基于IED 和SCD 文件的智能变电站二次设备智能巡检系统设计

皮志勇，罗皓文，严文洁，廖玄，张志浩

（国网荆门供电公司，湖北 荆门 448000）

SCD 文件属于一种全站型系统应用的配置文件，作为智能变电站网络中唯一的数据源信息，该文件描述了所有IED 巡检码的实例配置情况，并可在不同通信环境下，实现对巡检断路器、变电服务器等多个设备元件应用能力的集中协调。在变电站由常规变电形式向着智能变电形式转变的过程中，核心电量资料也会由基本的文件状态变成与之对应的SCD 文件[1-2]。对于智能变电站应用环境来说，SCD文件不具备可修改的能力，随着电量信息累积数量的不断增大，SCD 文件中所包含的记录内容也在逐渐变得丰富，这也是智能变电网络具备较强兼容能力的主要原因。

在智能变电站运行网络中，由于二次设备接入量的增大，与之相关的电量巡检任务则会呈现周期性变化的表现状态。为更好适应这种阶段性变化规律，常规Linux 巡检系统应用C/S 架构作为软件支持，联合ASP.NET 工具在巡检平台上进行指令编程处理，再将所获信息参量以源文件的形式存储于数据库主机中。然而该系统的适用能力有限，并不能随阶段性时间的改变，而完全满足电量信号的巡检与应用需求。为解决此问题，设计基于IED 和SCD 文件的智能变电站二次设备智能巡检系统，以B/S 组网模式代替原有的C/S 架构，再联合Web 服务器与浏览器，对SCD 文件进行解析处理，从而获得关键的IED 巡检码校核结果。

1 智能巡检系统结构分析

智能变电站二次设备智能巡检系统的硬件结构组成包括B/S 组网模式、Web 服务器和浏览器、巡检断路器三部分，具体搭建方法如下。

1.1 B/S组网模式

在智能变电站网络中，由于B/S 组网模式的存在，巡检客户机可以借助浏览器设备向核心网络平台发送连接服务请求，电量数据可以借助相关平台主机以及数据库网络进行存储[3]。对于伸缩性较大的SCD 文件来说，B/S 组网模式可对电量数据进行整合，并将其全部反馈给智能变电站中的二次连接设备，且在此过程中生成的所有信息参量，都不会对巡检主机的应用能力造成影响。由于巡检服务器承担了大量的电信号处理工作，与传统C/S 架构相比，B/S模式始终具备较强的应用稳定性[4]。在B/S 组网模型中有三个主机层面：数据层、逻辑层和表示层。

1）数据层展示已生成的SCD 文件，位于最内侧，可对Web 服务器传递出的电量信息进行处理，或将这些信息传递给下级浏览器等二次连接设备，从而对其中所涉及的巡检指令数据进行保存或是二次读取处理。

2）逻辑层主要是对变电站主机传来的信息进行处理，属于一种应用型Web 服务器。可依照智能变电网络的周期性巡视需求，将SCD 文件分成多个传输等级，以供电网二次设备元件的调取与利用，这也是智能巡检系统能够较好满足变电站在不同阶段电量巡检需求的主要原因[5]。

3）表示层属于一种客户端元件，可供变电站用户直接使用。同时完成电量数据的输入与输出指令，可对SCD 文件进行传输，但不会对其进行深度的存储与维护[6]。

1.2 Web服务器和浏览器

Web 服务器和浏览器是智能巡检系统中两个关键的硬件设备结构，前者存在于Web 连接层内部，后者存在于Web 连接层外部。服务器同时包含IIS 主机元件与ASP.NET 辅助进程，可将满足电量消耗需求分配规律的SCD 文件反馈回巡检主机内，再以巡检信息的形式传输至下级二次设备中，最终以访问数据的形式存储于原始数据库之中[7-8]。

图1 Web服务器模式

浏览器设备的作用能力相对较弱，能够接收所有类型的SCD 文件，再从中分辨出有利于制定巡检指令的数据信息，以供Web 服务器主机的集中调取。

1.3 巡检断路器

巡检断路器能够控制Web 服务器与浏览器在智能变电网络中的连接作用能力，在二次用电设备全面接入变电网环境的情况下，贮能释能指示灯、合闸分闸指示灯同时呈现亮起状态[9-10]。同时按下巡检断路器复位按钮与合闸按钮，相关控制人员应根据电子量传输状态，更改手动贮能手柄所处位置，以确保在此过程中，进出装置不会出现明显弹出。摇手柄作为一个外界保护装置，在相关巡检断路器连接设备处于极限运行的情况下，手柄元件会快速向着外侧旋动，直至使二次设备两端的物理电压低于额定数值水平；反之则向着内侧旋动，使二次设备两端的物理电压高于其额定数值标度量[11-12]。

图2 巡检断路器结构示意图

2 基于IED和SCD文件的变电站巡检需求

在智能巡检系统硬件结构体系的支持下，按照SCD 文件解析、二次设备信息配置、IED 巡检码校核的处理流程，实现基于IED 和SCD 文件的变电站巡检需求完善。

2.1 SCD文件解析

SCD 文件中涉及了已有巡检设备的连接与配置情况，经过智能变电站网络规模的不断发展，相关集成厂家已针对二次设备的供应能力提出了全新的IED 命名规则[13-14]。该节分析了智能变电站二次设备集成厂家的实际命名规则，并从中提炼出通用的SCD 文件解析格式。

二次变电设备的IED 命名是对电量字段的巡检定义，需要包含间隔序号、电压等级、间隔信息、IED信息等多项内容。

2.2 二次设备信息配置

二次设备信息需要由IED 装置厂家直接提供，具体文件配置说明如下：

1）每行至少5 列标注信息（1 为二次设备连接序号；2 为SCD 文件中变电元件的铭牌信息；3 为巡检指令的代码描述信息；4 为与二次变电设备对应的巡检虚端子；5 为虚端子代码描述），若某行缺少一列关键文件信息，在执行巡检指令的过程中，变电主机将不会处理此行信息。

2）建议将变电元件铭牌变量名放置于SCD 文件的中部位置处。

3）SCD 文件中巡检虚端子变量名应与二次变电设备铭牌标签所提供的变量名保持一致。

2.3 IED巡检码校核

导入所有SCD 文件，按照二次设备信息的配置情况，从中解析出关键的IED 巡检码文件，再借助智能变电环境中电量信号的覆盖量水平，计算召唤关键的巡检应用指令，将IED 源码与信号覆盖量数值进行对比，从而判断SCD 配置文件与巡检系统的执行需求是否一致[15-16]。规定ΔT代表二次变电设备的单次作用时长，在智能变电网络环境中，该项物理数值的选取需要同时考虑多方面内容，因此在计算IED 巡检码时，ΔT指标不应一次选取过大数值，而是应该在后续过程中根据具体计算结果进行不断调节。设S表示变电量信号覆盖系数，联立上述物理量，可将IED 巡检码校核结果表示为：

其中，f代表SCD 文件中的变电信号解析量，H0代表初始条件下的变电量巡检指标，Hn代表变电量巡检指标的实际数值，n代表智能巡检指令的执行频度值，代表单位时间内的变电信号传输均值量，β代表校核度量条件。

至此，完成相关信息参量值的配置与处理，在IED 和SCD 文件的支持下，实现智能变电站二次设备智能巡检系统的设计与应用。

3 实验设计

已知220 kV 及以上的智能变电站在执行巡检指令时，需编写标准的巡视范本文件，录入系统控制主机。在实施巡检指令前，变电主机按照已生成的标准巡视范本生成巡视卡。在变电设备巡检过程中，相关工作人员需要依照巡视卡执行巡视指令，并需认真检查相关设备做好记录，而巡视卡则应作为历史资料文件长期存储。

利用传输导线将终端主机与二次变电设备相连，为确保变电信号的传输稳定性，在分流传输电子量之前应对终端主机进行调试，从而使得变电站所管控的二次设备元件能够分得足量的变电信号资源。

根据智能变电站的标准巡检范本文件，设计相应的新建停靠点，如图3 所示。在所有停靠点中选取10 个相对稳定的节点对象作为实验研究目标，分别确定上述10 个节点处电压数值量的匹配度情况。

图3 新建停靠点界面

为将实验误差结果降至最小，在实验过程中，仅以电压数值作为巡检能力考核指标。表1 记录了10个新建停靠点处的原始电压参考数值。

表1 原始电压参考数值

在变电调试过程中，分别将基于IED 和SCD 文件的巡检系统、常规Linux 巡检系统执行代码输入终端主机中，前者作为实验组，后者作为对照组。图4反映了对照组检测电压数值与实验组电压数值间的对比情况。

分析图4 可知，实验组电压数值始终存在于原始电压的数值参考区间内，且其记录值与原始参考数值的极大值点相对较为靠近。对照组电压数值则完全存在于原始电压数值参考区间外侧，最大值远高于参考数值的极大值结果，最小值也远低于参考数值的极小值结果。

图4 实验电压数值

综上可知，常规Linux 巡检系统在为二次设备匹配电量时，其所赋予的电信号水平接连出现过高或过低的情况，很难实现传输电信号的足量配置，并不能完全满足智能变电站的周期性巡视需求；而基于IED 和SCD 文件的智能变电站二次设备智能巡检系统则可有效解决上述问题，实现周期性电量巡检的目的。

4 结束语

智能巡检系统在B/S 组网模式中，利用Web 服务器与浏览器，为巡检断路器打造一个相对稳定的硬件应用平台，且由于SCD 文件的存在，二次变电设备的信息配置结果也逐渐趋于可靠，对于IED 巡检码来说，其最终校核行为也能经得起推敲。从实用性角度来看，智能巡检系统所匹配的传输电信号量与Linux 巡检系统相比，处于原电压参考值区间内的电压检测值更多，可在满足变电站不同阶段电量巡检目的的同时，实现周期性的电量巡视，具备较强的实际应用价值。