摘要：智能变电站中二次回路是重要的内容之一，因为变电站二次回路要落实数据测量、监控、调节等保护功能，所涉及的电气设备较为复杂，给日常维护和检修带来一定困难。因此基于IEC61850协议标准，设计了一种高效、稳定的变电站二次回路信息处理方法，并对二次回路可视化的设计与实现进行研究。
关键词：智能变电站；二次回路；高可视化；平台设计
1智能变电站二次回路可视化的基础
通常情况下，智能变电站主要以“三层两网”结构为前提，我们所叙述的所谓的“三层两网”结构是指广电互感器、合并单元、智能终端、集成化的组合电器，以及以IEC61850标准作为基础的通信网络，通过这一结构进行数字信息的有效收集，实现对相关数据信息网络化的传递，实现对模型建设系统的标准化组建，实现对操作系统的智能化控制。与常规变电站相比，智能变电站呈现以下方面的特点：第一，建设过程中所需要的场地比较小，有效利用预制二次仓模块设计，可以实现一次设备与二次设备的集成化处理；第二，在数据收集与传输的过程中可以实现电子化与智能化，有效的利用光纤实现对电缆的替代；第三，在系统运行过程中保护功能装置与出口装置实现了对出口硬压板装置的有效替代，进而使得二次回路可以实现虚拟化；第四，为了有效防止人工操作出现误差，在后台的操作控制上实现了智能化，顺空自动化技术得到有效应用。智能变电站的结构组成具有自身的特点，这使得系统运行过程中维护工作开展的重点将转移到对光电设备以及智能化通信系统的有效监控与管理，应该积极有效地进行组合电器性能的巡检与维护工作，实现对保护装置与后台控制的时效性维护。
2智能变电站二次回路高可视化平台设计
2.1硬件装置模块设计
数字保护装置技术装置包含液晶显示器和键盘等人机交互接口，智能变电站二次回路可视化设计的根本目的，就是可以让运维人员通过显示设备，了解电力系统的故障参数、继电保护数值、保护动作行为等信息，通过专用接口传送到计算机网络，实现对变电站运行状态和运行参数的采集和监测。装置传输接口的设计，均采用插件模式，根据实际需求进行配置，可适用于不同外界设备的接口需要。输入/输出接口可支持硬件打标功能，实现转发延时的测量工作。本次设计采用的硬件可视化装置为标准21.5 in显示屏，分辨率最大支持1920x1200、采用4U高机箱，并配置4核心处理器，主频≥1.8 GHz，提供2个2.0 USB接口和高清视频接口。前面板配有液晶显示器、键盘、指示灯和调试接口等。其中数字模拟量接口可支持IEC61850－9－2LE接收，模拟量容量支持合并单元台数16台，SMV采样组合后＞128路通道。装置外观与现有智能变电站保护装置基本相同。可直观展现变电站设备的采集数据，包含：电压、电流、负荷曲线及风险状态等内容。电力系统要遵循高效、可靠、安全、经济的运行原则，就需要对系统内的各个设备运行状况进行实时监控，传统变电站由于远程监控功能不完善，一些遥测参数无法及时送达调度中心，使传统变电站在快速响应和应急处理方面存在劣势，无法进行实时控制，严重阻碍了现代电力系统安全稳定的运行。智能变电站借助互联网通信系统的优势，有效地提升了电力系统运行管理水平。智能变电站二次回路装置对可靠性和稳定性具有较高要求，该装置依据保护装置标准进行设计和测试，装置内部采用可靠性要求较高，该装置按保护装置同等标准来设计、试验和检测。装置内部采用硬件自动冗余与热备，所有数据信息在冗余硬件中相互镜像，并对互联装置进行透明和共享，从而提升可靠性和稳定性。
2.2 SCD文件管理可视化
SCD文件是一种能够描述智能变电站系统配置文件，其主要功能是对站内IED基础配置信息和参数、多种IED之间的通信交互规范配置以及变电站的结构配置信息等进行描述。SCD文件作为变电站重要信息的统一数据来源，其规范有效的管理十分重要。采用SCD文件的变电站二次回路监测实际上是对二次回路进行管理，而SCD文件的有效管理则是提升二次回路监控的有效手段。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对智能变电站二次回路SCD文件的解析能够生成IED之间的交互网络连接图以及虚拟端子回路逻辑连接图，而SCD文件管理的可视化可将这些IED交互信息及虚拟端子等变成可见且能够被识别和管理，从而能够清晰展示智能变电站二次回路多种设备的组网形式以及对应的数据交换方式。SCD文件可视化以视频检测和增强现实技术作为基础，结合SCD文件的特征信息和数据支撑，在虚拟对象控制模块作用下来实现SCD文件的虚拟展示和交互，设计的SCD文件可视化管理架构如图3所示。在SCD文件可视化管理实现方法中，最为关键的核心技术是SCD静态文件的一致性管理以及动态CRC的校验。对于SCD静态文件的一致性管理来说，主要的功能是对智能变电站二次回路的不同虚拟端子进行连接并比较分析，分析的结果采用图形化的形式进行展示，且不同虚拟端子之间的差异性可在图形化界面用不同的颜色进行标识和区别。SCD文件图形化展示的实现是采用基于C++动态编程的SVG语言进行描述，能够图形化展示和存储SCD文件中的智能变电站描述、多种IED描述以及多通信系统描述等元素，从而能够实现SCD文件的可视化管理。二次回路描述可以显示不同电压等级的二次设备、输电线路等，设备位置、间隔及电压等级等可标注在设备附近。电子互感器等IED能够显示各自的图形，且其GOOSE及采样值控制模块的配置也可图形化显示。
2.3虚实回路设计
IED设备匹配了对应的物理模型文件，通过配置工具解析物理模型文件信息，在可视化的物理模型中配置IED间的光纤连接。设备的模型文件中包含了ICD文件，利用配置工具解析、展示ICD文件信息，通过拖放操作关联装置的内部信号和外部信号，完成虚回路配置。配置完成后可在同一副图中展示IED的虚回路、实回路信息，黄色粗线表示光纤，细线表示两设备间的虚端子连接，点击某一虚端子连接可查看其对应的实回路
2.5可视化展示
将智能变电站的二次设备上的物理链路端口按信号传输的方向分为发送端和接收端，其中，数据发送端按信号来源可再分为多个。智能变电站的开关量信号或者交流采样信号总是从发送端输往信号接收端，控制命令或者跳闸命令也是从信号的发出端输往命令的接收端，也就是说，在二次回路中输送的信号都是有一定的流向。二次系统内部通过发布—订阅数据间的映射关系，构成了二次回路里的虚拟导线。虚拟导线这种概念是为了便于理解而设定的，对应着常规变电站的二次回路电缆。因此，为了展示这种设备间的连接关系，可以采用一根有向箭头从输出信号端指向输入信号端。最终可以用一个包含二次设备及其输入输出端和ＳＶ与ＧＯＯＳＥ信号的连接关系图。将可视化的展示分为以下三个步骤。１）导入变电站ＳＣＤ文件并解析，获得每个装置的相应通讯参数及相应虚端子信息，分析二次设备的内部订阅数据和外部装置发布数据之间的映射关系，以此建立回路连接模型及数据映射模型；２）设计好界面的布局模式，完成每个设备、二次回路连线和ＳＶ接收压板等各个元素的图形样式的绘制；３）最后把各个元素的图形样式和数据连接模型结合起来，在适当的位置上最终生成二次回路展示画面。
结语
综上所述，二次回路作为变电站主要组成部分，是电力系统安全、经济、稳定运行的重要保障。因此，设计研发一种高可靠性二次回路可视化系统，可有效监测变电站运行状态，及时对故障设备进行风险预警，从而提升电力企业的经济效益。
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论文作者:谢永祥,庄博明
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/6
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