智能变电站设计配置一体化技术及方案

智能变电站设计配置一体化技术及方案
发表时间：2017-08-07T15:01:47.550Z 来源：《电力设备》2017年第10期作者：郭子钰
[导读] 摘要：智能变电站是电网最主要的组成部分注意，在进行智能变电站的建设时，需要处理好智能变电站的安全问题（新疆龙源通达电力技术咨询有限公司 830000）
摘要：智能变电站是电网最主要的组成部分注意，在进行智能变电站的建设时，需要处理好智能变电站的安全问题、虚回路设计标准化问题、二次回路信息设计共享与维护问题以及变电站自身设计与配置的一致性问题，等等，这些问题的处理对设计人员综合水平有着较高的要求，为了减少设计人员所承受的压力，智能变电站需要发展一体化技术，使其设计配置具有一致性。

本文尝试对智能变电站的设计、配置一体化技术进行研究，并探寻其最佳设计方案。

关键词：智能变电站；一体化技术；设计配置；方案
在我国现有的变电站中，通常是在建设过程中将设计环节与配置环节互相区分开来，二者的相互独立会使设计信息与配置信息出现偏差，影响变电站的安全运行。

相较于常规变电站，智能变电站在设计中涉及了工作量极大的组网与虚端子配置，这意味着设计人员需要具备较高的知识水平，但是设计与配置信息无法有效共享，便使得大量工作出现重复，这进一步加重了设计人员的负担。

对此，智能变电站设计人员应采用设计配置一体化技术，在设计软件中嵌入辅助设计模块，以实现设计与配置的一体化。

一、原理
一般变电站在进行二次回路的设计时，是由设计院提供蓝图，整个现场施工过程完全以蓝图为依据，对二次电缆进行标准化的连接，随后使用万用表或其他仪器来验证连接是否正确。

而智能变电站则是由设计院提供虚端子的联系图或联系表，由集成商按照图表来进行SCD文件中虚回路部分的配置。

当然，智能变电站如此的选择会带来三大问题，其一是虚端子如何保证连接正确？其二是设计院应该如何提供虚端子的联系图或联系表？其三是如何校对SCD文件的虚回路部分？之所以会提出这三个问题，原因便于设计、配置的一致性要求与效率要求有关。

事实上，由各类存在不同输入、输出接口的装置图元基于其各自连接关系所组成的图纸即为设计图纸，而配置则是以智能装置ICD模型作为依据的工程实例，其基于输入变量与输出变量彼此间的映射来形成系统内不同装置之间的联系，若要实现设计与装置的一体化，则要典型图模一体化的技术基础，在设计图纸的过程中输入、输出不同的图模并建立图模布局，以形成连接线，在这过程中，装置图模布局实质上是装置实例化的产物，图模库中所存在的输出变量与输入变量在命名和定义上必须符合相关设计标准，在建设装置虚端子的映射表时应该充分利用装置图元之间的拓扑关系。

二、技术
（一）图模一体化技术
在智能变电站的装置中，图元和ICD模型应该是相对应的，在ICD文件中，定义的输入虚端子与输出虚端子需要满足《IEC-61850工程继电保护应用模型》的相关标准，但是鉴于此标准并没有为全部虚端子定义明确的物理含义，仅仅是简单阐述了虚端子的相关描述方式，所以在应用过程中最好仅利用具有明确定义的部分，规避碰撞问题的出现。

例如，在建立图模时，若于ICD文件的导入过程中发现与标准不符的定义，则应提示报警。

若要有效解决问题，应建立标准化的图模库，当然这并不等同于ICD模型，标准化图模库要求二次设备的虚端子必须具有标准化的输入信号与输出信号。

（二）拓扑邻接表
两个实例化装置虚端子彼此之间存在着连接关系，基于这种关系可以建立虚端子的拓扑邻接表，输入虚端子与输出虚端子分别位于拓扑连接线两端，其各自又隶属实例化的某一装置。

若是进行一般变电站设计，则需要人工绘制拓扑连接线，而在进行智能变电站的设计时，则要首先建立虚端子的映射表，随后按照映射表来绘制拓扑连接线并进行逆行操作。

由于拓扑邻接表产生自手工布线、虚端子表映射关系与拓扑连接线之间的复制，所以可以实现自动绘制与可视化的人工校验。

交换机与装置之间内的连接是先划线，再出表，二者之间的连接线具备可配置的IP地址属性。

（三）数据库选型
二次设计图纸上应包含二次回路信息与装置模型信息等要素，在设计过程中还涉及了可视化校验、模型检查、图纸检索等环节，若是没有数据库，上述功能将无法实现。

在进行数据库选型时，结合二次设计图纸与配置信息的单元为变电站这一事实，考虑到在设计、移交以及携带上的便利性问题，应选择轻量型的SQL文件数据库，其安装简单、容量大（1TB）、访问速度快，可以提供查询和建表等功能，唯一的缺点就是无法进行会计访问。

若选用这种数据库，可以将某一变电站的所有设计材料集中到一个文件之中，再行复制导出即可。

（四）解决“一致性”问题
系统中有设计与配置两大重要环节，二者均秉持着独立的工作模式，在信息移交上难以实现“一致性”。

建设变电站时应整合配置工具和设计工具，将两大环节融合在一起，出图的同时生成SCD与SSD文件，其中SCD文件为XML格式，能够达成接口开放性的要求。

一般而言，集成商使用自备的工具作出配置修改，结果将被保存到SCD文件中，一体化工具则可以对二次回路的一致性进行校对，将二者之间的差异输入，进而显示出虚回路图，以便设计人员对虚端子布线进行检查。

三、方案
（一）软件架构
一体化工具的基本设计平台应为auto CAD，该平台嵌入有Object ARX控件，此控件由安全控制、图纸管理、可视化校验、图模库等若干个功能模块构成，具体见图1。

空间信息的处理由SQL数据库提供支持，ICD文件、标准化的配置规范以及一次主接线由工具输入，
SCD与SSD文件、设计图纸以及虚端子映射表由工具输出。

（二）标准化的设计流程
其标准化的设计流程为：①建立图模库，将ICD文件导入，对其合法性进行校验；②生成设计装置配置图，衍生出装置设备表，生成SSD文件；③生成设计拓扑图、网络配置表；④设计二次拓扑图、建立映射表总目录，为虚端子映射进行配置，生成虚端子映射表和SCD 文件；⑤对二次拓扑表的完整性进行校验，对配置与设计之间的一致性进行校验，若不合格则从拓扑图的设计环节再次开始。

（三）智能辅助设计
此环节涉及两部分工作，其一是虚回路的布线，其二是生成光缆清册，前者需要虚端子映射表来支持虚回路可视化的实现，在设计上，需要在二次拓扑图上连接上一根线，应形成两台装置之间的通信联系。

而后者则涉及了两种虚端子传输方式——直连传输与网络传输，若是过程层与粘层控制网络中的二次设备与交换机之间的通信线被确认，光缆清册便会自动生成。

四、结束语
智能变电站若要实现设计和配置的一体化，需要面临一系列亟待解决的问题，本文针对“设计配置一体化”进行了原理、技术与方案的阐述，以指明智能变电站的设计方向。

参考文献
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