智能变电站二次回路可视化研究与应用

严浩军，姚勤丰，许 欣

（国网浙江省电力公司宁波供电公司，浙江 宁波 315012）

智能变电站二次回路可视化研究与应用

严浩军，姚勤丰，许 欣

（国网浙江省电力公司宁波供电公司，浙江 宁波 315012）

通过分析智能和综合自动化变电站二次回路的特点和异同，结合运行、检修工作的实际要求，提出了智能变电站二次回路可视化的功能需求，并根据现行智能变电站二次回路可视化工具存在的问题，提出了可视化工具的改进建议。

智能变电站；二次回路；可视化；虚端子

智能变电站二次回路与综合自动化变电站不同，由光纤代替了电缆，由虚端子对应表代替了实体二次端子排。面对这一变化，变电站运行、检修工作中最大的困难是如何简单、高效地确认各设备间的二次回路信息联系、软压板功能、物理链路与报文信息的对应关系。

为解决这一问题，需要将智能变电站二次回路可视化。智能变电站SCD（全站系统配置文件）文件集成了设备模型及虚端子对应关系等信息，目前已有软件工具通过解析SCD文件，实现智能变电站二次回路可视化。

1 智能与综合自动化变电站二次回路区别

1.1 设备间信息传递原理不同

变电站电气二次回路主要实现测量、监视、控制、调节、保护等功能。综合自动化变电站各设备通过电缆电气联系实现各项功能。智能变电站基于IEC 61850标准，各设备通过网络传递所需信息，实现各项功能[1]。

1.2 图纸表达方式不同

变电站电气二次回路图纸一般包含电流、电压二次回路图，控制回路图，端子排图，装置原理图等。

综合自动化变电站各二次设备如端子、继电器、压板、转换开关、辅助接点等在回路中功能、联接等信息在图纸中直观、明确，运行、检修人员可以直接查找所需信息。

智能变电站二次回路功能依靠通信网络传递信息实现，图纸中一般包含虚端子对应表、设备网络图等，但其具体功能实现、联系方式等很不直观。运行、检修人员无法仅通过图纸就能直观、明了地查阅二次回路及其逻辑关系。

1.3 运行、检修方式不同

智能变电站建设施工时，需要将各类设备的ICD（模型文件）导入组态工具，设置通信参数、虚端子连线，形成SCD，调试人员根据SCD文件进行装置配置、调试工作[2-3]。运行、检修时根据SCD文件、图纸等资料确认设备功能、检修范围及安全措施。

综合自动化变电站仅需依据图纸进行施工调试，运行和检修中毋需全站系统配置SCD。

2 对智能变电站二次回路可视化的要求

智能变电站二次回路信息分别保存于虚端子对应表、设备网络图、SCD等文件中。这些文件不能直观查阅，必须将其可视化[2-3]。根据运行、检修工作实际需求，智能变电站二次回路可视化工具应该具备以下功能：

（1）能够清晰显示设备间实现遥控分合闸，启动或闭锁等保护、控制各项功能的信息联系及其流向。

（2）能够清晰显示每块软压板及其所控制的接收、发送的特定数据内容及其在回路中作用。

（3）能够清晰显示设备光纤接口、传输途径以及具体的光路对应的传输内容。

图1 系统集成商工具（南瑞继保SCL Configurator 3）

图2 数字仪器商工具（武汉凯默KMS 9000）

3 现有可视化工具应用实例

大量虚端子信息及其隐含的逻辑关系如果靠人工绘制成为一般的可视化图纸，工作量很大，且容易出错。为此，系统集成商、数字仪器商等厂家已开发了智能变电站二次回路可视化工具软件。

3.1 系统集成商工具

系统集成商工具即智能变电站组态工具，如应用于宁波220 kV澄浪变的南瑞继保SCL Configurator 3（见图1）。可以全面显示SCD中所包含的信息，并有配置系统、导出CID（IED实例配置文件）等功能。但其只能通过选择不同的IED（智能电子设备）查看相应数据集及虚端子连线，无法将相关虚回路全部显示，功能重点偏重于智能变电站组态配置。

3.2 数字仪器商工具

数字仪器商工具，如武汉凯默KMS 9000（见图2），可通过解析SCD文件显示各IED设备GOOSE（面向通用对象的变电站事件）、SV（采样值）虚端子之间的联系，可以将虚端子联系图形化展示，方便人员查看相关二次回路全貌，但无法显示IED设备模型全部数据集、全部通信配置等。

通过以上介绍可以看出，现行各类二次回路可视化工具均有其优缺点，应用于运行、检修的二次回路可视化功能均不够全面，有待进一步融合互补和改进完善。

4 现有可视化工具存在的主要问题

4.1 无法明确软压板在回路中的作用

传统二次回路图纸中压板位置及其在回路中的作用十分明确，但是目前二次回路可视化工具无法显示这些信息。

SCD文件中有软压板数据集，其中明确了装置软压板的数量和名称，但是SCD文件中不包含软压板与相应GOOSE和SV数据集的控制关系，所以各类解析SCD可视化工具无法显示软压板和接收、发送数据集间对应关系。通过以下例子可看出此类信息缺失会给运行、检修工作带来很大的安全风险。

智能变电站除双母线和单母线接线方式设置启动失灵、失灵联调接收软压板外，规范要求其余不设相应的GOOSE接收软压板[4]，但是很多厂家保护装置仍设置GOOSE接收软压板。

如南自220 kV线路保护PSL-603U有3个GOOSE接收软压板，通过可视化工具可在SCD文件“DATA SET/PORT/LLN0”中查询其数据集（见图3）。

图3 PSL-603U GOOSE接收软压板数据集

3个GOOSE接收软压板分别是“远方跳闸GOOSE接收”、“智能终端GOOSE接收”、“母差GOOSE接收”。

又可在其SCD“INPUTS/PI01/LLN0”查询到该装置GOOSE开入量有2类，智能终端输入的断路器位置、闭锁重合闸信号；母差跳闸出口信号以启动远跳（见图4）。

图4 PSL-603U GOOSE开入量数据集

GOOSE开入数据集只有2类，但是控制GOOSE量接收的软压板却有3个，其中“远方跳闸GOOSE接收”软压板控制哪些GOOSE量接收无法通过软压板名称判断。经厂家确认，“远方跳闸GOOSE接收”与“母差GOOSE接收”软压板同时投入才能接受母差远跳信号并启动远跳。如果“远方跳闸GOOSE接收”软压板漏投将造成远跳拒动。

除了GOOSE接收软压板外，GOOSE发送、SV接收软压板均存在类似问题，由于SCD文件中不具备软压板控制数据的相关信息，通过解析SCD文件的可视化工具不能反映软压板在回路中作用，无法如传统图纸可直观方便地查看压板和回路的逻辑关系。

4.2 无法明确数据和装置实际关联

智能变电站保护与合并单元、智能终端均采取直采直跳方式[1]。通过SCD可视化工具查看某220 kV线路第2套保护及其与智能终端相关数据联系，见图5与6示。从图中可看出，目前可视化工具仅能查看数据集、虚端子联系，无法判断相关数据是否为直采直跳，无法判断数据具体传输光纤及接口。

图5 某220 kV线路保护可视化二次回路

图6 某220 kV线路保护与智能终端虚端子联系

实际数据传输光口由保护厂家根据SCD文件导出装置CID文件时，根据设备网络图纸及装置接口自行设置。因为SCD文件中不包含此类信息，所以通过解析SCD的可视化工具无法显示二次信息和实际光路的对应关系。验收、维护时只能通过具体光纤标签，插拔光纤或数字测试仪逐条验证，没有真正做到二次回路可视化。

图7 包含软压板、光口信息的可视化二次回路

5 可视化工具改进方案

目前二次回路可视化工具的原理均为解析SCD文件，将虚端子连接可视化。对于传统图纸中的压板功能、回路位置以及二次信息和物理光路的对应关系，由于SCD内包含信息所限无法显示。需要补充软压板、光口等信息，形成更加实用的可视化二次回路。

建议通过软件解析SCD文件，同时导入软压板控制及光口设置信息，形成可以满足运行、检修要求的可视化二次回路。由此方案可以将图5与6改进为1张信息完整，满足应用要求的可视化二次回路图，如图7所示。

由图7可以清晰地看出装置软压板的配置、GOOSE传输数据的内容、连接光口、光纤以及智能终端出口等全貌，实现了与传统二次接线图的相似性，便于运检人员理解和掌握，为工程验收及回路校验、故障处理、技术培训提供重要的参考依据。

6 结语

智能变电站SCD包含了设备模型、通信配置及虚端子联系等信息，通过解析SCD可实现变电站虚端子连接可视化，但是智能变电站运行、检修时还需在可视化图纸中查看软压板功能、虚端子对应光纤等逻辑信息，现行二次回路可视化工具无法实现这些功能。如果采用本文介绍的可视化工具改进方案，将大大提高该类工具的实用性，满足智能变电站运行、检修工作的需要。

[1]Q/GDW 383-2009智能变电站技术导则[S].

[2]邹晓玉，王浩，吴晓博.IEC 61850标准中SCL语言的几个实践应用问题探讨[J].电力系统自动化，2006，30（15）∶77-80.

[3]胡道徐，沃建栋.基于IEC 61850的智能变电站虚回路体系[J].电力系统自动化，2010，34（17）∶78-81.

[4]Q/GDW 1396-2012 IEC 61850工程继电保护应用模型[S].

（本文编辑：杨 勇）

Research and Application of Smart Substation Secondary Circuit Visualization

YAN Haojun，YAO Qinfeng，XU Xin
（State Grid Ningbo Power Supply Company，Ningbo Zhejiang 315000，China）

Through analysis of characteristics and differences of the secondary circuit between smart substation and integrated automation substation，the paper combines actual needs of operation and maintenance work and puts forward the functional requirement of smart substation secondary circuit visualization；moreover，it proposes some suggestions to improve the visualization tools in accordance with problems in the smart substation secondary circuit visualization tools.

smart substation；secondary circuit；visualization；virtual terminal

TM631∶TP274

B

1007-1881（2015）09-0006-04

2015-06-02

严浩军（1963），男，高级工程师，从事输变电设备技术管理工作。