陈桥平;纪陵;李一泉;陈志光;姚亮;李楠;张哲
【摘 要】针对目前虚端子自动关联时未能充分利用 IEC 61850模型真实物理含义,设计鲁棒性较差,提出基于变电站系统规范描述(system specification description,,SSD)关键元素的二次设备自动关联实现方法。通过对二次设备自动关联理论和需求进行分析,对二次设备连接、装置命名、逻辑节点模型以及装置虚端子模型等相关内容进行标准化规范,建立逻辑节点关联标准化资源库,实现了二次设备间逻辑信号的自动关联,并通过案例验证了该方法的可行性。%In allusion to the problem of failure in fully using real physical meaning of IEC 61 850 model which may result in bad design robustness,this paper proposes a realization method for automatic association of secondary equipments based on key elements of system specification description (SSD). By analyzing automatic association theory and demand,the paper standardizes and normalizes related contents such as connection of secondary equipments,naming for devices,logic node models,virtual terminator models,and so on as well as establishes standardization resource database for logic node associa-tion,which ma y realize automatic association of logic signals of secondary equipments. It also verifies feasibility of this method by examples.
【期刊名称】《广东电力》
【年(卷),期】2015(000)012
无感电阻器【总页数】6页(P74-79)网页压缩
【关键词】智能变电站;二次设备;自动关联;虚端子;逻辑节点
【作 者】陈桥平;纪陵;李一泉;陈志光;姚亮;李楠;张哲
【作者单位】手动皂液器广东电网电力调度控制中心，广东 广州 510600;南京国电南自电网自动化有限公司，江苏 南京 211153;广东电网电力调度控制中心，广东 广州 510600;广东电网电力调度控制中心，广东 广州 510600;南京国电南自电网自动化有限公司，江苏 南京 211153;南京国电南自电网自动化有限公司，江苏 南京 211153;南京国电南自电网自动化有限公司，江苏 南京 211153
【正文语种】中 文
【中图分类】TM77
IEC 61850是智能变电站采用技术标准的基石，它以面向对象建模，更注重变电站中各应用功能模块而非装置对象[1-2]，以逻辑节点作为最小功能模块，成为装置间的交互信息对象[3-4]。这些关联信息通过系统配置工具写入订阅端装置的订阅描述inputs元素[5]。其中订阅端的内部信号地址intAddr由设备制造商自定义，这与国内统一设计应用的习惯存在差异。因此，为实现两者兼容，文献[6]提出了“虚端子”的概念，通过虚端子可以形象地实现逻辑信号与原具有实际物理意义的实际物理端子的映射关系。
然而，目前虚端子关联仍是传统点对点的关联设计，未能充分利用IEC 61850自描述的特点，可行方案是通过二次设备间的自动关联以实现设计外特性的“去IEC 61850化”，把设计和调试从可扩展标示语言(extensive markup language，XML)中解放出来。
IEC 61850描述了装置间以LN对象作为信息交互模型基础，如图1所示。
为便于国内智能变电站设计、配置和检修等相关应用，在LN基础上增加了虚端子配置，但
实际智能变电站工程中的每个信号应用，在IEC 61850标准中并没有规定，而是由接收方自己在工程中确定。图2为典型220 kV线路保护与母线保护及智能终端的虚端子连接示意。
虚端子并不违背IEC 61850标准，只是在其基础上做了特殊的规定，不影响我国装置与其他国际设备制造商装置的互操作。IEC61850标准在不断修订变化过程中，其第二版已陆续颁布。在IEC61850第二版中，除了保留第一版第6部分基于变电站配置语言(substation configuration language，SCL)工程配置定义(虚端子就是在这个基础上扩展定义的)外，还对逻辑节点增加了两个可整定数据对象InRef和BlkRef，以对输入信号进行“在线”关联。然而，装置的可整定输入与传统设计的差异更大，这种可整定的关联方式将极大地增加传统保护整定的工作量和压力。因此需要采用变电站配置描述(substation configuration description，SCD)文件来对时间间隔模拟面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event，GOOSE)信号和采样值(sample value，SV)的输入、输出进行离线配置，实现关联。
基于SCD文件中变电站系统描述的一二次模型关联自动产生二次设备之间的通信关联，也
就是利用模型之间的关联描述产生物理连接之间的通信关联。如图3所示，变压器T1的两个绕组W1和W2分别连接到110 kV和35 kV两个电压等级，变压器差动保护逻辑节点(PROT)配置了差动功能逻辑节点(PDIF)与变压器关联，高低压侧跳闸逻辑节点(PTRC1、PTRC2)与两侧断路器关联。变压器高压侧智能终端(RPIT1)配置了断路器功能逻辑节点(XCBR1)与高压侧断路器关联，低压侧智能终端RPIT2配置了XCBR1与低压侧断路器关联。变压器两侧电流合并单元1(merging unit，MU1)、MU2各配置了电流互感器逻辑节点(TCTR1)与两侧电流互感器关联，两侧电压MU3、MU4各配置了电压互感器逻辑节点(TVTR1)与两侧电压互感器关联。
以图3变电站系统描述示例，上述关联都可以通过变电站系统描述部分在SCD文件中进行描述，而且都是基于逻辑节点模型与变电站一次系统之间的关联，由此可以看出二次设备之间的联系。其中PROT1/PDIF1为变压器T1(两相绕组W1、W2)的差动保护，从MU1/TCTR1和MU2/TCTR2中获取变压器两侧SV的电流、电压，PROT1/PTRC1和PROT1/PTRC2是变压器保护PROT1高低压侧的跳闸出口逻辑，发跳闸GOOSE命令给两侧的智能终端RPIT1和PRIT2。因此可以得出，若SCD文件的变电站系统描述的一次拓扑结构描述正确，功能模型关联清晰，就可以自动得到各物理设备之间的实际通信关联。
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二次智能装置自动关联的关键在于计算机能够自主识别待关联装置类型，以及装置所订阅的逻辑信号类别，并能自动匹配对端内部信号，因此需要建立虚端子标准化关联知识库。该知识库基于以下标准化设计：二次设备间连接标准化、二次设备命名标准化、二次设备LN关联标准化和二次设备模型虚端子标准化。
在现有变电站设计和工程实施经验基础上，总结二次设备间的数据流，研究标准化设计下的不同电压等级、不同间隔和不同类型装置间的关联关系。
通过对二次设备命名标准化，依据iedName属性直接判别LN所属装置类型。二次设备命名规则如图4所示，具体规则可进一步细化。
根据继电保护原理和现有变电站模式，研究不同变电站类型、不同电压等级下各种保护逻辑在LN上的映射关系，总结保护功能、跳闸逻辑和断路器等LN间的关系，出LN的标准关联，最终形成LN关联标准化资源库。
a)保护装置通用采样逻辑节点(GGIO)接收电压互感器和电流互感器(TVTR/TCTR)等采样信息，距离保护逻辑节点(PDIS)、差动保护PDIF判断保护是否动作。
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b)如果距离保护动作，距离保护PDIS的Op动作信号会触发跳闸逻辑PTRC发出Tr跳闸信息。
c)GGIO接收到PTRC的Tr跳闸信息，发送XCBR的Pos位置信息，分别传输给保护和测控装置接收通用过程I/O逻辑节点GGIO。
LN关联标准化资源库的结构如图5所示。
二次设备标准化工作目前国内已经在进行，通过对各设备制造商装置的GOOSE和SV虚端子进行标准化设计，规定了发送和订阅虚端子的信号内容和顺序。
在现有标准规范的基础上，进一步明确继电保护装置过程层的虚端子节点信息，规范GOOSE和SV发送虚端子逻辑节点的完整名称，增强虚端子引用路径的可识别性，为后续建立标准化虚端子库奠定基础，并为建立装置物理连接到逻辑连接的映射提供保证。
目前不同设备制造商的过程层设备虚端子差异较大，主要原因有两方面，一是常规变电站各制造商的操作回路设计不同，二是过程层服务对象一次设备信号由于制造商不同，差异性较大。为了解决二次设备通信关联配置在不同制造商推广的问题，智能终端的标准化虚
端子将保护用的信号标准化，测控用的信号做最大化设计。
为进一步实现虚端子级层的自动关联，需在以上二次设备关联标准化工作的基础上进一步建立虚端子标准化资源库，虚端子标准化资源库的结构如图6所示。
虚端子标准化资源库建立原则如下：
a)以二次设备为基础单元，以电压等级和设备类型命名，建立二次设备的GOOSE/SV订阅和发布虚端子关联关系。
b)虚端子关联尽可能采用数据集关联方式。在测控装置和智能终端按照功能划分虚端子的发送数据集后，对于订阅数据可采用关联数据集的方式实现，这样虚端子标准化资源库中的信息描述既清晰又简练，便于读取和维护。
c)对于不能使用数据集关联的信息，采用点对点关联的方式描述虚端子关联，这些信息大都是二次设备保护相关的虚端子，信息量不大，仍具有可维护性。
IEC 61850已经对一次系统设备与二次逻辑节点之间的关联进行了规范，在此基础上研究S
SD一次系统描述文件的所有元素及其关系，尤其是标准中25个一次设备及其用法，解决二次设备之间的关联关系需求、IEC 61850变电站描述与之关联的可能性、基于变电站描述关联的模型相关性，以及这种相关性与实际物理连接之间的关联关系。探针测试
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