朱辰 王賢 周立軍 曹濤

摘要：變電站二次系統(tǒng)由二次設備及設備間的二次回路構成，本文首先針對二次回路全景模型的國內外研究現(xiàn)狀進行了論述，之后根據(jù)其技術原理提出了相應的技術方案，并在文中對本方案的創(chuàng)新點進行了歸納總結，期望可以提出更合理的二次回路全景模型設計流程。

關鍵詞：二次回路;全景模型;設計流程

1國內外研究現(xiàn)狀

從2005年開始，智能變電站的新技術、國際標準、電力企業(yè)標準以及電力行業(yè)標準，都在全面發(fā)展。

1.1國外研究現(xiàn)狀

IEC 61850-6標準定義了智能變電站邏輯回路的建模標準，SCD文件是二次系統(tǒng)邏輯回路的模型表達，通過SCD文件完成二次系統(tǒng)邏輯回路設計，根據(jù)SCD文件完成二次系統(tǒng)邏輯回路配置。目前國外研究機構和設備制造商，主要技術、規(guī)范和工具集中于邏輯回路方面，智能變電站物理回路模型尚無相關標準規(guī)范，設計單位依然通過光纜聯(lián)系圖表達物理回路設計，工程實施單位根據(jù)光纜聯(lián)系圖完成二次系統(tǒng)物理回路的施工。在物理回路的建模技術、物理回路設計流程、物理回路模型文件逆向解析方面，研究水平仍處于起步階段。

1.2國內研究現(xiàn)狀

山東電力工程咨詢院提出的基于智能裝置物理端口建模的智能變電站通信設計方法，通過將智能裝置物理網(wǎng)絡端口建模和繪制AutoCAD 圖形方式，將交換機與智能裝置間的物理和邏輯的連接關系建立起來，為繪制物理回路圖形提出物理回路模型的初步設想，未提出物理回路模型文件的概念。模型中僅涉及了IED之間的物理回路，缺少屏柜、裝置、光纖配線架（ODF）、交換機等物理設備的對象模型和連接關系，信息量嚴重不足。

2技術原理

本項目依托現(xiàn)行規(guī)程、規(guī)范及國際標準，充分借鑒虛端子回路的連接配置方法及工程實施流程，總結以往工程經(jīng)驗和相關行業(yè)的有益經(jīng)驗，緊密結合國內智能變電站的建設和運行特點，對物理端口和回路建模，以及設計流程和逆向解析方法進行深入研究，最終通過確立規(guī)范和新軟件系統(tǒng)的研發(fā)引入實現(xiàn)對現(xiàn)存問題的整體解決。

2.1方案思路介紹

在邏輯回路方面，有兩個重要的文件，包括智能裝置功能配置描述文件ICD（IED configuration description）和變電站配置（邏輯回路）描述文件SCD（substaiton configuration description）;同樣的在物理回路方面，也提出兩個相應的文件，包括智能裝置硬件配置描述文件IPCD（IED physical configuration description）和變電站物理回路配置文件SPCD（substaiton physical configuration description）。

根據(jù)國家電網(wǎng)公司頒布的《IEC61850工程繼電保護應用模型》（Q/GDW 396-2012）、《330kV～750kV智能變電站設計規(guī)范》（Q/GDW 394-2009）、《智能變電站繼電保護技術規(guī)范》（Q/GDW 441-2010）等標準中規(guī)定的內容，以及IEC61850-6的SCL配置語言，語法符合Schema校驗，為不同集成廠商的SCD文件可以導入本圖形化系統(tǒng)展示奠定了配置基礎。

通過研究變電站內的二次回路全景模型的建模方法以及建模流程，開發(fā)二次回路全景模型配置工具;通過研究二次回路全景模型的逆向解析技術和“虛實對應”技術，開發(fā)二次回路全景模型圖形化展示工具，實現(xiàn)智能變電站二次回路系統(tǒng)從圖形化配置到展示的自動化設計。

根據(jù)上述內容，我們需要研究并解決四個方面的問題：

（1）研究二次回路全景模型的建模方法

（2）研究二次回路全景模型設計流程

（3）研究二次回路全景模型的逆向解析及“虛實對應”技術

（4）開發(fā)二次回路全景模型配置及可視化工具

2.2主要技術內容

2.2.1研究二次回路全景模型的建模方法

現(xiàn)階段的SCD文件中只包括了邏輯回路信息，在Q/GDW1396-2012規(guī)范中雖然定義了物理端口，但是不全面，僅僅是裝置的物理端口信息，不包括裝置的連接關系，也不包括一些非智能設備如ODF和交換機，因此本項目需要重新針對物理回路的建模進行系統(tǒng)的研究。

項目提出的二次回路全景模型包括邏輯回路模型和物理回路模型。研究通過軟件的方式，自動在虛端子連線中增加接收側的物理端口，應避免人工填寫，減輕設計人員的工作量。

物理回路方面遵循當前國內邏輯回路的建模的規(guī)范和原則，將重點研究通過XML語言的方式完成對物理設備的端口和物理回路的建模研究，其主要研究內容有以下方面：

（1）物理模型文件內容的研究

（2）物理模型文件獨立性研究

（3）物理回路存儲方式的研究

（4）物理回路模型描述語言的研究

2.2.2研究二次回路全景模型設計流程

二次回路全景模型設計流程包括兩部分：包含邏輯回路的SCD設計流程和包含物理回路的SPCD的設計流程，SCD配置方面重點研究SCD增加端口的配置過程。SPCD的設計流程參考SCD的設計流程，設備廠商提供IPCD文件，設計人員通過全景模型配置及可視化工具配置SPCD文件。

2.2.3研究二次回路全景模型的逆向解析及“虛實對應”技術

二次回路全景模型的配置文件包括SCD和SPCD文件，SCD文件的解析可以通過表格方式和圖形方式實現(xiàn)，且現(xiàn)在已經(jīng)進行了較多的研究。而對SPCD文件而言，也同樣存在解析的問題，這里的解析主要通過圖形的方式進行。

本項目將同時針對SCD和SPCD文件進行解析，即對全景模型文件進行解析，目的在于通過圖形分層展示站內小室、屏柜、裝置、光纜等信息，并通過點擊光纜中纖芯獲取相應的邏輯回路信息（即由實到虛），通過邏輯回路可以獲取物理連接關系（即由虛到實），通過物理回路和邏輯回路的“虛實對應”技術，將SPCD和SCD文件進行融合關聯(lián)，可實現(xiàn)虛實結合展示，信息綜合全面，簡潔直觀、便于理解。

2.2.4開發(fā)二次回路全景模型配置及可視化工具

開發(fā)二次回路全景模型配置及可視化工具，應支持ICD文件的導入，支持IPCD文件的導入，支持物理回路的連接配置，支持邏輯回路的配置，支持輸出SCD和SPCD文件，支持SCD和SPCD的文件關聯(lián)解析，支持“虛實對應”展示，即通過物理回路查詢邏輯回路，或者通過邏輯回路查詢物理回路。

3二次回路全景模型設計流程

智能變電站二次系統(tǒng)邏輯回路配置過程：設備廠商通過IED配置工具生成ICD文件，設計人員收集ICD文件后由系統(tǒng)配置工具配置生成SCD文件，通過SCD文件即可展示全站二次設備的通訊參數(shù)及虛擬連線關系，系統(tǒng)配置完成后，由設備廠商通過IED配置工具導出IED實例配置（CID）文件下載至裝置中，調試人員進行現(xiàn)場調試。

物理回路的建模方法也將參照邏輯回路的建模方法，設備廠商設計人員通過配置工具配置裝置物理端口自描述文件（IPCD），對IED設備中的裝置板卡和物理端口進行描述;設計人員將IPCD文件實例化成屏柜模型，再設計屏柜間的光纜連接和裝置間的光纖連接，完成全站物理回路配置文件（SPCD）設計;設計人員可通過裝置能力自描述文件（ICD）完成全站的SCD文件設計，并在SCD文件自動標注物理端口信息，并通過配置工具進行光纜連接后，形成描述物理端口和回路的SPCD文件，圖1為二次回路全景模型設計流程。

4結束語

綜上所述，本文主要對二次回路全景模型的國內外現(xiàn)狀進行了分析，并根據(jù)二次回路全景模型技術原理提出了全新的二次回路全景模型設計流程，為后續(xù)的建模工作提供了良好的框架基礎。

參考文獻：

[1]劉東勇.核電二次回路系統(tǒng)建模與仿真研究[D].