二次安措中虚回路和软压板混合可视化和离线校验技术

张志朋 彭桂喜 卞海波 毕宏图 蒋 林

（1. 国网天津滨海供电公司，天津 300450；2. 南京五采智电电力科技有限公司，南京 211106）

为了保障智能电网的安全、稳定、经济运行，在智能变电站建设投运后期，将面临定期检修、消缺、技改等工作。作为检修运维工作中的重要一环，二次安全措施一般可采用投入检修压板，退出装置软压板、出口硬压板以及断开装置间的连接光纤等方式，实现检修装置（新投运装置）与运行装置的安全隔离[1]。

目前，《国家电网公司继电保护技术发展纲要》将“一键式”安措技术研究作为一个重点研究方向，希望实现安全措施的自动生成、自动执行和实时校核[2]。为了更为直观地显示压板状态信息，需要研究二次虚回路、软压板以图形化呈现的方法。由于虚回路和软压板的对应关系需要人工配置，工作量较大，而且容易出错，因此，图形化呈现的首要问题就是自动确定虚回路和软压板的对应关系。考虑到安全因素，目前国内智能变电站基本都不允许安措用的工业平板电脑与二次智能设备进行通讯，安措在线校核依然没有实际应用条件[3-4]。

针对这些问题，本文提出了虚回路和软压板的自动对应规则以及可行的二次安措离线校核方法。首先研究了虚回路和软压板的对应规则和混合可视化方法[9-10]，为离线校核提供直观的状态显示手段。在此基础上，实现了人工安措操作和安措标准票比对的安措模拟[7-8]，以及自动导航模式的安措校验这两种离线功能，为智能变电站二次安全措施的应用和发展提供参考。

1 虚回路和软压板混合可视化

智能变电站的标准配置描述文件（substation configuration description, SCD）虽然包含了变电站内的虚回路以及压板信息，但是没有二者的对应信息，虚回路与软压板对应仍需要人工配置。可将过程层软压板分为GOOSE发送软压板、GOOSE接收软压板、SV软压板三种。软压板只存在与保护、测控等站控层设备中，根据“六统一”规范GOOSE接收软压板只存在于母差及主变保护的失灵回路中。参考相关标准，本文提出了一种可行的虚回路和软压板混合可视化方法。

1.1 虚回路可视化

SCD文件中，根据接入点（AccessPoint）的名称来区分SV链路和GOOSE链路。若接入点名称前缀是M，则为SV链路；若前缀是G，则是GOOSE链路。在 SV过程层以及 GOOSE过程层逻辑设备中，其LN0节点下的Inputs部分，描述了该装置的接收链路信息。通过这些信息，能够以某个IED为中心，将其所有的链路信息全部描述完毕，如图 1所示。

图1 设备虚回路示意图

1.2 软压板与虚回路对应原则

国家电网公司企业标准《线路保护及辅助装置标准化设计规范》[5]以及《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》[6]的附录中，定义了不同电压等级下各种IED的SV输入虚端子表、GOOSE输入虚端子表以及GOOSE输出虚端子表。这些虚端子表可以作为软压板和虚回路的对应准则。

1）SV链路与软压板对应原则

一个SV链路需要对应一个SV接收软压板，虚端子表描述了 SV输入虚端子信号名称和软压板对应关系。以 3/2断路器接线线路保护装置为例，其部分SV输入虚端子表见表1。

表1 SV输入虚端子表示意

根据这些对应关系，可以通过 SV输出链路的信号名称，找到对应的虚端子表并确定软压板名称，然后在数据集中找到对应的软压板。通过该种方法找不到的，应设置一个自定义软压板。

2）GOOSE输出链路与软压板对应原则

在发送设备的描述中当含有“智能终端”、“合并单元”、“合智一体”中的任一关键字时，不设置 GOOSE发送软压板。对于其他链路，按照标准中的虚端子表信息进行软压板的设置。以 3/2断路器接线线路保护装置为例，其部分 GOOSE输出虚端子表见表2。

表2 GOOSE输出虚端子表示意

为了方便，这里没有采用信号名称和软压板的对应关系，而是采用了“*LN*/DO”的匹配方式，以表2中跳边断路器为例，其操作过程如下：

（1）找出所有引用路径满足*PTRC*.Tr.*的信号，并按照逻辑节点后缀进行分类；

（2）在数据集中寻找匹配*PTRC*.TrStrp的软压板，具有相同逻辑节点后缀的软压板即是这些GOOSE输出信号的软压板。

对于有些信号，其引用路径中的DO与软压板引用路径中的DO不一致，这种情况单独考虑即可。

3）GOOSE接收链路与软压板对应原则

接收设备的描述中如果含有“智能终端”、“合并单元”、“合智一体”中的任一关键字时，不设置GOOSE接收软压板。以220kV电压等级变压器保护装置为例，其部分GOOSE输入虚端子表见表3。

表3 GOOSE输入虚端子表示意

参照虚端子表，建立关键词匹配模版，以表 3为例，建立的模版见表4。

表4 GOOSE输入虚端子与软压板关键词示意

匹配时，首先根据信号名称关键词寻找对应的信号，然后按照软压板关键词寻找对应的软压板。若信号和软压板都能够找到，则该软压板即为该GOOSE输入信号的接收软压板。对于母线保护和变压器保护设备，当信号描述包含“失灵”关键字时，若通过关键词匹配方式没有找到对应的软压板，则应该添加一个自定义GOOSE接收软压板。

4）其他处理

有些 SCD文件中的虚端子命名不太规范，对于这些SCD文件，如果仅按照上述3种方式进行匹配操作，就会遗漏掉许多匹配关系。经过对大量SCD文件的测试，发现遗漏的虚端子全部为GOOSE发送或GOOSE接收信号，而且信号的描述都包含“失灵”关键字。因此，上述3种匹配方法执行完毕后，对于所有未匹配软压板的 GOOSE发送或 GOOSE接收信号，若信号描述包含“失灵”关键字，则应设置一个自定义软压板。

测试发现，仅通过虚端子表模版进行匹配操作时，对于命名不规范的SCD，将会产生大量自定义软压板。针对自定义软压板，软件采取了人工选择的方式，用户在虚回路和软压板混合视图中进行手动匹配，在软压板数据集中选择正确的数据。软件对人工选择结果进行保存，程序重新打开某个SCD文件时，先前进行人工选择的结果将会继续显示。此外，由于在 SCD文件中，有些软压板的描述并不适合在安措校验中使用，因此，软压板的描述可以进行重命名操作，由工作人员填写合适的描述。

采用这4种方式进行软压板和虚回路的映射，通过对多个 SCD文件进行操作，可以发现程序能够将所有的压板位置找到，对于命名不规范的情况，程序无法在数据集中找到准确的软压板，导致此时出现较多的自定义软压板。虚回路和软压板混合视图如图2所示。

图2 虚回路和软压板混合视图（局部）

2 检修安措离线校核技术

检修安措的离线校核技术可以帮助运行人员提前熟悉检修工作，通过图形化的方式展示检修安措的操作过程，有助于智能变电站检修工作的效率开展。

2.1 安措校核

安措校核实现了自动导航模式下的安措校验，如图3所示。程序以虚端子和软压板混合视图为基础，按照用户的操作，执行每一步的操作情况，闪烁当前所操作的软压板，并显示相应的信息。

图3 安措校验

2.2 安措模拟

安措模拟提供了人工安措操作和安措标准票比对的功能，如图4所示。用户首先根据自己的理解进行各个压板的投退操作，最后软件将用户的执行操作与安措标准票的操作进行比对，可以让用户在APP中方便的模拟安措操作。

图4 安措模拟

3 软件方案设计

虚回路和软压板的信息来自于 SCD文件，由于 SCD文件较大，导致软件在解析过程中消耗内存非常大，并且解析时间也较长。对此，软件方案的设计流程如图5所示。

图5 整体设计流程

虚回路和软压板混合信息生成软件为 PC端工具，利用第一节提出的方法，从 SCD文件提取出二次虚回路及软压板可视化信息，然后由工作人员对自定义软压板重新选择，并对一些软压板描述进行必要的重命名。这些信息保存在一系列文件中，占用空间极小。软件的工作步骤如下：

（1）找出IED的所有虚回路；

（2）对于每个链路，依次算出中心侧IED的SV接收软压板、GOOSE软压板。

对于189M的SCD文件，其占用空间为4.8M。耗时方面，采用 2.3GHz的处理器，对于 189M的SCD文件，可以在 3s之内生成虚回路和软压板混合信息。

将生成的混合信息文件导入运维终端设备中，用户通过手持终端APP，可以根据情况生成不同的安全措施操作票，然后可以进行安措模拟和安措校验工作。

4 结论

本文提出了一种二次回路以及软压板混合可视化的方法，在此基础上实现了安措模拟和安措校核这两种手持设备中的二次安措离线校核功能。通过在500kV龙湖变等多个智能站的应用表明，软件可以方便得实现一键式生成虚回路和软压板图形化混合视图，节省了人工配置时间。此外，安措模拟和安措校验技术提升了运检人员的执行效率和正确性，为当前二次安措校核的发展和应用提供了参考。

[1] 蓝海涛. 智能变电站继电保护二次安措标准化的研究[J]. 电力安全技术, 2014, 16(2): 12-16.

[2] 国调中心关于印发智能变电站继电保护和安全自动装置现场检修安全措施指导意见(试行)的通知(调继[2015]92号)[S]. 2015.

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[8] 陈绵山, 唐志军, 林国栋. 智能变电站过程层中心交换机更换及试验方法研究[J]. 电气技术, 2017,18(8): 47-55.

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