湖北电网智能变电站SCD文件管控系统设计

文 博，吴 迪，余俊杰，李 鹏，黎恒烜，洪梅子

（1.国网湖北省电力公司电力科学研究院，湖北 武汉 430077；2.国网湖北省电力公司，湖北 武汉 430062；3.长园深瑞继保自动化有限责任公司，广东 深圳 518057）

0 引言

随着智能变电站（以下简称“智能站”）技术的快速发展，智能站建设大力推进。智能站正朝着信息数字化、传输网络化、模型标准化的方向发展。作为智能站核心配置文件，SCD文件描述所有IED的实例配置和通信参数、IED之间的通信配置，SCD文件是否正确直接影响智能站二次系统功能能否正确实现，所以SCD文件配置的正确性对于智能站的安全运行十分重要[1-7]。

目前，大部分地区智能站各生产环节缺乏SCD文件流转管控，配置文件采用个人存储、集成商管理等方式，无法保证智能站配置文件的规范、正确和唯一性。针对该问题，智能站SCD文件管控系统[9]通过实现SCD文件的签入签出、校核、审核、归档流程管理，利用差异化比较工具及各厂家配置工具实现SCD标准化检查、SCD差异化比较，查看SCD文件、CID文件修改内容等方式，保证SCD文件的安全性、完整性和一致性，从而保障和提升智能站安全运行水平。

本文结合湖北电网智能站SCD文件管控需求，设计开发了智能站SCD文件管控系统，利用信息化系统手段实现了智能站SCD文件规范化校验及流程化管控，提高了智能站SCD文件管理水平，保障了智能站安全可靠运行。

1 系统设计总体情况

1.1 设计原则

根据系统建设运行需要，确定如下设计原则：

（1）可靠性：采用成熟的开发技术和硬件设备，减少技术风险。

（2）扩展性：采用组件化设计原则，根据不同需求组建不同规模的应用系统。新功能、新业务的增加在不影响系统现有运行的情况下实现，以满足今后业务发展的需求，并不断引进新技术、新设备以提高系统的整体性能，同时避免一次性投资太大。

（3）安全性：系统的总体设计充分考虑系统的安全性能，防范和化解技术风险。

（4）先进性和合理性的有机结合：在系统总体设计时考虑本系统所处行业相关技术领域的发展和现状，实现先进性和合理性的有机结合；

（5）开放性：本系统建设遵循相关国际、国内标准规范，支持主流厂商的配置文件读取。

1.2 总体架构

系统网络结构图如图1所示，管理模块部署于安全III区或IV区，采用双机互备模式，保证数据的安全与完整性。访问用户通过接入III/IV区网络访问管理模块。

图1 系统网络结构图Fig.1 System network structure diagram

2 系统功能设计

智能站SCD文件管控系统总体结构如图2所示，该系统由两部分组成：SCD接口模块和SCD管控模块。接口模块负责SCD文件的传输和收集；SCD管控模块实现数据接入、存储和处理，提供图形化人机接口，实现对调度范围内的智能站SCD文件进行集中管理，并对外提供SCD文件的可视化查看、信息浏览和文件下载等功能。

2.1 管控模块

管控模块作为智能站SCD文件管控系统核心，包括了工程管理、流程管理、用户管理等应用，现对主要模块功能设计进行介绍：

2.1.1 部门管理

管控系统所有权限以部门为单位进行分配，在流程执行的过程中，流程中各节点的权限也以部门为单位执行。

2.1.2 用户管理

管控模块用户包括超级用户、部门管理员、部门普通用户、浏览用户等四类，其中超级用户拥有最高权限，包括其他人员的管理及权限分配等。

2.1.3 流程管理

智能站以工程为单位进行管理，当SCD文件签入工程时，需按照标准的流程执行。本系统流程管理相对其他管控系统能实现自定义管理流程功能，能适应现有管理制度要求。

图2 系统功能图Fig.2 System function diagram

图4 变电站新建流程结构图Fig.4 Flow chart

2.1.4 工程管理

（1）工程结构

SCD存入管控模块后以工程为单位进行对外展示，工程管理结构图如图5所示。管控模块根据变电站建设特点，按照地区-电压等级-变电站-工程，分级管理。即地区下分为若干电压等级，电压等级下包含若干变电站，每个变电站下根据工程建设节点分为若干个工程，比如基建工程、技改大修工程、扩建工程等。

图5 工程管理结构图Fig.5 Engineering management structure diagram

（2）变电站管理

从变电站工程结构中可以看出，每个工程都有所属变电站信息，因此，新建工程之前，必须先建立该工程所属的变电站。

变电站信息中一般包含：变电站名称、电压等级、所属地市、详细地址。

（3）工程新建

工程新建时需定义工程的基本属性信息，并指定本工程SCD签入时所使用的流程。工程基本信息包括：工程名称、工程类型、所属变电站、集成商信息、设计单位信息、调试单位信息以及工程描述等。

（4）工程资料管理

工程资料管理是对变电站工程相关资料的管理，包括工程用的ICD文件、CID文件、CCD文件、VLAN划分表、主接线图、交换机配置文件、虚端子表等信息。

当工程新建完毕后进入状态“提交资料中”，此时，流程各执行单位均可向工程中提交资料，当流程第一个指定单位签入SCD文件时，流程开始执行。工程按照指定流程，逐个经过各个环节的审核、批准并最终归档。

2.1.5 工程ICD文件与SCD文件同源性检测

ICD与SCD同源性检测，主要检测SCD文件是否由所给ICD文件配置而成。同源性检测一次性检测工程内所有上传ICD文件与SCD文件是否同源，并按列表展示。

2.1.6 工程CID、CCD文件与SCD文件一致性检测

CID与SCD同源性检测，主要检测SCD文件中IED装置与对应CID文件是否配置一致性，并按列表展示。

一致性检测步骤：

1）检测CID文件的IEDName是否与SCD文件中某一IEDName相同，如果相同，继续进行步骤2的检测，如果不同说明该CID文件与SCD文件配置不一致；

2）检测CID文件的关键配置信息网络参数配置、虚回路配置是否与SCD文件中某一IED装置配置完全相同。

一致性检测结果展示如图6所示，其中左侧是SCD文件中所有IED列表，右侧为该IED装置所使用的ICD模板，如果IED未检测到对应CID文件，其“所用CID”为空，如果CID文件未找到SCD中对应IED装置，则其左边IED列表为空。以饼图的方式展示IED设备的CID匹配率和CID文件的CID使用率。

图6 CID/CCD与SCD一致性性检测图Fig.6 Conformance detection chart of CID/CCD and SCD

CCD文件与SCD文件同源性检测按相同原理进行。

2.1.7 SCD可视化

SCD可视化功能实现方式：后台调用已有工具生成SVG图形，将SVG图形分类显示与用户工作目录，在界面将SVG图形进行展示。其实现方式如下：解析SCD配置信息，以图形界面展示解析出的配置信息，实现可视化展示。

（1）装置虚回路信号图

可视化间隔内装置间的信号联系，以及间隔内装置与外部装置的信号联系，包括信号和压板的对应关系显示、GOOSE出口压板、GOOSE和SV接收压板。以所选装置为中心，显示与其关联设备之间的虚回路连接关系，虚回路信息展示在图7上面的信息包括输入输出、虚回路连接的中文描述、软压板图形标识。单装置信号图能够显示虚端子的一对多关系，如图7红色连线，表示设备的一条开出对应多个接收装置，线上使用数字表示有几个装置接收改开出信号，且选择某一条信号则自动将相同开出置为红色。

图7 单装置虚回路图Fig.7 Virtual loop diagram of single device

（2）装置逻辑链路图

单装置逻辑链路图展示装置与其他装置之间逻辑链路关系，该逻辑链路关系通过网络参数体现，展示具体信息有连接关系、GOCB/SVCB。如图8所示，中间蓝色背景表示选中的装置，以其为中心展示逻辑链路关系，橘黄色线表示对外发送的连接，蓝色线表示该装置接收其他装置的连接。

图8 单装置逻辑链路图Fig.8 Logical link diagram of single device

（3）单装置信号图

单装置虚端子图以装置为单位展示装置过程层的所有开入开出虚端子信息，便于查看装置信息。展示的具体信息有虚端子引用、虚端子地址等，如图9所示，中间矩形框显示装置的中文描述；装置的开入开出信息通过箭头指示，箭头指向装置表示装置的开入信息，箭头指向外表示装置的开出信息；装置的虚端子信息中已经和其他装置有关联的，使用橘黄色表示，并显示虚端子地址信息，装置没有和其他装置关联的虚端子信息使用蓝色表示，并隐藏虚端子地址信息。

图9 单装置信号图Fig.9 Single device signal

2.1.8 SCD差异化比对

SCD差异化比较能够比较已建工程之间SCD文件的差异，亦可比较本地两个SCD文件的差异化信息，并将差异化信息按照图形的方式展示。SCD文件比对模块可以比对智能站建设过程中的任意版本的SCD文件，并界定SCD变更产生的影响范围，影响范围应能定位到IED装置，如图10所示。

2.1.9 SCD文件合法性校验

SCD合法性检测依据DL/T 860、Q/GDW 1396、Q/GDW 11156等标准执行文件的合法性校验，并将结果按照错误、警告、提醒3类分类显示。本系统中合法性校验模块相对于其他管控系统来说，还引入了第3方校验模块，能实现用户自定义校验策略，实现方式更加灵活、准确。

2.1.10 不同版本CID、CCD文件比对功能

不同版本CID、CCD文件比对功能提供两个版本CID之间或者CCD文件之间的差异化比较，并以图形方式展示。比较内容为配置文件内的主要配置信息，包括网络通信配置、虚回路配置。其展示界面类似SCD比对差异图。

3 效益分析

设计开发智能站SCD文件管控系统，实现智能站SCD文件的有效管控，可以达到以下效益：

（a）建立面向生产的SCD文件管控系统，归档管理运行阶段的智能站SCD文件，并为后期运维改扩建提供技术支持；

（b）建立标准的规范化管理流程，实现SCD文件有效管控；

（c）实现二次虚回路的可视化，自动输出单装置虚端子图、装置虚回路图、装置逻辑链路图、网络结构图等图纸，从而方便智能站的运行维护人员调试查看；

（d）实现配置文件的版本升级比对，为改扩建提供技术支持；

（e）与继电保护在线监测系统形成统一整体，为运维提供坚强的技术保障。

图10 SCD比对差异图Fig.10 SCD comparison difference diagram

4 结语

智能站SCD文件管控系统用于实现对智能站SCD文件等相关资料的全过程标准化管理，以保证智能站SCD文件等资料与运行现场配置保持一致性，保证所辖智能站的安全稳定运行。本文结合湖北电网智能站配置文件管控实际需求，设计开发了智能站SCD文件管控系统，利用信息化系统手段实现了智能站配置文件规范化校验及流程化管控，提高了智能站配置文件管理水平，保障了智能站安全可靠运行。

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