基于SSD和SCD文件的智能变电站整体测试方法研究

基于SSD和SCD文件的智能变电站整体测试方法研究
发表时间：2020-08-12T06:02:48.304Z 来源：《中国电业》（发电）》2020年第8期作者：王其林1 张文1 张静怡2 赵艳2 田海涛2 周勇2 [导读] 针对智能变电站各二次设备单体分散调试工作量大，操作相对麻烦的问题，介绍一种基于SSD文件和SCD文件的智能变电站整体测试的方法。

1.深圳供电局有限公司深圳 51800；
2.广东昂立电气自动化有限公司广州 510000
摘要：针对智能变电站各二次设备单体分散调试工作量大，操作相对麻烦的问题，介绍一种基于SSD文件和SCD文件的智能变电站整体测试的方法。

该系统通过解析SSD文件获取一次设备和一次设备、一次设备和二次设备的物理关联关系，解析SCD文件获得二次设备间的逻辑关联关系，整合后得到整个变电站的一次设备、二次设备的关系网络，通过该网络，实现单个间隔下多台设备的测试或跨间隔二次设备的整体测试，该研究把对变电站二次设备的测试从二次侧转换到一次侧，对变电站的整体测试有一定的参考价值。

关键字：SSD文件，SCD文件，智能变电站，整体测试
1.引言
现在智能变电站二次设备的检修测试主要为合并单元、智能终端和保护设备的单体调试[4-6]，二次回路采用虚端子通信技术，利用光纤介质进行信号连接的传输，通过SV报文传输模拟量、GOOSE报文传输开关量。

对各设备测试，主要借助于继电保护测试仪，测试流程是：（1）从SCD文件中查找出关联的控制块；（2）导入控制块到测试仪；（3）查找控制块关联的通道；（4）设置通道的输出，进行测试。

测试过程需要测试工程师不断根据保护装置的类型和保护功能，选择控制块，选择通道，设置参数，操作存在一定的工作量。

且二次设置中的定值为二次侧值，但网络中传输的SV报文的通道数据却是一次值，这就存在一二次值转换的问题。

文献[7]中介绍了一种基于SCD 文件的跨间隔测试方法，即模拟合并单元或智能终端对继电保护装置进行测试；文献[9]中介绍变电站二次设备间逻辑信号自动关联技术，即通过查找SCD文件获得各二次设备的关联关系，上述两种论述过程是都着重体现二次设备，对本文论述的变电站的整体测试提供了一定参考价值。

本文主要研究一种基于SSD和SCD文件的变电站全站整体测试的方法。

通过解析SSD文件获取一次设备和一次设备、一次设备和二次设备的物理关联关系，解析SCD文件获得二次设备间的逻辑关联关系，两者整合后可以得到整个变电站的所有一次设备、二次设备的关系网络，通过该网络，模拟一个完整变电站运行，模拟输入母线或线路电压、电流输出SV报文，模拟断路器或隔离开关位置变化输出GOOSE报文，形成一个从一次侧到二次侧的测试系统，实现单体测试、单个间隔下多台设备的测试、跨间隔二次设备的测试及变电站二次设备的整体测试。

2.文件解析功能 2.1 SCD文件的解析
SCD(Substation Configuration Description)文件为智能变电站配置描述文件，包含全站所有IED的实例配置和通信参数、不同IED之间的逻辑连接关系、通信配置等信息参数。

通过对SCD配置文件的解析可以清晰地看见一个功能完善的变电站自动化系统是如何通过各个彼此独立的IED来组成的。

通过解析SCD可以得到变电站的过程层设备和间隔层设备，即合并单元、智能终端位于过程层，继电保护装置、测控装置、录波装置等设备位于间隔层，过程层与间隔层之间通过SV、GOOSE报文来交换数据。

通过SCD文件能清晰地看到过程层设备与间隔层设备的连接关系，过程层设备的SV、GOOSE控制块及其通道信息，每台间隔层设备的SV输入来源，GOOSE报文的输入来源和输出去向等。

通过解析得到存在数据交换的二次设备列表，建立二次虚回路连接信息表，如下表1所示。

表内标注各IED设备的连接通道数，点击通道数可以查看详细的通道连接。

表1 二次虚回路连接信息表
解析流程如图1所示。

2.2 SSD文件的解析
SSD文件包括完整的变电站一次系统拓扑结构，一次设备模型信息，一次设备和二次设备关联信息，变电站各应用系统功能配置等内容。

SSD文件中结构图如图2所示。

根据SSD文件，首先得到变电站的电压等级，电压等级下是各个间隔，包括母线间隔、断路器间隔、线路间隔、主变间隔等间隔，各间隔下会存储一次设备配置信息及Terminal连接端子，通过Terminal连接端子可知不同电压等级下各间隔一次设备的连接关系，绘制出一次
设备连接拓扑图。

同时各间隔下会配置二次设备的逻辑节点LNode，母线间隔中会配置母线保护逻辑节点和电压互感器TVTR逻辑节点、线路间隔中会配置线路保护逻辑节点和TCTR\TVTR逻辑节点、主变间隔会配置变压器保护逻辑节点及绕组测量逻辑节点、断路器间隔会配置有断路器保护逻辑节点和CBR逻辑节点，通过二次设备逻辑节点知该间隔下配备的保护逻辑及保护逻辑关联的二次IED设备，各逻辑节点对应SCD文件中一个特定的IED设备，从而得到二次IED设备的数据来源，建立对应的一次设备和保护或测控装置的物理连接关系图，把解析到的二次设备IED信息存入一次设备连接列表，供后期查找。

解析SSD文件得到变电站一次设备拓扑图和一次设备与二次设备连接列表流程图如图3所示。

2.3 解析结果关联
SCD解析得到二次设备列表，建立二次虚回路连接信息表，SSD解析得到一次设备连接拓扑，建立一次设备与二次设备的物理连接关系图。

例如：通过SCD得知合并单元1与保护1存在3个虚端子连接，分别为A相电压、B相电压、C相电压。

通过SSD知合并单元1与保护1均接在220kV电压等级下的母线间隔1中，则上述3个虚端子的数据来源为220kV的母线1。

同理可得到智能终端的虚端子数据对应的断路器或隔离开关的位置。

图2 SSD文件中设备的结构
图4 解析结果关联流程图
若SSD文件符合标准规范，一次设备及一次设备与二次设备的结构描述正确，SCD文件中各IED设备关联清晰，就可以得到各设备之间的实际物理通信关联。

解析结果关联流程图如图4所示。

3.核心控制模块的设计
核心控制模块的原理如下：本模块建立了一次设备与二次设备、二次设备与二次设备之间的逻辑关系，打通了设备之间的数据通路，是设备之间数据的桥梁。

经过本模块，一次设备发出的模拟电气量(例如电压、电流)和开关位置信息，会转换成数字量(SV/GOOSE)，最终经过测试端口，发送给测试对象。

本模块主要有四个子模块组成：设置展示模块，数据发生模块，数据转发模块，数据接收模块。

3.1 设置展示模块
设置展示模块主要展示一次设备拓扑连接关系图，各间隔二次设备列表图。

一次设备拓扑连接关系图中可明确展示出母线、线路、变压器的电压值和流经的电流值，各主要断路器的开合状态。

用户首先选择被测试的二次设备，可以选择一个或多个，该模块会自动筛选出需要设置的一次设备的电压、电流和开关量信息，由用户进行设置，用户可设置为一次值或二次值，该模块会自动换算进行一二次切换，不需要输入PT和CT变比。

3.2 数据发生模块
数据发生模块接收一次设备的模拟电气量输入，例如母线电压，线路电流，根据被测试设备，查询解析SCD得到的二次虚拟回路表，自动生成正确的数字报文，例如正确的appid，svid，配置版本号等，将模拟电气量输入转化换成SV和GOOSE报文，发送给数据转发模块。

数据发生模块类似二次设备中的合并单元和智能终端，起到数据采集的功能。

3.3 数据转发模块
数据转发模块接收数据发生模块发出的SV、GOOSE报文和数据接收模块接收到GOOSE报文，查询二次虚拟回路表，定向寻址，将相应的数字量发送到用户配置的端口，最终发送到测试设备。

这就建立了从数据发生模块到网络端口、从网络端口到另一个网络端口的数据流。

这个模块就像一个SV/GOOSE报文的专用路由器。

3.4 数据接收模块
数据接收模块主要接收GOOSE报文，例如智能终端发出的跳闸信号，将接收到的报文发送到数据转发模块做进一步处理，并转发给特定的智能终端设备，从而改变对应断路器或刀闸的位置。

主要逻辑框图如下图5所示。

图6 变压器保护P_T2201A人机交互简图
若变电站中母线、变压器、线路中有电压或电流量，则与其连接的合并单元中会有SV报文输入和输出；若断路器或刀闸位置发生变化，则与其连接的智能终端中会有GOOSE报文输入或输出，保护或测控装置中也会接收到SV报文和GOOSE报文；若一次设备发生故障时，保护装置动作，发出跳闸信号（GOOSE变位报文）到智能终端，断路器或刀闸动作，录波设备就会启动录波，这是一个变电站实际运行时的常态。

若二次设备已完成物理连接，只需要设置母线、变压器、线路的电压值和电流值，开关量的初始状态，就可以使用该模块进行变电站所有二次设备的联调，且该过程和传统变电站的投运前的联调模式一致，可减轻变电站运检人员繁琐的配置工作。

对单个二次设备或跨间隔二次设备的测试，只需要选择测试设备，设置需要的模拟量和数字量，即可进行测试，减少了控制块及控制块通道的选配和PT/CT变比设置步骤。

该方法主要用于二次设备的测试，人机交互接口为可选二次设备列表，相关参数设置列表，且兼有简单的一次设备模拟量和断路器或刀闸位置展示。

模拟实际变电站的运行状态，对只知道各一次设备的运行电压和电流或断路器状态的变电站运检人员或清楚二次设备各逻辑定值的测试人员同样友好。

5.结论
基于SSD文件和SCD文件的整体测试方法，把变电站的物理和逻辑链接作为一个黑匣子，对二次设备的测试从一次侧入手，更直观地模拟实际变电站运行状态，测试人员不必知道变电站内各设备如何链接、数据流向，只需要导入SCD和SSD文件，选择被测试设备，输入相应的变电站一次侧的电压、电流，配置好相关间隔的开关量状态，二次设备就能接收到需要的SV报文和GOOSE报文，并实时回采二次设备的GOOSE跳闸信号，更新对应间隔下的开关量状态。

该方法能减少控制块及控制块通道的选配，减少不必要数据（控制块中测试无关数据、PT/CT变比）的设置，降低了智能变电站整体测试的复杂度，且这个测试方法在智能变电站检修时和传统变电站的检修操作更类似，降低变电站运检人员的工作难度。

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王其林（1978- ），男，硕士，高级工程师、高级技师，长期从事继电保护技术研究与运维管理工作。

张文(1985- )，男，硕士，工程师,高级技师，主要从事智能变电站技术研究与运维管理工作。