摘要：坚强智能电网的建设是目前全球电力行业都广泛关注的一个课题，而智能变电站作为智能电网“电力流、信息流、业务流”三流汇集相交点，担负着电能传输和分配的监测、控制、管理的任务，是建设蓝图中变电环节的重要建设目标。本文浅析智能变电站二次回路可视化实现方法研究。
关键词：智能变电站；二次回路；可视化
1智能与综合自动化变电站二次回路区别
1.1设备间信息传递原理不同
变电站电气二次回路主要实现测量、监视、控制、调节、保护等功能。综合自动化变电站各设备通过电缆电气联系实现各项功能。智能变电站基于IEC61850标准，各设备通过网络传递所需信息，实现各项功能。
1.2图纸表达方式不同
变电站电气二次回路图纸一般包含电流、电压二次回路图，控制回路图，端子排图，装置原理图等。综合自动化变电站各二次设备如端子、继电器、压板、转换开关、辅助接点等在回路中功能、联接等信息在图纸中直观、明确，运行、检修人员可以直接查找所需信息。智能变电站二次回路功能依靠通信网络传递信息实现，图纸中一般包含虚端子对应表、设备网络图等，但其具体功能实现、联系方式等很不直观。运行、检修人员无法仅通过图纸就能直观、明了地查阅二次回路及其逻辑关系。
1.3运行、检修方式不同
智能变电站建设施工时，需要将各类设备的ICD（模型文件）导入组态工具，设置通信参数、虚端子连线，形成SCD，调试人员根据SCD文件进行装置配置、调试工作。运行、检修时根据SCD文件、图纸等资料确认设备功能、检修范围及安全措施。综合自动化变电站仅需依据图纸进行施工调试，运行和检修中毋需全站系统配置SCD。
2智能变电站的二次回路
2.1智能变电站
智能变电站普遍采用“三层两网”的结构，将网络化的二次设备分为过程层、间隔层和站控层。其中的过程层采用点对点或者采用交换机的网络通信方式取代了大量的二次连接电缆，并通过这种方式传输采样值和面向通用对象变电站事件，实现采样信号和开关量输入／输出信号的传递。间隔层一般包含有继电保护装置、系统测控装置、故障录波装置等二次设备，继电保护与智能终端采用GOOSEＥ点对点方式连接，保护间的联闭锁信息、失灵启动等信息采用GOOSE组网传输取代硬连线，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能。站控层包含自动化系统、站域控制系统、通信系统、对时系统等子系统，实现了面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能，它的功能能够高度集成在一台计算机或嵌入式装置中。在实际应用中，智能变电站是建立在IEC61850通信标准基础上的一种设施，可以实现设备信息共享以及相互操作。作为一种电力公司的运行工具，智能变电站依靠数字化、网络自动化等技术手段来实现其应用功能，这也是科学技术发展的必然。例如，系统监控、保护等任务只有在智能化二次设备通信网络的帮助下才能完成。此外，随着新兴技术的发展，以太网等数字化设备大批量地投入到了实际应用中，所有变电站设备急需改革，所以网络化二次系统功能成了变电站的又一革新手段。
2.2智能变电站二次回路
不同于传统变电站，智能变电站二次回路用光电信号和光纤取代常规的强电模拟信号和控制电缆，在信息传输过程中，每根通信光纤中可包含多组GOOSE或SV数据，简化了控制回路的结构。智能变电站不仅具有初步智能的一次设备，同时还有网络化的二次设备，如合并单元、智能终端、过程层交换机等。设备间使用的是高速网络通信连接、由逻辑模块实现功能并且采用网络跳闸，不再出现功能重复的I/O接口和常规功能装置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆可以说，二次设备网络化取代总线方式，使得数据传输更加丰富、更加标准，实现信息交互网络化与信息应用集成化。智能变电站二次系统网络化是将虚拟网技术应用在智能变电站中，并借助GOOSE通信传输机制和SV采样值传输机制来实现各种网络化的保护、控制及计量等多种二次设备功能，其二次系统功能特点如下：变电站网络化二次系统主要由多层网络结构组成，一般结构表现为间隔层集多种设备为一体，通过智能变电站机构，促使二次系统通信趋于分散分布式，最终融合传统变电站二次设备。毫无疑问，融合式网络结构尤为重要，它可以重新集合整个变电站的二次设备，能使变电站层后台系统获得大量信息，从根本上综合利用最新开发的数据基础。
3智能变电站二次回路可视化
3.1SCD文件可视化
智能变电站IED设备都基于IEC61850进行建模，配置文件成为了设备的关键，决定了设备的输入、输出外特性。系统的集成配置决定了整个系统的功能和性能，全站系统配置文件SCD是保证变电站正常运行的基础和关键，也是变电站运维检修的主要依据。系统集成组态配置是将各设备的保护配置文件有机集成，进行虚端子连线，配以GOOSE控制块及相关参数、SV控制块及相关参数、网络通信参数等，最终形成系统性的配置文件SCD。SCD生成后，设备的参数以及设备间的相互关系就确定了，生产厂家将从SCD文件中导出每个设备的实例配置文件CID，下装到相应的设备，设备才能按照设计需要正常运行。站控层监控后台、远动装置等设备应直接导入SCD配置文件，自动解析文件中的数据信息生成数据库，按照设计和用户要求配置画面、文字、报表等人机界面，配置防误闭锁、顺序控制、智能告警与故障综合分析等高级应用功能。
3.2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。
4可视化工具改进方案
目前二次回路可视化工具的原理均为解析SCD文件，将虚端子连接可视化。对于传统图纸中的压板功能、回路位置以及二次信息和物理光路的对应关系，由于SCD内包含信息所限无法显示。需要补充软压板、光口等信息，形成更加实用的可视化二次回路。建议通过软件解析SCD文件，同时导入软压板控制及光口设置信息，形成可以满足运行、检修要求的可视化二次回路。
结语
智能变电站SCD包含了设备模型、通信配置及虚端子联系等信息，通过解析SCD可实现变电站虚端子连接可视化，但是智能变电站运行、检修时还需在可视化图纸中查看软压板功能、虚端子对应光纤等逻辑信息，现行二次回路可视化工具无法实现这些功能。如果采用本文介绍的可视化工具改进方案，将大大提高该类工具的实用性，满足智能变电站运行、检修工作的需要。
参考文献:
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论文作者:林杰,史建敏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/12
标签：变电站论文; 回路论文; 设备论文; 智能论文; 功能论文; 信息论文; 端子论文; 《电力设备》2018年第3期论文;