董磊超，于士謙，喬彥濤，潘良煜

(許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000)

0 引言

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的迅猛發(fā)展，作為智能電網(wǎng)的重要組成部分和關(guān)鍵環(huán)節(jié)的智能變電站，無論是電壓等級還是建設(shè)速度都達(dá)到了一定的高度。智能電網(wǎng)作為新生事物，是為了把出現(xiàn)的問題盡可能在智能變電站投運(yùn)前解決，這就需要完善各個(gè)生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品性能，智能變電站聯(lián)調(diào)就顯得尤為重要。

1 聯(lián)調(diào)對象及聯(lián)調(diào)依據(jù)

1．1 聯(lián)調(diào)對象

智能變電站聯(lián)調(diào)的對象主要有保護(hù)測控裝置、合并單元、智能終端、故障錄波器、網(wǎng)絡(luò)分析儀、監(jiān)控后臺及信息子站、對時(shí)裝置、交換機(jī)等。聯(lián)調(diào)涉及較多生產(chǎn)廠家及多種產(chǎn)品類型，這就要求有一個(gè)統(tǒng)一協(xié)調(diào)聯(lián)調(diào)進(jìn)度的系統(tǒng)集成商，由用戶委托系統(tǒng)集成商、第三方驗(yàn)證機(jī)構(gòu)來共同完成聯(lián)調(diào)任務(wù)。

1．2 聯(lián)調(diào)依據(jù)

智能變電站聯(lián)調(diào)目前的依據(jù)主要有IEC 618 50－9－1—2003《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》和國家電網(wǎng)公司頒布的一系列支持和指導(dǎo)智能站建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，比如 Q/GDW 383—2009《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》、Q/GDW 441—2010《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》、IEC 61850《工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型》、國家電網(wǎng)基建〔2011〕58號文《國家電網(wǎng)公司2011年新建變電站設(shè)計(jì)補(bǔ)充規(guī)定》。國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是對 IEC 61850－9－1—2003《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》的細(xì)化和補(bǔ)充。

圖1 聯(lián)調(diào)流程

2 聯(lián)調(diào)內(nèi)容及項(xiàng)目

2．1 聯(lián)調(diào)流程及聯(lián)調(diào)環(huán)境

智能變電站聯(lián)調(diào)流程如圖1所示。

智能變電站與傳統(tǒng)變電站相比，它可使用面向通用對象的變電站事件GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event)方式進(jìn)行裝置間信息交互和跳合閘出口［1］。GOOSE虛端子連線代替了傳統(tǒng)的開入開出端子排，光纜連接代替了傳統(tǒng)的二次電纜接線;使用SV方式代替了原先裝置的交流回路。與傳統(tǒng)變電站相比，全站被劃分為:過程層、間隔層和站控層。間隔層與過程層合并單元通信采用IEC 61850－9－2協(xié)議;間隔層與過程層智能接口通信采用GOOSE協(xié)議;站控層與間隔層保護(hù)測控等設(shè)備通信使用IEC 618 50－8－1—2004《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)特定通信服務(wù)映射》協(xié)議。除了站控層網(wǎng)外，增加了GOOSE網(wǎng)、SV網(wǎng)，且站控層103協(xié)議被MMS協(xié)議所取代。因此，聯(lián)調(diào)測試環(huán)境也相應(yīng)發(fā)生了變化，主要有如下幾個(gè)方面:

(1)過程層智能接口GOOSE、合并單元SV性能測試。

(2)間隔層裝置間互操作、保護(hù)功能測試。

(3)站控層IEC 61850規(guī)約MMS信息服務(wù)傳輸測試。

(4)站控層順序控制、“五防”等測試。

(5)過程層裝置異常及各層裝置檢修配合測試。

2．2 全站系統(tǒng)配置文件配置

作為能反應(yīng)智能變電站系統(tǒng)配置信息的配置描述文件的全站系統(tǒng)配置SCD(Substation Configuration Description)文件描述了變電站所有智能電力監(jiān)測裝置IED(Intelligent Electronic Device)的實(shí)例配置和通信參數(shù)、IED之間的邏輯聯(lián)系等信息。聯(lián)調(diào)內(nèi)容的正確性及可靠性都取決于SCD文件的正確性和科學(xué)性，其重要程度不言而喻。這里就存在著一個(gè)蝴蝶效應(yīng)——一個(gè)界面控制文件ICD(Interface Control Document)一次小小的改動也會牽一發(fā)而動全身。所以，聯(lián)調(diào)結(jié)束后，SCD文件應(yīng)該確定下來，不允許再有任何改動和修改，以更好地為現(xiàn)場調(diào)試縮短投運(yùn)周期服務(wù)，這也正是智能變電站聯(lián)調(diào)的意義所在。所以，要求集成商應(yīng)充分保證該文件的穩(wěn)定性、正確性和科學(xué)性。SCD文件配置流程如圖2所示。

集成商在配置SCD文件之前，需要收集各生產(chǎn)廠家的ICD文件并對其進(jìn)行合法性檢查。這里存在著一個(gè)木桶效應(yīng)——什么時(shí)候能夠提供一個(gè)穩(wěn)定、準(zhǔn)確的SCD文件由最后一個(gè)提出修改ICD文件需求的生產(chǎn)廠家決定。所以，ICD文件檢查的重要性不言而喻。所謂合法性檢查包括模型文件的語法檢查和語義檢查。ICD文件檢查可分為如下步驟進(jìn)行。

(1)首先檢查ICD文件是否符合SCHEMA語法和國家電網(wǎng)公司發(fā)布的 Q/GDW 396—2009《IEC 61850工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型》。SCHEMA語法檢查可使用 KEMA軟件進(jìn)行測試。Q/GDW 396—2009 Q/GDW 396—2009《IEC 61850工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型》檢查可使用開發(fā)的專用工具軟件進(jìn)行。

圖2 SCD文件配置流程

(2)Data Type Templates沖突檢驗(yàn)。各個(gè)生產(chǎn)廠家ICD文件集中在一塊導(dǎo)入SCD配置工具時(shí)，都會存在ICD文件模板沖突的問題，這是由于各生產(chǎn)廠家對國家電網(wǎng)公司標(biāo)準(zhǔn)的引用不規(guī)范、對生產(chǎn)廠家自己內(nèi)部定義的信息模板缺乏統(tǒng)一管理造成的?？旖莸慕鉀Q辦法是在各模板中統(tǒng)一加上各生產(chǎn)廠家標(biāo)識前綴。這樣會造成SCD文件中各信息的冗余和重復(fù)，埋下隱患。最根本的解決辦法還是要求各生產(chǎn)廠家對各自模板進(jìn)行統(tǒng)一管理。

(3)ICD文件功能測試也是所謂的動態(tài)測試。主要檢查ICD文件支持的各種服務(wù)。

以上ICD文件檢查工作可放在聯(lián)調(diào)前由權(quán)威的第三方驗(yàn)證機(jī)構(gòu)來完成，以充分保障聯(lián)調(diào)進(jìn)度和質(zhì)量。

有了正確的ICD文件之后就可以配置SCD文件了。準(zhǔn)確地說，配置SCD文件之前，集成商應(yīng)該拿到全站的SSD文件和所有廠家裝置的ICD文件。固態(tài)硬盤SSD(Solid－State Driver)文件為智能變電站的單線圖的系統(tǒng)規(guī)范描述文件。SSD文件主要針對一次部分，ICD文件主要針對二次部分。有了這2個(gè)文件之后集成商可以根據(jù)全站的一次、二次設(shè)備的概況準(zhǔn)確定義二次設(shè)備的IED名字、IP地址和MAC地址。裝置IED名字可按照一定原則命名，以增強(qiáng)可讀性。建議采用表1中的規(guī)則。

SCD文件屬于智能變電站配置描述語言(SCL)文件，SCL文件由5部分組成，分別為Header部分、Substation部分、Communication部分、IED部分及Data Type Templates部分。配置SCD文件時(shí)需要配置Header部分、Substation部分、Communication部分。IED部分和Data Type Templates部分均由導(dǎo)入的ICD文件自動生成。IED名稱可按照上述規(guī)則命名，Date Type Templates部分要在配置SCD文件之前進(jìn)行模型沖突檢查。

表1 規(guī)則

(2)Substation部分配置。即智能變電站模型，包含智能變電站功能結(jié)構(gòu)，主要元件電氣連接及其相應(yīng)功能節(jié)點(diǎn)。主要在SSD文件中配置，體現(xiàn)為智能變電站的一次主接線圖，可供監(jiān)控后臺直接讀取畫面。

(3)Communication部分配置。工程實(shí)際物理通信子網(wǎng)的映射。主要包括 MMS網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)和SV網(wǎng)。

1)MMS網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)類型為8－MMS，主要包括站控層IP的配置，IP地址可以由集成商統(tǒng)一分配，IP地址后2位可按順序依次遞增，也可以和IED名字中的裝置順序位綁定，對于站控層GOOSE可以添加到MMS網(wǎng)的GSE下面。

2)GOOSE網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)類型為IEC GOOSE，主要包括所有IED GOOSE控制塊的通信參數(shù)配置。具體為App Id、mac地址、優(yōu)先級、Vlan等。IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 GOOSE的 App Id范圍為 0x0000～0x3fff。mac地址范圍為01－0C－CD－01－00－00～01－0C－CD－01－01－FF。App Id可以考慮與mac地址的后2位關(guān)聯(lián)。AppId和mac地址均由系統(tǒng)集成商統(tǒng)一分配以保證唯一性。

3)SV網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)類型為IECSV，主要包括所有IED GOOSE控制塊的通信參數(shù)配置。通信參數(shù)同GOOSE配置。IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定SV的App Id范圍為0x4000～0x7fff。mac地址范圍為01－0C－CD－04－00－00～01－0C－CD－04－01－FF。App Id可以考慮與mac地址的后3位關(guān)聯(lián)。App Id和mac地址也是均由系統(tǒng)集成商統(tǒng)一分配以保證唯一性。

(4)IED部分配置。首先要進(jìn)行各導(dǎo)入ICD文件的描述實(shí)例化工作，即根據(jù)虛端子圖，將各ICD文本中G1訪問點(diǎn)下的GOOSE輸入和輸出部分的dodesc修改為工程的實(shí)際描述，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是方便虛端子連線，降低出錯(cuò)率。同時(shí)修改由過程層映射到間隔層的S1訪問點(diǎn)下的GOOSE開入部分的dodesc，保證上送監(jiān)控后臺的信息與工程實(shí)際一致性。其次，進(jìn)行SV連線和GOOSE連線工作。該項(xiàng)工作主要根據(jù)工程的虛端子圖來完成，工作量比較大，是整個(gè)SCD文件的核心部分，間隔層裝置的SV和GOOSE通信都由連線決定。間隔層裝置之間的互操作也靠連線來完成，所以，應(yīng)要求集成商工程人員認(rèn)真細(xì)心，保證每條連線的正確性。

2．3 測試項(xiàng)目

(1)單裝置保護(hù)功能邏輯檢驗(yàn)。應(yīng)參照Q/GDW 441—2010《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》和工程技術(shù)協(xié)議的要求，完成單裝置的保護(hù)功能配置和邏輯檢驗(yàn)，在聯(lián)調(diào)環(huán)境未搭建好之前，可直接采用數(shù)字化測試儀來完成。

(2)各間隔層裝置的互操作測試和間隔層、過程層裝置通信的系統(tǒng)測試。主要考核各間隔層裝置之間的失靈配合等。間隔層和過程層采用光纖網(wǎng)絡(luò)通信，具體通信過程可以由網(wǎng)絡(luò)分析儀和錄波器查看，驗(yàn)證GOOSE數(shù)據(jù)和SV數(shù)據(jù)的正確性。

(3)智能終端GOOSE、合并單元SV性能測試。主要包括智能終端的GOOSE跳閘時(shí)間測試和合并單元的SV通道額定延時(shí)測試、均勻性和連續(xù)性及精度測試。智能終端的GOOSE跳閘時(shí)間測試和合并單元性能測試均可采用數(shù)字化測試儀完成。

(4)站控層MMS信息服務(wù)傳輸測試和“五防”、順控測試。主要進(jìn)行通信對點(diǎn)和根據(jù)工程實(shí)際的“五防”聯(lián)鎖規(guī)則及順控操作票完成跨間隔聯(lián)鎖互鎖、順控操作測試。

(5)過程層裝置異常、及各層裝置檢修配合測試。各過程層裝置網(wǎng)絡(luò)斷鏈、GOOSE異常、SV異常、GOOSE、SV和裝置內(nèi)部配置不一致、SV失步、SV丟幀等考核對間隔層裝置的影響。間隔層裝置、過程層裝置、站控層檢修配合測試參照IEC 61850《工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型》完成。

3 結(jié)束語

智能變電站技術(shù)已經(jīng)由理論研究階段進(jìn)入到工程應(yīng)用階段，傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站使用GOOSE方式進(jìn)行裝置間信息交互、跳合閘出口，使用SV方式代替了原先裝置的交流回路。傳統(tǒng)的電纜硬接線被網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)所取代，大量的接線布線任務(wù)轉(zhuǎn)移到

SCD文件虛端子連線配置上來，且有必要將各廠家裝置進(jìn)行互聯(lián)，這就要求工程投運(yùn)之前由集成商協(xié)調(diào)各廠家按照工程實(shí)際進(jìn)行聯(lián)調(diào)測試，把問題暴露在投運(yùn)之前。在聯(lián)調(diào)實(shí)踐和采納目前各智能變電站聯(lián)調(diào)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了聯(lián)調(diào)測試的特點(diǎn)、項(xiàng)目及方法，詳細(xì)討論了聯(lián)調(diào)流程及SCD文件的配置。

［1］高亞棟，朱炳銓，李慧，等．?dāng)?shù)字化變電站的“虛端子”設(shè)計(jì)方法應(yīng)用研究［J］．電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011(5):120－123．