摘要：本文根据标识实施过程中存在的问题，提出一种新型技术，使用“主体链路全自动化，辅助链路半自动化”的自动标识方式，搭建智能变电站过程层物理光纤路由拓扑图，同时提出一体化制作工序与简易编号法，实现一体化标识。将设计人员、运维人员的工作重心转移到光纤连接整体规划的工作中来，最大程度上减少人为责任的失误，有效改善设计、验收及运维的质量，提高工作效率。
关键词：智能变电站；光纤回路；一体化光纤标识；图形化
引言
智能变电站中光纤链路是实现站控层及过程层“二次回路”的载体，承担着智能变电站中模拟量、开关量、装置告警等重要信息的传递。与此同时，光纤链路的标识作为现场工作人员查看及验证链路的第一手资料，对现场工作有着十分重要的意义。
目前标识的实施分为五大环节，设计、制作、设置、验收、维护。为保证每一环节的准确性，需要大量的人力，花费极大的时间成本。然而，现场标识仍不可避免的存在“三高”的问题：1）出错率高。以 220kV变电站为例，根据变电规模与间隔数量的不同，涉及传输的二次信号 数量在几万至十万不等。光纤链路数量大，增加设计、施工难度，伴随着出错率高。2）安全风险高。光纤链路的标识作为现场第一手资料，错误的标识可直接导致运维过程的误拔插行为，装置闭锁甚至保护拒动误动，给检修维护工作带来大量安全隐患。3）修护门槛高。在面对技改新建工作的大量更改与增补标识，或面对标识格式批量更改统一工作时，实施难度大。本文针对以上问题，进行讨论。
1、物理光纤路由拓扑图
对于标识实施的第一大环节：设计，本文提出核心内容——智能变电站过程层物理光纤路由拓扑图，其对数据处理的原则：“主体链路全自动化，辅助链路半自动化”，分为三板块：1）SCD提取识别模块；2）自动增设光纤路径模块；3）光纤链路自动效验生成模块。以下具体说明：
1.1 SCD提取识别模块
智能变电站中全站配置文件SCD(substation configuration description)变电站配置描述文，包含了智能设备IED信息交互链路情况。
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图 1 全站配置文件SCD示意图
在实现过程中提取出IED信息，分析GOOSE和采样SV接收访问点的物理端，将IED虚回路与实体光纤的关联信息。
图 2 SCD提取示意图.png)
1.2 自动增设光纤链路途径模块
目前，智能站分为直采直跳、直采网跳、模采网跳等几种组网方式，不同的组网对应不同的光纤链路信息，比如GOOSE信息使用直跳方式时，装置间传递为光纤直连，而网跳方式则经过交换机。本技术将不同组网方式下的链路信息模块化，存储于光纤链路设备库，当完成SCD信息提取后，再根据工程实际情况，选择光纤链路设备库中对应的组网方式，自动增设光纤链路途径的法兰盘、终端盒、交换机等设备，完成主体链路全自动化生成光纤路由拓扑图。.png)
表 1 光纤链路设备库.png)
同时，开放模块增补窗口，面对SCD中未能涉及的信息，比如级联、光对时、电子式互感器采集器至合并单元等，设计非SCD链路数据库。工程实践中可根据实际情况进行批量的智能增补，人工辅助添加端口定义，而非链路实际设置，完成辅助链路半自动化生成。
图 3 光纤路由拓扑图
1.3 光纤链路自动效验生成模块
本模块分成光纤链路自动效验生成与自动标识。
1.3.1 光纤链路自动效验生成。
自动增设光纤链路途径模块中生成的端口接线，可能存在一定的矛盾点与缺失点。针对矛盾点，使用接入光纤唯一性原则进行比对分析，快速判断端口的接入的矛盾点，标识告警，提醒设计人员。针对缺失点，智能预判端口设计缺失。比如，在SCD提取模块中本端口有数据通过，如果本端口缺失外部光纤设计，将对此端口进行标识告警，提醒设计人员增补。又比如，电压级联口，这种需要根据变电站实际情况的进行判断，设计人员可对此端口标识告警增补或屏蔽。
1.3.2光纤链路自动标识
完成光纤路由拓扑图后，提取出装置、端口信息，再依据标识规范专家库，自动生成格式统一、尺寸一致的一体式制作文件。同时，可依据实际需要进行标识特殊化处理，比如二维码、条形码、特殊符号等元素。
2、一体化自动制作工序
对于标识实施的第二大环节：制作，本文分成三个难点类型，1）光纤标识；2）法兰盘端口标识；3）交换机端口标识。光缆标识光纤路由拓扑图生成的同时，生成一体化打印文件。此文件相对于光纤拓扑图，更专注于与打印设备的对接，将标识制作的过程实现100%自动化，完全抛开人工干预。而要实现此点，需要面对不同的打印设备。
光纤标识，本文以brother经典款标识打印机为例。此打印机可以与Excel表格直接连接，称之为“数据库”菜单。为实现光纤路由拓扑图实例化标识，在提取光纤路由拓扑图中也就2.3.2提到的生成方法，生成完全符合“数据库”的格式，并进行分列表保存，比如屏、装置等为单位，方便现场人员现场粘贴。“数据库”的整个打印过程完全仅需要人工对一体化打印文件进行链接，其余工作完全由打印机完成。
法兰盘端口标识，提取光纤路由拓扑图的法兰盘、屏柜两大的端口属性，整合对端第一级设备，生成与法兰盘同尺寸的标示表格大小。通常是对A4剪切打印，生成普通Excel即可。
交换机端口标识，提取信息方式与生成打印格式的过程与法兰盘端口类似。不同之处在与交换机端口标识面对的是具体的保护测控等IED设备，还需增加灯光显示属性，告知运维人员指示灯正确状态。同时，在1.3.1中可与vlan划分表进行有机结合，实现正反向生成机制，简单来说，可通过完善光纤路由拓扑的过程中同步进行智能vlan划分，完成光纤路由拓扑后导出vlan划分表；当然也可在本站有特殊要求的情况下，将事先制作好的vlan表让程序读取，强制划分交换机处的光纤路由拓扑。
3、简易编号法
标识自动生成后，现场设置与验收作为最后两道关卡，其中光纤标识出错率居高不下。究其原因有两点，一是数量巨大，二是识别困难。后者识别困难，主要是标识内容多，现场人员需要耗费大量时间在识别手中准备设置的标识。
本文提到的技术通过简易编号验收法，在保留原有标识信息的基础上增加简易编号，这样可以极大地减少此困难。人工进行光纤标识设计时，因为量大无法对光纤标识进行唯一性的编号，而本文提到的技术，因为贯穿整个设计过程，实现唯一性编号非常容易。在不需要人工干预的情况下一键式生成唯一性编号，比如使用“柜体+编号”，现场人员识别的信息将大大减少，降低识别出错率从而提高标识设置效率与验收效率。
4、总结
本文针对标识实施的五大环节，提出一种新型智能变电站过程层物理光纤路由拓扑及一体化标识技术，利用全站配置文件包含IED信息的这一大特点，完成二次系统光纤回路智能设计，具备自动生成、自动效验、VLAN划分等高级应用。同时，改变传统的工作模式，将设计环节链路可视化、模块化，打通通工程实践需求，直接从设计资料中生成与现场匹配的标识、端口信息图等，取消人为参与的二次设计制作过程。
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作者简介：
张建行（1990-），男，本科，工程师，从事继电保护安装、调试、维护工作。
论文作者: 张建行, 黄照厅,,王磊, 陈相吉, 张礼波
论文发表刊物:《中国电业》2019年第20期
论文发表时间:2020/4/7
标签：光纤论文; 标识论文; 链路论文; 变电站论文; 端口论文; 路由论文; 智能论文; 《中国电业》2019年第20期论文;