基于SCD文件风险现状的管控策略体系研究与应用

徐东伟，李富强，张贵中，薛尔益，吕 毅

（国网浙江省电力公司宁波供电公司，浙江 宁波 315010）

基于SCD文件风险现状的管控策略体系研究与应用

徐东伟，李富强，张贵中，薛尔益，吕 毅

（国网浙江省电力公司宁波供电公司，浙江 宁波 315010）

智能变电站的SCD（配置描述）是全站虚回路体系关键配置文件，其正确与否、有无变动直接影响了继电保护功能的正确性。智能变电站大规模成熟应用及后期运维改扩建给配置描述文件的风险管控带来了新的挑战。分析了现有SCD文件管理方法及其风险现状，提出了区域智能变电站SCD文件管控策略体系。在此基础上完成区域智能变电站配置文件管控平台建设，使得不同参与者在设计、调试、维护及改扩建等全生命周期内各个环节均能对SCD文件进行有效地管理。从而确保SCD文件的唯一性和有效性。

智能变电站；SCD；管控单元；管控策略

0 引言

随着智能化相关技术的日益完善，智能变电站逐步进入大规模成熟应用及运维扩建阶段[1-2]。智能变电站遵循IEC 61850并深度依赖于变电站SCD（配置描述）文件，SCD文件通过描述模型中的逻辑节点LN、数据DO、数据属性DA以及ACSI服务来实现智能设备信息交换、互联互通。

全站的SCD文件代替设计图纸成为调试、运维及改扩建的直接依据，是智能化变电站系统继电保护功能实现的基础，SCD文件配置正确与否、有无变动直接影响了继电保护功能的正确性，保证文件的唯一性和有效性变得尤为重要。

针对SCD文件重要性及现有管控措施的风险现状研究了管控策略体系，主要从二维码校验技术和虚回路可视化工具两方面来实现SCD文件管理。并提出建设区域智能变电站管控平台，保证了SCD文件的唯一性和有效性，提高智能变电站的安全运行水平。

1 SCD文件管控现状

1.1 SCD文件管控流程

现有SCD文件管控流程的技术措施，主要依靠位于一体化监控系统的综合应用服务器屏内的管控单元在线功能实现[3-4]，管控单元通过过程层GOOSE网在线获取所有二次设备的虚回路配置循环冗余校验（CRC）码、虚回路配置下装时间、装置过程层通信链路状态、过程层装置运行状态、装置检修态等实时信息；通过站控层制造报文规范（MMS网）在线获取保护功能软压板状态、SV/GOOSE压板状态、GOOSE出口软压板状态和母差、隔离开关强制位置软压板状态。其管控流程如图1所示[5]。

图1 管控单元SCD文件的管控流程

1.2 SCD文件的管控风险

目前SCD文件在管理和应用中还存在风险，主要有以下几个方面：

（1）管控中心在线功能虽然能有效地避免SCD与CID之间错误下装或者不匹配等原因导致的IED运行问题，但是不能实现区域智能变电站内多个SCD文件之间的管理。

（2）IEC 61850标准中定义SCL语言为变电站配置描述语言，采用这种语言编写的SCD文件阅读性差给SCD文件解析、比对带来不便。虽然开发设计了基于智能比对软件来对不同版本SCD文件下的SCL语言进行比较分析[6-8]，但这仅能校验SCD文件的SCL语言语法语义的正确性，无法完成对SCD内容正确性的校验。

（3）针对SCL语言的阅读性差设计开发了SCD文件的解析工具[9-10]，用图、表等形式将虚拟二次回路进行可视化，方便人工审查SCD文件内容，但是这种方式效率既低又不可靠。

2 SCD文件管控策略体系

2.1 二维码校验技术

现有的SCD文件管控技术措施主要有SCD文件语义语法校验比对工具、循环冗余校验码（CRC码）等，在现有技术措施的基础上提出SCD文件的二维码校验技术。

SCD文件通过描述模型中的逻辑节点LN、数据DO、数据属性DA以及ACSI服务来实现智能设备信息交换、互联互通，因此SCD文件可以抽象为逻辑节点的集合。智能变电站SCD文件二维校验码校验方法，是结合了集合、函数、映射和变量（元素、实例）的比较方法，对逻辑节点的各数据属性进行比较，即通过对SCD文件中的IED、逻辑节点、逻辑设备的数据属性比较，得出SCD文件的比较结果。

智能变电站SCD文件二维码校验方法，即采用对SCD文件中各组成部分二维定位的方法，对SCD文件各组成部分的行、列条目进行编码、赋值，行号m统计元素个数，列号n统计元素的数据属性个数，由行号和列号唯一确定的数据属性的实际值作为校验量Zmn的赋值。行值校验该条目（变量、实例）自身的属性（可靠性、变化性、规范性），列值校验条目所在的集合（函数，或映射）的属性（可靠性、变化性、唯一性、规范性），通过校验Zmn的值，以及对行值m、列值n的校验及数学运算，即可校验该条目和集合的属性。

具体地说，就是将 SCD文件各组成部分（IED部分）抽象为集合，将各组成部分的条目（如IED中的Inputs）抽象为函数Im，将各条目的数据（如Inputs的External IED Name）抽象成变量Zmn，再将数据（External IED Name）的数据属性实际值（External IED Name的实际值）赋给变量Zmn，然后对条目m、变量个数n、变量Zmn值域进行统计、校验、计算的过程。从而得出SCD文件各组成部分的校验结果及SCD文件的总体校验结果、比较智能变电站不同版本SCD文件之间的各组成部分的差异性。

其中，对SCD文件的Header部分校验精确到版本编号及修改次数，对Communication部分校验精确到子网数目及子网描述，对IED部分校验精确到Data Set的元素及通用变电站事件[11]（GSE）Control/SMVControl，对虚端子校验精确到虚端子数目及外部/内部信号描述，确保了IED装置的实例配置文件、虚端子联线等内容的正确性、一致性，准确、可靠地检验了SCD文件内容的差异性，而且二维码校验的方式对于不同部门和人员的技术水平门槛较低，也大大提高了这种技术手段的可操作性。具体校验流程如图2所示。

图2 SCD文件二维码校验流程

2.2 虚回路可视化流程管理工具

现有的虚回路可视化软件工具针对不同使用者的不同要求和使用环境分别开发应用，主要有设计/系统集成工具、IED工具和调试诊断工具。

虽然这些工具软件都以包含虚回路SCL模型标准为依据，围绕着SCD文件工作，但是不同使用者在管理使用SCD文件时，没有明确的流程约束，不能有效地衔接管理不同版本配置文件，不能满足区域内多个智能变电站配置文件管理要求，管控策略体系提出在一个平台内使用可视化工具在不同的SCD文件版本之间进行流程管理，而不是简单地在不同参与者之间进行SCD文件拷贝传递。

3 SCD文件管控平台

3.1 管控平台必要性分析

现有SCD文件的管控流程主要依靠位于一体化监控系统的综合应用服务器屏内的管控单元在线功能实现，只能保证运行中的SCD在线管控。管控中心的离线管理功能过于粗放，反复的人工校验确认来确定SCD版本，一旦设备停役，SCD文件在发生更改的过程中，没有有效的安全管控手段来保证改动后的SCD文件与实际二次系统相对应，人为因素的随机性和不可控性导致的错误在所难免，增加了SCD文件的管控风险。

通过管控平台增加离线功能，可以记录设备停役期间SCD文件详细变动情况，保证SCD文件的每次更改都是根据实际二次设备的变动而来。与现有管控单元的功能相互交叉互补，增加SCD文件安全冗余度。

例如在智能变电站改扩建时，SCD文件的修改会造成全站IED的通信结构发生变化，需要对多个IED进行重新配置，现有的SCD文件版本控制方法过于简单，SCD文件的升级内容难以界定，不能完整描述升级的细节，且工作人员技术水平参差不齐，需要在改扩建时采用辅助工具或平台对工作进行流程管理。

建设区域智能变电站SCD文件管控平台，既能实现单一智能变电站SCD文件全生命周期管控，也可以对区域内多个智能变电站SCD文件进行管理。

3.2 管控平台总体架构

管控平台共包括3个模块：文件管理模块、二维码校验模块和可视化展示模块。

文件管理模块实现多个不同智能变电站及同一个站内不同版本SCD文件的上传、下载、存储及输出的基本功能，并赋予不同入口不同的角色管理权限来实现角色管理的高级应用功能。从技术上杜绝各部门在SCD文件管控中由于职责不明确、任务不清晰造成SCD文件管控混乱、甚至存在管理空白等问题。

二维码校验模块整合CRC码校验过程层关键信息的功能，提取不同版本的SCD文件中差异化内容，结合SCD版本所处阶段状态输出各个阶段的升级报告。

可视化展示模块提供管控平台的交互界面，将二维码校验模块的差异化结果用图表等可视化载体显示，并提示告警及告警内容的文档输出。多种输出方式方便用户选择。其总体架构及功能实现如图3所示。

图3 管控平台总体架构及功能实现

4 结论

基于SCD文件管控风险现状，重点提出改进管控SCD文件的二维码校验技术，赋予不同管理入口权限来实现各部门的管理职能，通过搭建区域智能变电站SCD文件管控平台，管理区域智能变电站内多个SCD文件，增加SCD文件的安全冗余度，进一步提高智能变电站的安全运行水平。

[1]IEC 61850-6，Communication Networks and Systems in Substations:Part 6 Configuration Description Language for Communication in Electrical Substations Related to IEDs[S].2003.

[2]Q/GDW 383-2009智能变电站技术导则[S].北京：中国电力出版社，2009.

[3]Q/GDW 679-2011智能变电站一体化监控系统建设技术规范[S].北京：中国电力出版社，2011.

[4]Q/GDW 678-2011智能变电站一体化监控系统功能规范[S].北京：中国电力出版社，2011.

[5]孙一民，刘宏君，姜健宁，等.智能变电站SCD文件管控策略完备性分析[J].电力系统自动化，2014，38（16）:105-109.

[6]高磊.IEC 61850 SCL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.

[7]王计林，黄晓雨.智能变电站信息提取的研究与实现[J].电力通信技术，2014，12（1）:17-21.

[8]常弘，茹锋，薛钧义.IEC 61850语义信息模型的实现[J].电网技术，2005，29（12）:39-42.

[9]苗斌，童晓阳，郑永康，等.基于IEC 61850的智能变电站图形化系统配置器原型设计[J].电力系统自动化，2013，37（7）:82-87.

[10]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）:95-98.

[11]IEC 61850-8-1.Communication Networks and Systems in Substations:Part8-1 Specific Communication Service mapping（scsm）–mappings to MMS（ISO 9506-1 and ISO 9506-2）and to ISO/IEC 8802-3[S].2003.

[12]张沛超，姜健宁，杨漪俊，等.智能变电站配置信息的全生命周期管理[J].电力系统自动化，2014，38（10）:85-89.

（本文编辑：杨 勇）

Research And Application of Control Strategy System Based on SCD File Risk Status

XU Dongwei，LI Fuqiang，ZHANG Guizhong，XUE Eryi，LTU Yi
（State Grid Ning Bo Power Supply Company，Ningbo Zhejiang 315010，China）

Substation configuration description（SCD）of the intelligent substation is the key configuration file of virtual circuit system in the whole station，and its correctness or change has direct impact on the correctness of the relay protection function.The large-scale application and the successive extension and maintenance of intelligent substation bring new challenges to the risk control of SCD file.This paper analyzes existing SCD file control method and risk status，and puts forward the regional intelligent substation SCD file control strategy system.On the basis，the paper completes regional intelligent substation configuration file management and control platform construction，enabling different participants to effectively manage SCD file in various links such as design，commissioning，maintenance and expansion segment to ensure the uniqueness and effectiveness of SCD file.

intelligent station；SCD；control unit；control strategy

TM769

B

1007-1881（2016）06-0017-04

2016-02-19

徐东伟（1986），男，工程师，主要研究方向为智能变电站运维及自动化。