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摘要：通过对智能变电站配置信息全生命周期管理的重要性和技术方案进行了研究，针对现有技术框架呈现的不足，提出可靠的解决途径。智能变电站配置信息与变电站的安全可靠运行休戚相关，此项研究要持续研究，不断做出成果，为我国的智能变电站的提高发展贡献力量。
关键词：智能变电站配置信息；生命周期；管理
前言：本文将主要分析智能变电站中配置信息的管理工作，通过从生命周期管理的简要论述出发，立足智能变电站技术发展现状，综合管理人员多年的管理经验，提出解决方案。
1简述全生命周期管理
所谓的全生命周期管理具体来说指的就是以项目全部的生命周期为时间段，全程管理其内部每一个阶段中的具体活动，重点在于全程管理。在智能变电站中对配置信息进行全生命周期管理工具，对设计阶段、配置阶段、实施极端以及运行阶段这四大阶段实施循环管理，同时对智能变电站的后期改建和扩建等进行循环管理。智能变电站在其整个生命周期内将进行多次扩建，SCD文件也相应经历多次版本变更。如图1
2智能变电站技术发展现状与瓶颈
2.1智能变电站的技术发展现状
智能变电站表面上看就是通信的光缆替代了原来常规变电站的电缆，光缆里面的数字报文替代了电缆中模拟量的电信号，而过程层设备合并单元实现常规互感器的模数转换、智能终端实现常规开关的智能控制。但智能变电站和常规变电站的核心差异体现在站内通信的标准体系，常规变电站的通信建立在IEC61870-5-103基础上，而智能变电站的通信基于IEC61850标准，IEC61850参考和吸收了已有的许多相关标准，其中主要包括IEC870-5-101、IEC870-5-103、UCA2.0和MMS[1]。为保证报文传输的实时性和可靠性，智能变电站的二次系统多采用“三层两网”结构，过程层网络和站控层网络相互隔离。这种组网方式下，能够进行有效的信息分类和隔离，但产生多个独立的信息传递网络，导致接线复杂，降低网络设备的可靠性，增加网络的运维工作量。
2.2智能变电站发展遭遇的瓶颈
智能变电站要求运维工程师在专业电力系统知识技能基础上，掌握更多网络知识。IEC61850面向功能，把智能设备抽象为模型，在设计阶段二次智能设备关联时采用虚端子链接虚回路，晦涩难以理解，用可扩展标记语言编写的变电站配置描述文件,（ ，SCD)不如常规变电站主接线电气设计图直观易懂，这些都给设计、建设、运维工作方式都带来很大的变化。新一代智能变电站试点工程采用标准配送式建设模式，全面整合站内房间布置形式，将站内所有建筑物整合为若干个单元二次设备舱。其具有占地面积少、建筑外形简洁、移动运输便利、安装就位快捷、工程造价经济等优点。但安装就位后的设备舱连接方式仍较为复杂，设备调试方式沿用传统模式，造成在现场安装后工作量依然很大，需要一种可靠、快捷标准化的接线和自主化的调试手段，更有效地优化站内的施工方式、缩减站内调试工期。而且现在设备舱普遍采用钢结构，此种材料适应性不强，其材质与一次设备外壳属于同类，寿命和一次设备正常工作的使用年限相近，且因各地环境的差异，长期暴露在户外，不能完全适应于各种恶劣气候条件下严酷的工作环境。由于一、二次设备没有同时智能化，不能无缝对接，使得设备的运行维护工作缺乏有力支撑。而且保护控制装置未能充分利用站内的信息共享，使得综合分析决策和自动协同控制不能实现。
3智能变电站IED即插即用（PNP）整体方案
智能变电站IED即插即用技术，是使IED在变电站内能够简化安装、自动配置、快速投入使用的技术。智能变电站全生命周期不同阶段，对IED满足即插即用有着不同的要求：在设计阶段，IED即插即用主要体现在设计单位对于IED信号的快速、可靠设计；在建设阶段，体现在IED之间快速的通信连接和调试校验；在运行维护阶段，体现在IED快速的备份、升级和替换。为了实现智能变电站全生命周期内的IED即插即用，就需要实现智能变电站设计阶段、调试阶段、运行维护阶段的IED即插即用。任意阶段即插即用总体的要求是一致的，即降低智能变电站技术条件下通信设计和IED调试的复杂程度和操作门槛，使智能变电站IED可以快速投入使用。这要求智能变电站IED在即插即用技术上实现2个方面的支撑：IED的功能完备和通信回路标准化，即IED功能完备性和外回路一致性。通信回路标准化是即插即用的基础，IED功能完备是即插即用的保证。为了实现上述2个方面的技术支撑，分别针对智能变电站全生命周期各个阶段设计即插即用的具体实现方案。本文方案的技术路线是IED之间通信的接口标准化，利用智能设备和辅助软件实现IED即插即用功能。方案创新采用以下技术：从虚端子无序排布，到虚端子和数据集标准化设计；从IED间信号一一匹配，到IED标准化通信调试；从通信参数依赖变电站配置描述（SCD）文件，到实现IEC61850通信参数快速配置；最终完成完整的IED即插即用方案。即插即用整体方案如图2所示。
4 SCD文件的变更控制
对文件实施变更控制是为了在对其修改的过程中保证其安全性、完整性和一致性。
4.1基于角色的安全性控制
SCD文件基于XML.Schema,采用结构化描述方式，对间隔、LED、逻辑设备（LD）、逻辑节点（LN）、数据集、控制块等进行描述。应采用基于角色（role-based）的结构化安全访问控制技术。技术实现步骤如下：
步骤1：首先定义配置权限矩阵。根据SCD文件的结构化特点，利用二维矩阵定义配置权限。权限矩阵的水平方向为变电站间隔，垂直方向为数据流。智能变电站中需要配置的数据流主要有3类。其中，垂直数据流包括间隔层LED和过程层LED间的GOOSE和采样值（SV）信息；水平数据流包括跨间隔的GOOSE联闭锁等信息;MMS数据流包括间隔层与站控层所交换的信息。
步骤2：然后定义“角色-权限”矩阵。一个角色可以赋予多个权限。
步骤3：向系统配置人员赋予角色。这样，系统配置人员就获得了相应的配置权限权限。矩阵的定义充分利用了文件的结构化特点及其语义推理能力；需要结合IEC61850标准及变电站运行维护规程。设置角色权限矩阵以及权限继承关系，这些都需要在实践中积累和完善：配置人员可以被动态赋予或撤销某个角色。
4.2 SCD文件的完整性控制技术
现有系统配置工具仅在导入IED能力描述（ICD）文件和导出IED实力配置（CID）文件这两个断面进行一定的完整性检查，属于静态完整性检查。对于一个复杂的工程，系统配置时间较长，应支持配置过程中的完整性检查，即动态完整性检查。为此，需定义、完善SCD文件的完整性约束规则，并通过添加、删除、修改等触发器实现完整性控制。如此可保证在增加IED、删除数据集等操作时SCD文件的完整性。
4.3 SCD文件的一致性控制技术
SCD文件中包含了彼此深度耦合的电气拓扑、功能拓扑、通信拓扑等配置信息，对配置信息的修改应事先原子化操作。为此需提供事务处理机制，将一组SCD修改命令定义为原子操作，确保SCD文件始终能行一个一致性状态进入另一个一致性状态，不会停留在中间态。对于SCD文件操作过程中出现的异常，一致性控制技术应保证撤销事务，并回滚到上一个一致性状态。
5结束语：目前，变电站已实现了运营数据实时数据采集、分析、处理过程的自动化、智能化。但对于智能化化变电站来说，最大的特点应该是整个系统的智能化，而不仅仅是运行过程。变电站从选址、设计、建设到投入运行的整个过程都要实现数字化是变电智能化的终极目标。
参考文献：
[1]高东学,智全中,朱丽均,等.智能变电站保护配置方案研究[J].电力系统保护与控制,2012,40(1):68-71.
[2]高吉普,张沛超,何旭,等.智能变电站保护系统可靠性的自动分析方法[J].电力系统保护与控制,2014,42(15):107-112.
[3]丁毅,陈福锋,张云,等.基于背板总线的站域保护控制装置设计[J].电力系统自动化,2014,38(24):102-107.
论文作者:周煜,刘磊
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/14
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