有二者的對(duì)應(yīng)信息，虛回路與軟壓板對(duì)應(yīng)仍需要人工配置?？蓪⑦^程層軟壓板分為GOOSE發(fā)送軟壓板、GOOSE接收軟壓板、SV軟壓板三種。軟壓板只存在與保護(hù)、測控等站控層設(shè)備中，根據(jù)“六統(tǒng)一”規(guī)范GOOSE接收軟壓板只存在于母差及主變保護(hù)的失靈回路中。參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本文提出了一種可行的虛回路和軟壓板混合可視化方法。

1.1 虛回路可視化

SCD文件中，根據(jù)接入點(diǎn)（AccessPoint）的名稱來區(qū)分SV鏈路和GOOSE鏈路。若接入點(diǎn)名稱前綴是M，則為SV鏈路；若前綴是G，則是GOOSE鏈路。在 SV過程層以及 GOOSE過程層邏輯設(shè)備中，其LN0節(jié)點(diǎn)下的Inputs部分，描述了該裝置的接收鏈路信息。通過這些信息，能夠以某個(gè)IED為中心，將其所有的鏈路信息全部描述完畢，如圖 1所示。

圖1 設(shè)備虛回路示意圖

1.2 軟壓板與虛回路對(duì)應(yīng)原則

國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《線路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]以及《變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]的附錄中，定義了不同電壓等級(jí)下各種IED的SV輸入虛端子表、GOOSE輸入虛端子表以及GOOSE輸出虛端子表。這些虛端子表可以作為軟壓板和虛回路的對(duì)應(yīng)準(zhǔn)則。

1）SV鏈路與軟壓板對(duì)應(yīng)原則

一個(gè)SV鏈路需要對(duì)應(yīng)一個(gè)SV接收軟壓板，虛端子表描述了 SV輸入虛端子信號(hào)名稱和軟壓板對(duì)應(yīng)關(guān)系。以 3/2斷路器接線線路保護(hù)裝置為例，其部分SV輸入虛端子表見表1。

表1 SV輸入虛端子表示意

根據(jù)這些對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以通過 SV輸出鏈路的信號(hào)名稱，找到對(duì)應(yīng)的虛端子表并確定軟壓板名稱，然后在數(shù)據(jù)集中找到對(duì)應(yīng)的軟壓板。通過該種方法找不到的，應(yīng)設(shè)置一個(gè)自定義軟壓板。

2）GOOSE輸出鏈路與軟壓板對(duì)應(yīng)原則

在發(fā)送設(shè)備的描述中當(dāng)含有“智能終端”、“合并單元”、“合智一體”中的任一關(guān)鍵字時(shí)，不設(shè)置 GOOSE發(fā)送軟壓板。對(duì)于其他鏈路，按照標(biāo)準(zhǔn)中的虛端子表信息進(jìn)行軟壓板的設(shè)置。以 3/2斷路器接線線路保護(hù)裝置為例，其部分 GOOSE輸出虛端子表見表2。

表2 GOOSE輸出虛端子表示意

為了方便，這里沒有采用信號(hào)名稱和軟壓板的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而是采用了“*LN*/DO”的匹配方式，以表2中跳邊斷路器為例，其操作過程如下：

（1）找出所有引用路徑滿足*PTRC*.Tr.*的信號(hào)，并按照邏輯節(jié)點(diǎn)后綴進(jìn)行分類；

（2）在數(shù)據(jù)集中尋找匹配*PTRC*.TrStrp的軟壓板，具有相同邏輯節(jié)點(diǎn)后綴的軟壓板即是這些GOOSE輸出信號(hào)的軟壓板。

對(duì)于有些信號(hào)，其引用路徑中的DO與軟壓板引用路徑中的DO不一致，這種情況單獨(dú)考慮即可。

3）GOOSE接收鏈路與軟壓板對(duì)應(yīng)原則

接收設(shè)備的描述中如果含有“智能終端”、“合并單元”、“合智一體”中的任一關(guān)鍵字時(shí)，不設(shè)置GOOSE接收軟壓板。以220kV電壓等級(jí)變壓器保護(hù)裝置為例，其部分GOOSE輸入虛端子表見表3。

表3 GOOSE輸入虛端子表示意

參照虛端子表，建立關(guān)鍵詞匹配模版，以表 3為例，建立的模版見表4。

表4 GOOSE輸入虛端子與軟壓板關(guān)鍵詞示意

匹配時(shí)，首先根據(jù)信號(hào)名稱關(guān)鍵詞尋找對(duì)應(yīng)的信號(hào)，然后按照軟壓板關(guān)鍵詞尋找對(duì)應(yīng)的軟壓板。若信號(hào)和軟壓板都能夠找到，則該軟壓板即為該GOOSE輸入信號(hào)的接收軟壓板。對(duì)于母線保護(hù)和變壓器保護(hù)設(shè)備，當(dāng)信號(hào)描述包含“失靈”關(guān)鍵字時(shí)，若通過關(guān)鍵詞匹配方式?jīng)]有找到對(duì)應(yīng)的軟壓板，則應(yīng)該添加一個(gè)自定義GOOSE接收軟壓板。

4）其他處理

有些 SCD文件中的虛端子命名不太規(guī)范，對(duì)于這些SCD文件，如果僅按照上述3種方式進(jìn)行匹配操作，就會(huì)遺漏掉許多匹配關(guān)系。經(jīng)過對(duì)大量SCD文件的測試，發(fā)現(xiàn)遺漏的虛端子全部為GOOSE發(fā)送或GOOSE接收信號(hào)，而且信號(hào)的描述都包含“失靈”關(guān)鍵字。因此，上述3種匹配方法執(zhí)行完畢后，對(duì)于所有未匹配軟壓板的 GOOSE發(fā)送或 GOOSE接收信號(hào)，若信號(hào)描述包含“失靈”關(guān)鍵字，則應(yīng)設(shè)置一個(gè)自定義軟壓板。

測試發(fā)現(xiàn)，僅通過虛端子表模版進(jìn)行匹配操作時(shí)，對(duì)于命名不規(guī)范的SCD，將會(huì)產(chǎn)生大量自定義軟壓板。針對(duì)自定義軟壓板，軟件采取了人工選擇的方式，用戶在虛回路和軟壓板混合視圖中進(jìn)行手動(dòng)匹配，在軟壓板數(shù)據(jù)集中選擇正確的數(shù)據(jù)。軟件對(duì)人工選擇結(jié)果進(jìn)行保存，程序重新打開某個(gè)SCD文件時(shí)，先前進(jìn)行人工選擇的結(jié)果將會(huì)繼續(xù)顯示。此外，由于在 SCD文件中，有些軟壓板的描述并不適合在安措校驗(yàn)中使用，因此，軟壓板的描述可以進(jìn)行重命名操作，由工作人員填寫合適的描述。

采用這4種方式進(jìn)行軟壓板和虛回路的映射，通過對(duì)多個(gè) SCD文件進(jìn)行操作，可以發(fā)現(xiàn)程序能夠?qū)⑺械膲喊逦恢谜业剑瑢?duì)于命名不規(guī)范的情況，程序無法在數(shù)據(jù)集中找到準(zhǔn)確的軟壓板，導(dǎo)致此時(shí)出現(xiàn)較多的自定義軟壓板。虛回路和軟壓板混合視圖如圖2所示。

圖2 虛回路和軟壓板混合視圖（局部）

2 檢修安措離線校核技術(shù)

檢修安措的離線校核技術(shù)可以幫助運(yùn)行人員提前熟悉檢修工作，通過圖形化的方式展示檢修安措的操作過程，有助于智能變電站檢修工作的效率開展。

2.1 安措校核

安措校核實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)導(dǎo)航模式下的安措校驗(yàn)，如圖3所示。程序以虛端子和軟壓板混合視圖為基礎(chǔ)，按照用戶的操作，執(zhí)行每一步的操作情況，閃爍當(dāng)前所操作的軟壓板，并顯示相應(yīng)的信息。

圖3 安措校驗(yàn)

2.2 安措模擬

安措模擬提供了人工安措操作和安措標(biāo)準(zhǔn)票比對(duì)的功能，如圖4所示。用戶首先根據(jù)自己的理解進(jìn)行各個(gè)壓板的投退操作，最后軟件將用戶的執(zhí)行操作與安措標(biāo)準(zhǔn)票的操作進(jìn)行比對(duì)，可以讓用戶在APP中方便的模擬安措操作。

圖4 安措模擬

3 軟件方案設(shè)計(jì)

虛回路和軟壓板的信息來自于 SCD文件，由于 SCD文件較大，導(dǎo)致軟件在解析過程中消耗內(nèi)存非常大，并且解析時(shí)間也較長。對(duì)此，軟件方案的設(shè)計(jì)流程如圖5所示。

圖5 整體設(shè)計(jì)流程

虛回路和軟壓板混合信息生成軟件為 PC端工具，利用第一節(jié)提出的方法，從 SCD文件提取出二次虛回路及軟壓板可視化信息，然后由工作人員對(duì)自定義軟壓板重新選擇，并對(duì)一些軟壓板描述進(jìn)行必要的重命名。這些信息保存在一系列文件中，占用空間極小。軟件的工作步驟如下：

（1）找出IED的所有虛回路；

（2）對(duì)于每個(gè)鏈路，依次算出中心側(cè)IED的SV接收軟壓板、GOOSE軟壓板。

對(duì)于189M的SCD文件，其占用空間為4.8M。耗時(shí)方面，采用 2.3GHz的處理器，對(duì)于 189M的SCD文件，可以在 3s之內(nèi)生成虛回路和軟壓板混合信息。

將生成的混合信息文件導(dǎo)入運(yùn)維終端設(shè)備中，用戶通過手持終端APP，可以根據(jù)情況生成不同的安全措施操作票，然后可以進(jìn)行安措模擬和安措校驗(yàn)工作。

4 結(jié)論

本文提出了一種二次回路以及軟壓板混合可視化的方法，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了安措模擬和安措校核這兩種手持設(shè)備中的二次安措離線校核功能。通過在500kV龍湖變等多個(gè)智能站的應(yīng)用表明，軟件可以方便得實(shí)現(xiàn)一鍵式生成虛回路和軟壓板圖形化混合視圖，節(jié)省了人工配置時(shí)間。此外，安措模擬和安措校驗(yàn)技術(shù)提升了運(yùn)檢人員的執(zhí)行效率和正確性，為當(dāng)前二次安措校核的發(fā)展和應(yīng)用提供了參考。

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