引言

隨著智能變電站的探索推廣,支持智能電網(wǎng)的技術(shù)條件初步具備,在當前階段有必要總結(jié)梳理智能站技術(shù)標準、運行狀況,充分考慮運維需求,有重點地針對存在的各項短板進行優(yōu)化提升[l]。本文主要針對矛盾比較突出的模型文件管控、回路監(jiān)視和裝置仿真調(diào)試等幾個方面展開研究。

1二次運維現(xiàn)狀

1.1文件管控

智能變電站自動化系統(tǒng)配置以SCD文件為基礎(chǔ),在實際工程配置過程中模型文件管控方面存在幾個問題:一是缺乏統(tǒng)一管控的理念和設(shè)備:二是缺乏版本比對工具和方法:三是缺乏二次設(shè)備運行模型的在線校驗工具,存在模型更新后忘記下載或裝置解析出錯的風險。

1.2二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視

相比常規(guī)變電站來說,智能變電站間隔層和過程層裝置的信號能提供豐富的裝置運行自檢信息,但是二次設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視研究還不深入,這些信號還沒有被充分利用起來。

1.3運行設(shè)備調(diào)試

二次設(shè)備調(diào)試主要還是沿用常規(guī)變電站的調(diào)試方法,站內(nèi)模型修改后缺乏全面的離線驗證手段,運行狀態(tài)的設(shè)備和調(diào)試狀態(tài)的設(shè)備必須進行物理隔離,裝置間功能無法進行在線驗證。智能變電站設(shè)備均基于1EC6l850規(guī)范,使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型,具備引入新的離線仿真調(diào)試和在線仿真調(diào)試方法的條件。

2目標

2.1實現(xiàn)全過程電子化流轉(zhuǎn)

站內(nèi)二次設(shè)備信息以SCD文件為源,實現(xiàn)SCD文件的版本管理和在線校核,保證全站二次設(shè)備配置的一致性。

2.2實現(xiàn)回路可視化

采用網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置采集站控層網(wǎng)絡(luò)、過程層網(wǎng)絡(luò)報文,結(jié)合SCD文件,實現(xiàn)二次設(shè)備運行狀態(tài)告警和回路可視化,包括邏輯回路的可視化和物理回路的可視化。

2.3實現(xiàn)離線和在線仿真調(diào)試

在線調(diào)試可以采用1EC6l850標準推薦的simu1ation的方式,通過壓板或遙控方式把裝置從在線運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換到仿真調(diào)試狀態(tài),運行設(shè)備和調(diào)試設(shè)備同時在線實現(xiàn)裝置內(nèi)和裝置間的功能調(diào)試。

3解決方案

從當前智能變電站建設(shè)和維護的現(xiàn)狀和需求可以看出,二次設(shè)備運維管控方面存在的難題有:一是站內(nèi)缺乏統(tǒng)一的模型文件管控手段,與模型文件在系統(tǒng)全生命周期管理中的重要性地位不相符:二是二次設(shè)備運行狀態(tài)缺乏監(jiān)視,自檢信息、網(wǎng)絡(luò)報文等二次信息未得到充分利用,二次回路不可視,運維困難:三是現(xiàn)有調(diào)試仿真手段缺乏,不能滿足智能站裝置和系統(tǒng)的復(fù)雜功能的調(diào)試需要。有針對性地解決這些問題,就可以有效提高智能變電站二次設(shè)備的運維管控水平。

3.1模型文件管控技術(shù)

在站控層部署版本管控服務(wù)器,實現(xiàn)站內(nèi)統(tǒng)一配置管控,配置版本比對,配置文件在線檢查。

3.1.1配置文件統(tǒng)一管控

采用設(shè)計即施工的理念,實現(xiàn)設(shè)計結(jié)束即施工圖紙完成。統(tǒng)一管控的方法:應(yīng)用服務(wù)器(運維)實現(xiàn)站內(nèi)系統(tǒng)、設(shè)備統(tǒng)一配置,源端唯一:實現(xiàn)環(huán)節(jié)解耦,設(shè)計、配置、裝置導(dǎo)入各環(huán)節(jié)傳遞產(chǎn)物清晰完整(圖1)。

3.1.2配置版本可視化比對

為解決SCD文件融合多專業(yè)信息,配置修改牽一發(fā)而動全身的難題,開發(fā)配置文件版本比對可視化功能,可以進行版本回溯,修改內(nèi)容可視化比對,保證修改帶來的影響范圍不擴大。

3.1.3配置文件在線校核

配置文件在線檢查基于二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測平臺,運維管控單元和采集單元接收并判斷設(shè)備上傳的CRC碼與當前SCD文件中該設(shè)備的虛回路配置CRC碼是否一致,不正確則報警(圖2)。

3.2二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與可視化

3.2.1二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測

二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測架構(gòu)如圖3所示,由數(shù)據(jù)采集單元和運維管控管理單元組成。

(1)數(shù)據(jù)采集單元:負責從過程層網(wǎng)絡(luò)接收sV、GoosE等報文進行解析和分析,并將網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果上送給運維管控管理單元。

(2)運維管控管理單元:一方面與數(shù)據(jù)采集單元通信,接收網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果:同時接入站控層交換機,通過MMs協(xié)議與保護裝置、測控裝置和交換機通信,采集二次設(shè)備的實時運行信息和狀態(tài)監(jiān)測信息,綜合利用這些信息,實現(xiàn)二次虛回路監(jiān)視及告警、二次設(shè)備在線監(jiān)測及預(yù)警等功能。

二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測內(nèi)容包括:

(1)間隔層設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測:采集單元通過交換機的鏡像口接入站控層網(wǎng)絡(luò),采集間隔層設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)。

(2)過程層裝置狀態(tài)監(jiān)測:過程層裝置通過GoosE協(xié)議將狀態(tài)監(jiān)測信息發(fā)送測控裝置,測控裝置再將狀態(tài)監(jiān)測信息通過MMs協(xié)議上送給運維管控管理單元。

(3)過程層交換機狀態(tài)監(jiān)測:運維管控管理單元通過MMs協(xié)議同時采集過程層交換機、站控層交換機的運行狀態(tài)信息。

3.2.2二次回路可視化

二次回路監(jiān)視是圖3中二次設(shè)備管控系統(tǒng)的一個功能模塊,基于采集單元和運維管控單元。功能包括二次實回路監(jiān)視和二次虛回路監(jiān)視,實現(xiàn)過程層物理連接及二次虛回路通信狀態(tài)在線監(jiān)視與分析。

(1)二次虛回路狀態(tài)由二次虛回路的通信鏈路狀態(tài)、關(guān)聯(lián)軟壓板工況和網(wǎng)絡(luò)報文狀態(tài)等幾部分組成。虛回路的連接關(guān)系如圖4所示。

(2)物理回路監(jiān)視需要SCD文件承載裝置間物理網(wǎng)口的連接信息,因此要求裝置模型支持端口信息建模,參考IEC61850規(guī)范,采用"PhysConn"屬性及其所包含的"Type""Plug""Cable"和"Port"表示,并且要求交換機支持IEC61850建模。不同設(shè)備間的物理連接關(guān)系通過具有相同物理線纜標識符的<Ptype="Cable">元素來進行描述,如圖5所示。

3.3二次設(shè)備在線仿真

智能變電站的配置文件關(guān)聯(lián)性強,單個裝置升級可能對其他裝置帶來影響,其中跳閘回路信號的關(guān)聯(lián)正確性尤為重要。配置文件修改正確性驗證除了版本比對等技術(shù)手段之外,還可以采用計算機仿真的方法,包括離線仿真和在線仿真,如圖6所示。

4工程實踐

基于本文思路為變電站開發(fā)了綜合管控服務(wù)器、二次設(shè)備運維管控系統(tǒng)、基于IEC61850的裝置仿真軟件,技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)在變電站試點運維,可以顯著降低運維難度,提高運維效率。

5結(jié)語

本文分析了現(xiàn)階段智能站二次設(shè)備運維管控的現(xiàn)狀和存在的難題,基于運維人員現(xiàn)實需求,總結(jié)工程實踐經(jīng)驗,提出了可以有效提高運維管控水平的思路,基于這些思路開發(fā)了相關(guān)產(chǎn)品,并進行了工程試點驗證,得到了良好的效果,具有一定的推廣意義。下一步準備結(jié)合工程需求,對產(chǎn)品的實用化方法進行研究,減少產(chǎn)品自身的配置工作,實現(xiàn)自動解析和自動成圖,并考慮和站內(nèi)已有監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)合方式。