基于SCD的二次回路监测主要技术方案介绍与分析.pdf

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第42卷第15期2014年8月1日电力系统保护与控制PowerSystemProtectionandControlVo1.42NO.15Aug.1,2014基于SCD的二次回路监测主要技术方案介绍与分析高翔,杨漪俊,姜健宁,吴振杰(1.上海毅昊自动化有限公司,上海201204;2.国网杭州供电公司,浙江杭州3100093.国网浙江省电力公司,浙江杭州310007)摘要:基于智能变电站技术背景,分析了SCD文件的特征,在智能变电站工程应用中的作用及SCD管控的本质性需求。分析“”了基于SCD二次回路的离线、在线、实时监测技术方案的前提条件及效用。分析了组态型IED装置与定制式IED装置在基于IEC6l85O标准工程应用中的主要差异。通过对于不同保护装置实现机制的解析,分析了不同SCD监测技术方案的基本“”特征,及现阶段智能变电站SCD应用所需要采取的辅助措施。最后提出了实现智能变电站SCD设计、配置、运行一体化监测的技术思路。关键词:智能变电站;IEC61850;SCD;继电保护;二次回路AnalysisofsecondarycircuitmonitoringmethodsbasedonSCDGAOXiang,YANGYi-jun,JIANGJian-ning,wuZhen ̄ie(1.ShanghaiYihaoAutomationCo.,LTD,Shanghai201204,China;2.StateGridHangzhouPowerSupplyCompany,Hangzhou310009,China;3.StateGridZhejiangElectricPowerCompany,Hangzhou310007,China)Abstract:Withthedevelopmentofsmartsubstationproject.thefeature&roleofSCDintheimplementedsmartsubstationandthe“essentialrequirementofSCDmanagementareillustrated.Thepaperanalyzesthepreconditionandutilityofoffiine,onlineandreal”timesecondarycircuitmonitoringofSCD,andthemaindifferenceofconfigurablelEDandspecifiedIEDintheimplementedprojectbasedonIEC61850.ThecharacteristicofdifferentSCDmonitoringmethodsbasedonthedifferentkindsofrelaysareanalyzed,andtheassistantapproachesarementioned.Finally,t“hispaperproposesthetechnicalschemeofSCDdesign,”configuration,operationintegratedmonitoringinthefuture.Keywords.-smartsubstation;IEC61850;SCD;relay;secondarycircuit中图分类号:TM76文献标识码:A———文章编号:16743415(2014)150149060引言智能电网是促进可再生能源发展、实现低碳经“济的核心。作为衔接智能电网发电、输电、变电、”配电、用电和调度六大环节的关键,智能变电站是智能电网中变换电压、接受和分配电能、控制电“力流向和调整电压的重要电力设施,是智能电网电“力流、信息流、业务流三流汇集的焦点,对建设坚强智能电网具有极为重要的作用uJ。国家电网公司明确提出了实施2020坚强智能电网的战略目标,组织制定一系列的标准规范【o。基金项目:国网杭州供电公司科技项目(ZDK059-2012);《智能变电站配置描述SCD全过程管理与标准化研究》科技项目的研究成果2011年国家电网公司又下达了58号文《国家电网公司2011年新建变电站设计补充规定》进一步明确了“智能变电站应遵循安全可靠、成熟适用、经济合”理的基本原则。在上述背景下大量的智能变电站进入试点运行,作为智能变电站应用的典型特征是采取了SCD文件描述变电站自动化系统,构成了与常规综自系统技术实现方案的重大差异,也带来了一系列新的问题和挑战。本文将分析现阶段智能变电站工程实践过程中SCD应用所反映的问题,探索基于SCD的二次回路监测本质需求,解析保护装置不同实现机制的差异,分析不同SCD监测技术方案的特点,提出满足IEC61850标准的SCD监测技术思路。电力系统保护与控制1SCD特征分析随着IEC61850标准的逐步推进,自2005年起基于IEC61850标准的数字化变电站在全国范围内进行了工程应用试点,其中一个重要的应用标志就是深度依赖于变电站配置描述文件(SubstationConfigurationDescription,SCD),SCD描述文件记录了与智能变电站安全稳定运行休戚相关的大量关…键信息,利用单文件描述了:1)变电站一次设备模型与电气拓扑信息;2)功能视图:自动化功能在各间隔内的分配;3)IED视图:IED能力描述;4)通信视图:通信配置信息;5)产品视图:IED视图中的LN与功能视图中的LN的映射;6)数据流:IED之间的水平通信与垂直通信。在工程实施过程中,通过配置工具完成变电站自动化系统实例化配置过程,见示意图1。其中系统配置工具将SCD文件下载给IED配置工具,IED配置工具形成装置配置文件CID(ConfiguredlEDDescription),CID包含了完整装置之间关联信息,即虚端子输入、输出信息u引。图1SCD文件配置示意图Fig.1SchematicdiagramofSCDfileconfiguration由于变电站配置信息被平面化地保存在单一文件中,而这些文件的体量都非常大,一般可达20~90MB,依靠人工进行维护是非常不可靠的。在某些前期实现的数字化变电站升级改造,已经出现了需全站停电进行重新功能验证和升级改造的情况。这将给系统运行和维护造成难以承受的压力。文献『13]提出了一种SCL配置文件差异化的比对方法,文献[141提出了二次系统全过程管控平台的技术方案。2保护装置实现机制分析其特征是对于工程化的应用是通过可编程模式实现,核心功能与工程应用分离,关联关系通过组态工具实现;一种是定制式保护装置,外部数据通信和工程应用方式与核心程序紧密关联,外部数据通信或应用模式的变更可能会影响核心程序。严格意义上讲,SCD机制是建立在IED具有功能组态的基础上,如装置虚端子的功能依据组态工具配置确定,IEC61850通信端子GGIO通过映射完成,亦是相对固定的,参见图2。①杰装罱图2组态型装置基本特征Fig.2BasiccharacteristicsofconfigurabledeviceIEC61850是一个非常庞大的体系,尤其在数据通信方面的应用具有很强的灵活性。因此,组态型装置与定制式装置在基于IEC61850标准的应用过程中呈现了明显的差异。“”组态型装置支持自顶向下的工程建设模式,设计是稳定的。装置与工程化应用有关的可变部分可以被剥离,变更部分可独立检验、测试、管理。“”组态IED在应用过程中体现为工程化装置,ICD可保持一致,由组态工具保障保护外特性的对应性。“”定制式IED装置体现为工程化设计,装置功能与对外通信紧耦合,由此带来ICD及CID经常修改,装置功能(对外模型)不稳定,设计随之更改,工程化过程要求需转换成集成设计变更来完成。由于定制式IED装置不支持功能组态模式,工程需求变化时,设计定型需随之调整,反复迭代,装置在现场不断升级,尚处于研发态的保护设备投入现场运行,这种情况在现阶段智能变电站工程中非常普遍。90年代以来微机型保护已经得到了广泛的应3基于scD的二次回路监测分析用,但就实现机制来讲微机保护一般可以分为两种3.1基于SCD的二次回路本质属性类型,一种是基于IT架构设计的组态型保护装置,“如果说常规综白仅体现为保护装置是黑匣高翔,等基于SCD的二次回路监测主要技术方案介绍与分析.151.”子的话,现阶段智能变电站整个二次系统成为了“”“黑匣子,尤其运行管理的关键环节二次回路不”“”“”可见,演变为虚端子、虚回路形态ll引。基于SCD的二次回路监测本质是实现变电站自动化系统二次回路的可被管理。IEC61850体系下“”“”传统的二次回路、端子排被虚端子、虚回路替代,原本可见的保护装置管理边界模糊了,如无有效的技术、管理措施,变电站的可靠性将大大下降。虚端子特征可用图3表示。图3I印端子信息示意图Fig.3SchematicdiagramoflEDterminalinformation由图3可知,MMS目录服务可提供保护输入虚端子(Inputs),输出虚端子(GoCB),及虚回路(Ext.RefCornm)的完整信息,同样,CID文件也“”“”包含虚端子和虚回路完整信息,但是GOOSE报文仅反映输出端子信息。3.2组态型保护技术特征由于组态型装置可以输出CID文件,该文件包“”“”含保护装置虚端子及虚回路的完整信息。“”由此,可以实现设计SCD、配置CID、运行GOOSE一体化监测,而无需人为干预,见图4。装置内实际的虚端子装置内保存的CID文件图4组态型装置SCD一体化监测示意图Fig.4SchematicdiagramofintegratedmanagementconfigurabledeviceSCD这种模式的关键在于通过在线运行时读取保护装置CID配置文件,获取保护装置虚端子和虚回路完整信息,与来自SCD文件的二次回路信息进行比对。同时,实时获取GOOSE报文,经解析后作为与CID配置文件进行实时比对的依据。由此,完“成设计SCD文件、配置CID文件、运行GOOSE”报文一体化监测,而无需任何人为干预。3.3定制式保护技术特征由于定制式装置没有按照IEC61850配置流程产生CID文件,装置不具备CID文件送出能力,鉴于现阶段保护装置的实现机制,结合工程、运行管理实际需求,文献[16]提出了一种基于CRC的二次回路配置文件管理办法。其实现机理是将全站SCD文件解析出两个子文件,即站控层SCD配置文件和过程层SCD配置文件。对于每个装置的过程层SCD配置文件生成一个CRC效验码。通过lED配置工具导入过程层SCD,lED配置工具输出CRC列表文件(包含本厂家所有运行装置的二进制配置文件的CRC),以及所有运行装置的二进制配置文件(含CRC校验码),并下装配置文件和CRC信息。下装之后,确认装置正常运行,在SCD管控主机上接收CRC,并确认上传的各装置CRC码正确,参见图5。图5CRC实现机理示意图Fig.5SchematicdiagramofCRCmanagementmethod“”这种技术方案体现为对于虚端子配置文件“”的静态管理,或版本管理,而非虚端子对象的直接管理。可以定位具体lED的二次回路是否正常,但不能定位到具体端子。可以实现智能变电站设计、配置环节SCD文档的静态管理『17]。4不同技术方案分析4.1过程层信息比对方案如前所述,基于SCD二次回路监测的本质是保护二次回路的管理,因此,属于过程层信息范畴。可以通过不同的过程信息比对模式,实现SCD的有效监测。具体来讲有:文件比对,MMS服务比对.152.电力系统保护与控制及过程层报文比对三种模式,具体分析见表1。表1过程层配置信息在线比对技术方案Table1Onlinematchingschemebasedontheconfigurationinformationoftheprocesslayer技术手段说明实施条件将工程前、后的仅在工程化后进行,属于离离㈢离线SCD文件进行比线方式。线文件对对,在全站范围内方比找出所有虚端子、式虚回路的变化。①从装置中读取装置必须确保内部保存的㈢MMSrelay.cid文件,与relay.cid文件与其实际过程在线文relay.scd文件进行层配置信息始终一致;件比对比对②装置应提供MMS文件服务①利用MMS服务在装置必须支持通过MMS在线读取GOOSE、在线读取GOOSE、SMV详线SMV的详细配置细配置的能力。目前在IEC方(如组播地址等),61850.7.2Ed1.0中,部分配式㈢MMS并与relay.sed进行置信息不能通过MMS读取。在线服比对这个问题在Ed2.0中得到解务比对决,但目前尚无装置支持Ed2.O:②装置应确保通过MMS读取的配置信息与装置实际一致。①由系统配置工具统对CRC生成算法做严格、一生成各IED的虚统一规定;②回路CRC并下载到通过严格的管理,杜绝绕lED中:lED实时发过系统配置工具直接修改㈣CRC送包含CRC校验码CRC校验码;实时比的GOOSE报文。③通过严格管理,解决装置对和装置属性彼此分离可能带实来的问题;时④实旋严格版本管理,解决方CRC本身并不包含回路信息式的问题。利用报文记录装需要具备直接访问过程层网∞(过程置,从过程层周期络的条件。层报文性抓取实际实时比GO0SE、SMV报对文,并与relay,scd进行比对MMS服务比对方案是最完整的方案,但是需要保护装置支持IEC61850标准的Ed2.0版],现阶段尚不具备条件。现阶段可以采取CID文件比对与报文比对相结合的方式。4.2基于CID与基于CRC的技术方案比较“”如前所述,基于CID的技术方案是对虚端子“”及虚回路的对象直接比对,可覆盖设计、运行环节;基于CRC的技术方案仅仅实现对于设计过“”“”程所形成的虚端子及虚回路配置文件的版本管理,两者的主要区别见表2。表2基于clD与基于GRG的技术方案比较Table2ComparisonbetweenCIDbasedandCRCbasedtechnicalmethod序号基于CID的技术方案基于CRC的技术方案由SCD配置工具分解的CID文件,通支持从装置读出原始CID,lED配置工具将C1D转换为私有格式文1直接反应虚端子连接关系。件,从装置仅能读取私有格式文件,不毹还原成原始CID文件。SCD不需要分成过程层和站控层两个子文件。不需要再SCD需要分成过程层和站层两个文件。2合并过程层和站控层两个子需要验证合并前后SCD文件的一致性。文件为统一的SCD文件。“可以实现设计(SCD)、配”3置(C1D)、运行(GOOSE)一体化管理,需要人为管理规定配合。一体化管理无需人为干预。需要保护装置支持CID文件4符合国内产品的现状,实现容易。的输出。装置虚端子与CID完全一装置虚端子与CID关联性弱,不能确饵5致。一致性。可检查任何原因引起的IED用IED配置工具直接变更IED虚端子,6虚端子变更不能发现。7直接管理虚端子对象通过版本管理,实现虚端子间接管理。4.3其他需采取的辅助措施现阶段由于国产保护不支持CID文件送出,由此,必须采取CRC效验码作为现阶段的管理手段。“”但是,由于基于CRC的技术方案是一种虚端子“”配置文件的静态版本管理机制,而非对于虚端子的对象管理。因此,无法实现二次回路运行状态的在线监测。但这种机制下的可视化管理属于静态可视化管理,且只能实现正向管理,不能实现反向推演。即根据基于SCD的可视化图对应于某IED装置所形“”成的CRC。但在装置lED变更后不能发现虚端子“”和虚回路的缺陷,只能通过依据原CRC所对应的图纸,进行人工测试查找缺陷。但在装置IED变“更后必须通过可视化比对、辅助监测等方法发现虚”“”端子和虚回路的缺陷。高翔,等基于SCD的二次回路监测主要技术方案介绍与分析.153.同时,基于CRC的技术方案需要增加人为管理规定,如配置工具的规范应用,配置流程的固化等,“”所谓七分管理、三分技术。对于母差等跨间隔设备的CRC技术方案可能出现设备属性与设备分离的情况,因为,需要对于每个与母差保护关联的IED生成一个CRC,而这个CRC不能与该IED原有的CRC共存于保护(智能终端)装置中,因此,依旧存在管控措施复杂化的问题,不利于设备的统一管理。5基于SCD二次回路监测展望5.1可视化手段由于基于CRC的技术方案是一种软件版本管理技术,不能准确定位CRC变化的根本原因,或者说这种技术无法实现缺陷定位。因此,辅之以二次回路的可视化管理就显得尤为必要,但这种技术方案只能实现二次回路的静态可视化管理,即设计环节所形成的配置文件可视化管理。5.2管理流程基于CRC的技术方案需要有严格的管理规定来推进,首先需要规范SCD配置工具,以便于所产生的CID通过IED配置工具下载至保护装置,并形成该保护装置涉及二次回路信息的CRC。5.3未来发展方向“”在IEC61850体系下:变电站自动化系统“”“由若干功能(如保护、测量、控制等)构成,功”“能可以进一步划分为若干子功能,直至逻辑节”“”点。逻辑节点代表可以交换数据的最小功能单元。见示意图6。图6IEC61850系统一功能一逻辑节点示意图Fig.6SchematicdiagramofIEC61850systemandfunctionalandlogicnode“基于IEC61850标准体现为:逻辑节点本身并不实现功能,但它可以让与功能实现相关的输入、输出、定值、参数等在通信上是可见的,即逻辑节“”点使得:功能的所有输入和定值都是可控、可设“”置的;功能的所有输出都是可测量的。因此,任何基于IEC61850的应用都应该是确定性的,同样,对于保护二次回路的管理也应该基于CID文件或MMS服务,确保基于SCD的二次回路监测无需人为干预。6结论未来智能变电站技术发展过程中,需要推进IED的规范化应用,即保护装置(含智能终端)支“持CID文件的送出。这样,才可能达到设计、配”置、运行一体化管理,使得基于IEC61850标准“”的智能变电站实现管理的透明化,提高整个系统的可观性、可控性。参考文献[1]高翔,智能变电站技术[M].北京:中国电力出版社,2012:1.14.GAOXiang.Intelligentsubstationtechnology[M].Beijing:ChinaElectricPowerPress,2012:1-14.[2]张沛超,高翔.智能变电站[J].电气技术,2010,30(8):4.10.—ZHANGPeichao,GAOXiang.Intelligentsubstation[J].ElectricalTechnology,2010,3O(8):4-10.[3]黄益庄.智能变电站是变电站综合自动化的发展目标【J】.电力系统保护与控制,2013,41(2):88-92.—HUANGYizhuang.SmartsubstationisthefurtherobjectiveofSAS[J].PowerSystemProtectionandControl,2013,41(2):88-92.[4]李孟超,王允平,李献伟.智能变电站及技术特点分—析[J】.电力系统保护与控制,2010,38(18):5056.—LIMeng-chao,WANGYunping,LIXian-wei.Smartsubstationandtechnicalcharacteristicanalysis[J].PowerSystemProtectionandControl,2010,38(18):50-56.[5]李瑞生,李燕斌,周逢权.智能变电站功能架构及设计原则[J】.电力系统保护与控制,2010,38(21):30-38.———LIRuisheng,LIYahbin,ZHOUFengquan.Thefunctionalframeanddesignprinciplesofsmartsubstation[J].PowerSystemProtectionandControl,—2010,38(21):3038.[6]Q/GDW383--2009智能变电站技术导则[s】.——Q/GDW3832009intelligentsubstationtechnologyguidelines[S].[7]Q/GDW393--2009110(66)kV ̄220kV智能变电站设计规范[S].一l54.电力系统保护与控制—Q/GDW3932009110(66)kV~220kVintelligentsubstationdesignspecifications[S].[8]Q/GDW394--2009330 ̄750kV智能变电站设计规范【S】.——Q/GDW3942009330kV-750kVintelligentsubstationdesignspecifications[S],[9]Q/GDWZ410--2010高压设备智能电网智能化技术导则【s】.Q/GDWZ410--2010highvoltageapparatusintelligentnetworkintelligenttechnologyguidelines[S].[10]Q/GDWZ414--2010变电站改造智能化技术规范[S】.——Q/GDWZ4142010substationintelligenttechnicalspecifications[S].—[11]Q/GDWZ4412010智能变电站继电保护技术规范[S】.——Q/GDWZA412010intelligentsubstationrelayprotectiontechnicalspecifications[S].112]IEC61850communicationnetworksandsystemsinsubstations[S].[13]高磊.IEC61850SCL配置文件比对工具的研究与实现[J】.电力系统自动化,2013,46(37):21.29.GAOLei.ResearchandimplementationofIEC61850SCLcomparer[J].AutomationofElectricPowerSystems,2013,46(37):21-29.[14]马杰,李磊,黄德斌.智能变电站二次系统全过程管控平台研究与实践[J].电力系统保护与控制,2013,—4l(2):7790.MAJie,LILei,HUANGDe・bin.Researchandpracticeonthewholeprocessmanagementplatformofthesecondarysysteminsmartsubstation[J].PowerSystemProtectionandControl,2013,4l(2):77-90.[15]胡道徐,沃建栋.基于IEC61850的智能变电站虚回路体系[J].电力系统自动化,2010,34(17):78.82.——HUDaoXU,WOJiandong.VirtualcircuitsystemofsmartsubstationbasedonIEC61850[J].Automationof—Elec ̄icPowerSystems,2010,34(17):7882.[16]王松,宣晓华,陆承宇.智能变电站配置文件版本管理方法【J].电力系统自动化,2013,37(17):1-4.—WANGSong,XUANXiaohua,LUCheng・yu.Versionmanagementmethodofsmartsubstationconfigurationfile[J].AutomationofElectricPowerSysmms,2013,37(17):1-4.[17]孙一民,裘愉涛,杨庆伟.智能变电站设计配置一体化技术及方案[J].电力系统自动化,2013,37(14):—7074.——SUNYirain,QIUYu-tao,YANGQingwei.Configurationdesignintegrationtechnologyandschemeforsmartsubstation[J】.AutomationofElec ̄icPowerSystems,2013,37(14):70-74.[183IEC61850communicationnetworksandsystemsinsubstations[S].收稿日期:2013-1O-25;—修回日期:2013-1111作者简介:高翔(1962一),男,通信作者,博士,高级工程师,—研究方向为继电保护;Email:xiang_gao@syhpower.com杨漪俊(1972一),男,本科,高级工程师,长期从事变电站继电保护运行管理工作;姜健宁(1955-),男,本科,高级工程师,长期从事变电站继电保护运行管理工作。
陌南尘
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