智能站软压板状态正确性校验的研究

黄少雄，胡世骏，黄太贵，李端超，丁津津，吴莉（.国网安徽省电力公司，安徽合肥　300；.山东网聪信息科技有限公司，山东济南　50000）

智能站软压板状态正确性校验的研究

黄少雄1，胡世骏1，黄太贵1，李端超1，丁津津1，吴莉2
（1.国网安徽省电力公司，安徽合肥230022；2.山东网聪信息科技有限公司，山东济南250000）

提供了一种对智能变电站二次装置软压板实际投退状态的正确性校验及投退状态不正确时的问题定位方法。通过解析SCD模型文件获取整个智能变电站的软压板基本信息，在软压板信息列表的基础上根据实际需求选择每个软压板分别进行预期投退状态模板配置，分析相关报文或者使用对应服务来获取二次装置的软压板实际投退状态，将获取的软压板实际投退状态和选择的校验模板中配置的预期投退状态进行比对，若投退状态不一致，则说明实际二次装置的软压板投退状态有可能存在错误，需要进行问题排查。

智能变电站；SCD文件；软压板；VTD-XML

变电站中包含一次设备和二次设备，其中压板是二次设备操作的主要项目，代表某个功能的投退。压板分为硬压板和软压板，硬压板以实物形式存在，软压板是在此基础上利用软件逻辑强化对功能投退和出口信号的控制，与硬压板是“与”的关系。

在智能变电站中，由于信号、控制等回路的网路化，硬压板也就随着电缆回路的消失而消失，而软压板的功能则大大加强，重要性也随之提升。如今，智能变电站大量减少硬压板的设置，只有检修压板为硬压板，保护装置广泛采用软压板。变电站运行人员应充分了解各类压板的功能和投退原则并对软压板的投退状态的正确性进行校验，但是由于标准不统一，目前的软压板均通过保护装置、监控系统软件画面显示，状态识别具有很大的难度且操作复杂［1-7］。

智能变电站系统配置文件（SCD模型文件）是智能站重要的配置文件，IED间的通信、网络连接、虚端子连接信息及IED建模信息等都包含在SCD文件中，软压板的信息也完全包含在SCD模型文件中，其中文献“QGDW 396-2009《IEC_61850工程继电保护应用模型》”更是明确规定了SCD模型文件中各类软压板的命名规则［8-9］。

本文设计了一种简单有效的手段将全站软压板实际投退状态进行获取展示并将其投退状态的正确性校验进行校验，校验完毕后提供结果的清晰展示，能最大程度的提高软压板投退状态正确性校验的工作效率和智能化水平。

1　原理及流程设计

1.1原理介绍

SCD模型文件是一个变电站智能化的反应，包含了该变电站的所有信息，软压板信息当然也包含其中。分析SCD模型文件便可获取该智能化变电站中所有软压板的基本信息。手动设定每个软压板的预期投退状态，分析报文或者建立服务获取装置软压板的实际投退状态，通过比对预期投退状态和实际投退状态便可校验装置软压板实际投退状态是否正确。文中基于这一原理实现了智能变电站软压板投退状态的校验和纠错。

1.2流程设计

将全站软压板逐一进行校验，结果一致则证明装置中该软压板的投退状态正确，结果不一致则证明投退状态不正确。对投退状态不正确的压板会产生告警进行提示并展示其实际状态，可以分析原因进行问题定位。流程设计图见图1。

2　软压板分类及命名规则

软压板根据实际业务功能大致分为以下几类：

1）保护功能投退压板：实现某保护功能的完整投入或退出，此类压板为控制保护功能的主压板。

2）GOOSE出口压板：实现保护装置动作的跳合闸信号传输。此类压板相当于常规站保护与保护间，保护与操作箱间的配线，即：跳闸硬压板。当单一保护停启用时，需要操作。

3）SV软压板（数据接收压板）：按MU投入状态控制本端是否接收处理采样数据。此类压板相当于以往保护欲流变、压变间的连线，正常不进行操作。但是主变保护等跨间隔保护中单间隔MU投入压板需要在单间隔检修时操作。如：线路检修时，需退出线路间隔MU投入软压板，线路数据将不会进入主变保护。

4）测控功能压板：实现某测控功能的完整投入或退出。此类压板用于控制测控功能，相当于测控装置的定值。如：检无压、检周期等。

5）控制压板：标记保护定值、软压板的远方控制模式，正常不进行操作。如：远方修改定值、远方切换定值区等［10-11］。

智能化变电站建设中，软压板的信息全部体现在SCD模型文件中，某个端子代表了某个软压板。国家电力公司颁布的QGDW 396-2012《IEC_61850工程继电保护应用模型》文件明确定义了各类软压板命名规则。规则如下：

1）LLNO下以Ena后缀补充的数据集为保护功能软压板数据集，该数据集下所有端子均为软压板信息。允许使用数字进行扩充。

2）PTRC、RREC、PSCH加Strp后缀的端子为GOOSE出口软压板。允许使用数字进行扩充。

3）使用GGIO.SPCSO建模的端子为GOOSE、SV接收软压板。

3　SCD模型文件快速解析

SCD模型文件是标准的XML格式文件，有相关的XSD文件进行语法约束。若想从一个复杂的XML文件中提取全部软压板的信息需要具备对SCD模型文件的快速解析能力。

本文使用VTD（virtual token descriptor，虚拟令牌描述符）技术完成对SCD模型文件的快速解析，VTD是一种开源的无提取的XML解析方法，它能够克服DOM和SAX的一些问题。VTD-XML能够在内存中对XML进行快速检查并提供XPath查询支持［12］。通过VTD技术对智能变电站SCD模型文件进行解析，将解析的所有内容存储到临时的内存数据库中并根据类别放到不同的表结构作为分析用的基础数据，分析过程便是通过内存数据库提取相关数据。

具体的解析过程如下：

1）读取SCD模型文件：VTD技术将SCD模型文件以二进制的方式读入内存中，并记录下每个节点的位置信息。

2）解析SCD模型文件：解析进程通过VTD对SCD模型文件中的不同类型信息进行解析，根据位置信息读取出内容，最终保存到临时的内存数据库中。

SCD模型文件包含信息头、变电站描述、智能电子设备描述、通信系统和数据类型模板［13-14］，SCD模型文件结构如表1所示。

表1　SCD结构Tab.1　SCD file structure

软压板信息主要包含在智能电子设备描述，其中智能电子设备描述部分的典型数据为FCDA，此处数据为端子的详细信息，解析SCD模型文件时主要解析FCDA数据，FCDA数据包含了端子所属LD、LN空端子详细名称，FCDA结构举例如下

＜FCDA ldInst="PI"prefix=""lnClass="PTRC" lnInst="2"doName="Tr"daName="general"fc="ST"/＞

＜FCDA ldInst="PI"prefix=""lnClass="PTRC" lnInst="3"doName="Tr"daName="general"fc="ST"/＞

＜FCDA ldInst="PI"prefix=""lnClass="PTRC" lnInst="4"doName="Tr"daName="general"fc="ST"/＞

＜FCDA ldInst="PI"prefix=""lnClass="PTRC" lnInst="5"doName="Tr"daName="general"fc="ST"/＞

＜FCDA ldInst="PI"prefix=""lnClass="PTRC" lnInst="6"doName="Tr"daName="general"fc="ST"/＞

＜FCDA ldInst="PI"prefix=""lnClass="PTRC" lnInst="7"doName="Tr"daName="general"fc="ST"/＞

4　SCD模型文件获取全站软压板基本信息

4.1软压板信息获取

以VTD技术为基础对SCD模型文件快速解析，结合软压板的命名规则对解析结果进行信息提取，便可完成软压板信息的获取。提取规则如下：

1）在解析SCD模型文件得到的内存数据库中进行数据匹配，若匹配到LLNO下以Ena为后缀补充的数据集，例如：Ena1，则将该数据集下的所有端子记录为软压板并保存在数据库。

2）在解析SCD模型文件得到的内存数据库中进行数据匹配，若匹配到PTRC、RREC、PSCH加Strp后缀的端子，例如：Strp1，则将该端子记录为软压板并保存在数据库。

3）在解析SCD模型文件得到的内存数据库中进行数据匹配，若匹配到以GGIO.SPCSO建模的端子，则将该端子记录为软压板并保存在数据库。

软压板基本信息包含所有软压板端子名、端子描述、所在IED名称、数据集名称及软压板类型。将信息保存到物理数据库，后续便可对数据库中的数据进行展示、分析，其中端子名为短路经，拼接规则为prefixlnClasslnInst$fc$doName.daName。

4.2软压板信息展示

提供软压板基本信息的两种展示方式，列表模式和图形模式。

以保护设备E1Q1SB20为例，该IED下数据集“保护压板-dsRelayEna”为保护软压板数据集，该数据集下的所有端子均为保护压板。

1）列表模式：表格的形式列出全站软压板的基本信息，以IED和数据集为单位，将该IED下该数据集中包含的所有软压板信息直接列出，列表展示见表2。

表2　软压板基本信息Tab.2　Basic information of soft jumps

2）图形模式：图形的形式展示全站的软压板基本信息，按照IED，LD，数据集的层次依次展示［15］，显示软压板的描述和状态，从SCD模型文件中获取软压板基本信息后，初始投退状态均为未知，当获取到实际投退状态后再实时刷新状态。

5　软压板预期投退状态设定

5.1典型业务模板库

基于已有的典型业务可以创建软压板投退典型业务模板库，例如：对于沟通三跳压板，当线路停用重合闸时需要投入该压板以确保任何故障情况下保护都三跳不重合。因此典型业务模板中对于沟通三跳压板和重合闸需要逻辑关联。设定当重合闸投入时沟通三跳压板打开，当重合闸停用时沟通三跳压板投上，确保任何故障都三跳［16］。软压板信息展示见图2。

图2　软压板信息展示Fig.2　The information display of soft jumps

若某个压板已经包含在典型业务模板库中，可以直接选择对应的模板，根据模板设定预期投退状态。

5.2手动配置

若某个软压板没有包含在典型业务模板库中，则需要根据实际业务场景进行手工设定，可以直接设定软压板的预期投退状态，也可以设定该软压板和其相关联的其他软压板是何种逻辑关系。

典型业务模板库是在实践经验下不断补充完善的，手工设定完毕并验证无误后可以选择将该模型加入典型业务模板库。

6　软压板实际投退状态获取

软压板的实际投退状态需要从对应的二次装置中获取，可以通过与该二次装置建立服务直接读取，也可以分析对应报文获取。例如，某个检修压板位于IED名称为MB5042A的dsGOOSE0数据集中，原始报文格式如下：

0000 01 0c cd 01 50 41 00 e0 ed 17 fb 72 81 00 c0 00....PA.....r....

0010 88 b8 50 41 00 a2 00 00 00 00 61 81 97 80 17 4d..PA......a....M

0020 42 35 30 34 32 41 50 49 2f 4c 4c 4e 30 24 47 4fB5042API/LLN0$GO

0030 24 67 6f 63 62 30 81 02 27 10 82 17 4d 42 35 30$gocb0..'...MB50

0040 34 32 41 50 49 2f 4c 4c 4e 30 24 64 73 47 4f 4f42API/LL N0$dsGOO

0050 53 45 30 83 17 4d 42 35 30 34 32 41 50 49 2f 4cSE0..MB5 042API/L

0060 4c 4e 30 24 47 4f 24 67 6f 63 62 30 84 08 56 5eLN0$GO$g ocb0..V^

0070 1a 3c 00 00 00 00 85 01 01 86 01 0e 87 01 00 88.＜..............

0080 01 01 89 01 00 8a 01 0e ab 2a 83 01 00 83 01 00.........*......

0090 83 01 00 83 01 00 83 01 00 83 01 00 83 01 00 83................

00a0 01 00 83 01 00 83 01 00 83 01 00 83 01 00 83 01................

00b0 00 83 01 00

....

分别对报文头信息和具体的端子信息进行解析，解析goosePdu部分便可得出IED的名称，goose的引用、数据集等信息，解析data部分可得到每个data的实际值［17］，结合SCD模型文件的定义可得知data（3）为检修压板，该检修压板状态为“退”。报文解析结果见图3。

7　软压板投、退状态纠错

分析报文或者建立服务获取了每个软压板的实际投退状态，结合之前配置的预期投退状态，便可对该软压板投退正确性进行智能判断。若该软压板没有配置预期投退状态，则直接将实际投退状态展示出来由人工对投退正确性进行判断。

图3 报文解析结果Fig.3　Message parsing results

软压板的实际投退状态以图形方式展示，见图4。若某软压板设置了预期投退状态，则将投退状态正确性校验的结果也展示在图形上。与预期投退状态不一致则以告警的形式展示，点击代表告警的气泡便可查看到详细的信息，详细信息包含该软压板的预期投退状态，若该软压板的投退和其他软压板关联，其他软压板的实际投退状态也显示出来以供分析。

图4 软压板实际投退状态Fig.4　The actual settings of the soft jumps

8　结语

针对智能变电站下的软压板投退状态是否正确提供了一种简单有效的判别方法。将复杂不可读的SCD模型文件进行快速解析并抽取出软压板基本信息，提供典型业务模板选择和手工设定两种方式设置软压板预期投退状态，使用报文分析或者建立服务获取软压板实际投退状态，通过比对实际状态和预期状态是否一致来判断软压板投退的正确性。这种智能抽取，模板积累结合智能判断的校验方法解决了智能化变电站当前软压板信息校验的困境，可以极大地提高定位问题的效率和才可操作性，进而推动变电站的智能化建设。

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黄少雄（1985—），高级工程师，国网安徽省电力公司，主要研究方向为电力系统自动化；

胡世骏（1966—），高级工程师，国网安徽省电力公司，主要研究方向为电力系统自动化；

黄太贵（1964—），高级工程师，国网安徽省电力公司，主要研究方向为电力系统自动化；

李端超（1971—），高级工程师，国网安徽省电力公司，主要研究方向为电力系统自动化；

丁津津（1985—），工程师，国网安徽省电力科学研究院，主要研究方向为电力系统自动化；

吴莉（1986—），工程师，山东网聪信息科技有限公司，主要研究方向为智能变电站，电力系统自动化。

（编辑黄晶）

Study on the Actual Settings of the Soft Jumps in a Smart Substation

HUANG Shaoxiong1，HU Shijun1，HUANG Taigui1，LI Duanchao1，DING Jinjin1，WU Li2
（1.State Grid Anhui Power Company，Hefei 230022，Anhui，China；2.GridNT，Inc.，Jinan 250000，Shandong，China）

This paper introduces an approach to examine the correctness of the actual settings of the soft jumps for intelligent electronic devices（IEDs）used in a smart substation. It also provides a trouble shooting method for the incorrectly set jumpers.This approach obtains the basic information of the soft jumpers for the entire smart substation by parsing the substation configuration description（SCD）file.Based on such basic information and actual scenarios，it configures the state's templates for each soft jumper.By analyzing the packets or using the rela-ted services，we may obtain the actual states of the soft jumpers.By comparing the actual states with those contained in the templates for the jumpers，we can conclude that if there is any mismatch，it indicates errors of the actual states for the soft jumpers，and further actions will be needed for trouble shooting. KEYWORDS：smartsubstation；SCDFile；softjumps；VTD-XML

1674-3814（2016）06-0095-06

TM76；TM73

B

2015-11-21。

国网安徽省电力公司科技项目（52120015003W）。

Project Supported by State Grid Anhui Power Company（521200 15003W）.