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分析智能变电站配置文件管控的问题及优化措施

来源:原创论文网 添加时间:2019-09-19

变电站值班员技师论文独家整理8篇之第八篇:分析智能变电站配置文件管控的问题及优化措施

  摘要:随着国网公司智能电网总体规划的逐步实施,智能变电站作为其中一个关键节点,已经开始大规模建设和使用。与传统变电站相比,智能变电站二次系统和回路采用SCL语言进行描述,形成全站信息配置的SCD文件,继而由SCD文件导出的IED文件下载到装置完成设置。但是当前智能站的运维工作还是高度依赖二次设备厂家,这与当前运维人员还未熟练掌握智能变电站的新技术和智能变电站SCD配置文件等资料缺乏规范化的管理有关。以某市智能化变电站为研究对象,剖析当前智能变电站配置文件管控主要存在的问题,并依托SCD解析分析软件对存在的问题进行优化,从而为介入智能变电站维护的二次工作人员提供一定参考。

  关键词:智能变电站; SCD文件; 优化;

  0 引言

  随着经济的发展、需求的增加、能源布局的变化、环保力度的持续加大和分布式能源的大批出现,企业和用户对电能质量的需求不断增加,传统的电网结构已无法支持这一发展局面[1,2].为确保电网安全稳定运行和经济社会的持续发展,国家于2009年提出了建立智能电网的规划[3,4].作为智能电网的关键节点,智能变电站承担着电力转换和传输的重任,是智能电网最关键的组成部分[5].但是,由于智能变电站没有硬件环路,环路设备的设计、构建、运行和维护方面的传统工具和经验已不再适用。取而代之的是全站唯一的SCD配置描述文件以及大量光纤回路[6].在智能变电站配置文件管理过程中,存在着频繁的站点变更、设计、验收以及不一致的操作维护版本等问题[7,8].因此,迫切需要在智能变电站联网设备和配置文件管理系统之间建立功能和信息的通信模式。本文对某市所辖智能变电站开展实地调研,结合日常二次运维工作,分析当前智能变电站配置文件管控主要存在的问题,并利用SCD解析分析软件寻找快速查看SCD配置文件及虚拟二次回路的有效方法。

变电站

  1 存在问题

  近年来国家电网建设了大批智能变电站,并投入运行,但是目前智能变电站的运行、维护工作(例如,对保护装置、插件进行更换或改变虚回路等)还是高度依赖二次设备厂家,这与当前运维人员还未熟练掌握智能变电站的新技术有关,同时当前智能变电站SCD配置文件等资料缺乏规范化的管理,造成变电站改扩建、技改检修工作无据可依也是重要原因。

  当前,智能变电站配置文件管控存在的问题主要是以下几个方面:

  1)大量的智能变电站站投运后,SCD配置文件主要是选用集成商管理、个人存储等方式,从而不能确保SCD文件的准确、规范;

  2)智能变电站投运后存在大量技改、大修以及检修等工程项目,这些项目都会依赖智能变电站SCD配置文件,并且对之进行修改,不能对工程项目配置文件进行流转管控,包括工程管理部门、设计单位等之间配置文件流转、设计变更、缺陷的处理、缺陷评估等流程管控;

  3)智能变电站投入运行后,由于运行维护工作必须依赖配置文件,因此在运行维护过程中对配置文件进行控制和控制的方法较少,不能确保投运后SCD文件的版本一致;

  4)大量的智能变电站投入运行后,运维工作人员必须掌握配置文件的查找、审阅和修改的关键技术,从而脱离集成商或者设备厂家;

  5)当前由于SCD配置文件的维护主要是依托SCL模型,没有运维人员熟悉的基于传统二次系统回路的维护方式。

  2 SCD解析分析软件

  为把智能变电站SCD配置文件进行解析,将虚拟二次回路通过图形的方式表现出来,武汉凯默研发了KMS9000 SCD解析分析软件。该软件操作界面简洁、直观,能够作为一个不在线的工具,帮助工作人员对智能变电站进行安全调试、运行检修。运维人员能够借助该软件熟悉掌握智能站所有的体系结构,对智能站的保护装置调试、维护和管理能以传统二次回路图相似的手段进行,减少了运维管理时间。

  2.1 KMS9000软件主要特征

  1) SCD文件的可视化解析步骤依次为:IED设备关联图虚端子图虚端子表的层次展现;

  2)虚拟二次回路图:按照与实二次回路类似的方法,给出智能变电站二次虚拟回路图;

  3)检查SCD文件语法是否正确:将SCD文件导入系统通过XML语法逻辑进行检测;

  4)检查SCD文件模型是否正确:检查SCD配置文件中VLAN_ID和优先级的合法性、MAC地址和APPID的有效性、标识的唯一性、IED衔接的完整性和虚端子外内端子的数据类型适应性等;

  5) SCD文件导出EXCEL表:将EXCEL格式的虚端子表从图形化SCD文件中提取出来,能够让运维人员检查和分析SCD配置文件时采取虚端子表的方式,有利于和设计院设计的虚端子表进行对比;

  6)将SCD文件进行对比:能够依据运维人员的要求将不同的SCD文件的多个项目进行对比,包括IED设备层和关联图层、虚端子表层和图层等项目;

  7)对比界面简洁:通过信息框和图标的方式将两个SCD文件进行对比,对比方式图形化,对比结果简洁、直观,有利于发现差异性,提高对比效率;

  8)解析SCD文件的速率提升:在解析文件过程中内存消耗少,解析文件速度调高,效率提升。

  2.2 主要架构

  管理模块具备配置文件管理模块和二次系统运行状态在线可视化模块、数据接口模块。配置文件管理模块包含:智能变电站配置文件运行模块基础平台、ICD入网管理库、配置文件检测模块、资料归档模块、信息提取模块、流程管理模块、统计分析模块、权限管理模块、配置文件在线一致性校核模块、SCD展示和对比模块。二次系统运行状态可视化模块包含:压板状态展示模块、通信链路状态展示模块。数据接口模块包含:与一体化信息平台的接口。系统的整体框架如图1所示。

  图1 整体框架图  

  3 SCD管理模块

  通过管理模块的开发,能够对SCD进行可视化检查,查找出版本的差异性,从而找到所需的SCD版本,并进行归类管理。与此同时,通过该模块能够达到SCD配置文件的上传和下载、确认和检查等功能。

  第一次上传新建智能站的SCD文件时,首先进行合法性审查,并确认配置是否一致,同时对虚端子CRC校验码进行校核。对于改建、扩建、技改等工程,执行签出、签入操作。

  3.1 SCD签入管理

  必须由具有操作能力和权限的人员签入SCD文件。SCD管理模块对签入文件进行下列检查、校验和核对,无误后设为成功签入。

  1)一致性保证:管理模块保存配置一致性保证书的扫描件或照片;

  2)检查合法性:管理模块检查准备签入的SCD文件的合法性;

  3)核对虚端子CRC校验码:管理模块校核所有虚端子CRC校验码的正确与否。

  利用管理模块的功能,运维人员能够分析、检查新签入的SCD文件:SCD文件的可视化查看工具;版本化的存储,区分比较和显示SCD配置文件;生成SCD文件使用的ICD文件列表并将其导出为电子表格文件;下载SCD配置文件并创建电子表格后下载设备列表;支持SCD文件的压缩上传。

  签入成功后,管理模块解除该SCD文件的锁定状态,形成SCD文件新版本,完成归档。

  3.2 SCD签出管理

  必须由具有操作能力和权限的人员签入SCD文件,并且记录签出的原因等内容。成功签出SCD文件后,该文件将会被管理模块锁定,一直到下一次成功签入。SCD文件被管理模块锁定后,不能进行签出和其他相关类型的调整操作。SCD文件成功签出后,具有操作能力和权限的人员可以消除该文件签出状态。

  3.3 配置一致性保证书

  管理模块根据签入的SCD配置文件自动生成配置一致性保证模板,以便于保证一致性。该模板主要包括虚拟终端的CRC校验列表和签字页面,便于现场人员确认并签字。管理模块自动检查导入的IED虚拟终端CRC校验和列表的配置一致性。

  3.4 合法性检查

  1) SCD文件合法性检查的内容包括:根据DL/T860、Q/GDW 11156等标准检查文件的合法性;

  2) SCD文件与ICD文件的同源性检测;

  3) CID、CCD文件与SCD文件的一致性检测。

  检查结果分错误、警告、提醒三种类型。只有检查没有发现错误时,才许可签入。检查结果可以以报告的形式进行下载。

  3.5 虚端子CRC校验码校核

  管理模块根据相关的智能站文件规范重新计算登记的SCD文件中的每个IED虚拟终端CRC校验码和全站虚拟终端CRC校验码,以确保正确性。计算完成后,如果SCD中的虚拟终端CRC校验码与计算结果不同,将提醒用户并提供不同的IED列表,便于停止签入文件。

  3.6 SCD查看/可视化

  为了使运维人员检查、阅览二次回路等信息方便,管理模块允许通过图形化形式的查阅SCD文件。

  管理模块支持以下显示方式:

  1)显示子网信息:将各个通信子网的基本信息,子网和智能设备之间的连接信息以图形形式显示,例如:MAC地址、IP地址等;

  2)显示智能装置之间关系:将智能装置和其包括的控制块通过图形化的形式显示出来,而且可以利用控制块将智能装置之间的数据收发关系显示出来;

  3)显示虚回路:将智能设备之间的虚拟电路以图形形式显示;

  4)展示虚端子:将智能装置的输入、输出端子通过图形化的形式显示出来,而且可以将端子关联的外部信息显示出来;

  5)显示对象属性:将SCD文件版本和更改记录,子网属性,智能设备属性,控制块属性,数据集属性等通过列表的形式全方位的显示出来。

  3.7 SCD差异比较和展示

  为了使运维管理人员更加方便的了解和掌握版本的更换内容,管理模块可以对不同版本的SCD文件进行对比,而且能够通过图形化的形式显示差异。

  1)比对通信子网之间的差异:可以比较子网中的接入点,IP地址,智能设备,控制块,MAC地址和其他信息;

  2)比对智能装置之间的差异,具体包括:

  属性差异:比较IED的名称、描述等属性信息;

  控制块差异:比较控制块及其属性信息;

  数据集差异:比较数据集及其属性信息;

  回路差异:比较回路信息。

  3)比对SCD文件基本信息:能够将SCD文件版本、版本修订记录、全站虚端子CRC校验码等信息进行比对。

  4 结语

  1)为整个业务过程中的业务活动提供了符合IEC61850标准及国内相关规范的,包括SCD可视化、SCD检测、SCD差异化比较、SCD与CID一致性检测、SCD与CCD一致性检测、SCD与ICD一致性检测等支持工具;

  2)通过建立智能变电站配置文件管控体系,能够达到对智能变电站配置文件全方位立体化管控,完成智能变电站配置文件多维度无缝隙管控,确保了SCD等配置文件的安全性、一致性和完整性。为智能变电站的运维工作构建起立体化保障体系和智能电网运维一体化、检修专业化、管理精益化的"大运行"、"大检修"战略提供强有力的管理支撑和技术支撑。

  参考文献
  [1]中国科学院"构建符合我国国情的智能电网"咨询项目工作组。中国智能电网的技术与发展[M].北京科学出版社, 2013.
  [2]曹楠, 李刚, 王冬青。智能变电站关键技术及其构建方式的探索[J].电力系统继电保护与控制, 2011, 39 (5) ∶63-68.
  [3] 高翔。智能变电站技术[M].北京:中国电力出版社, 2014.
  [4]河南省电力公司。智能变电站建设管理与工程实践[M].北京:中国电力出版社, 2012.
  [5] 国家能源局。电力自动化通讯网络和系统第1部分概论:DL/Z860.1-2018[S].北京:中国电力出版社, 2018.
  [6]吴在军, 胡敏强。基于IEC61850标准的变电站自动化系统研究[J].电网技术, 2003, 27 (10) ∶61-65.
  [7]刘玉春, 刘志清, 林萃。通信规约在变电站自动化系统中的应用[J].东北电力技术, 2004 (12) ∶25-28.
  [8]李强, 朱永利, 董志敏。104规约向IEC61850信息模型转换的研究与实现[J].华北电力大学学报, 2008 (2) ∶98-102.

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