智能變電站二次設(shè)備運(yùn)維管控技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

引言

隨著智能變電站的探索推廣,支持智能電網(wǎng)的技術(shù)條件初步具備,在當(dāng)前階段有必要總結(jié)梳理智能站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)行狀況,充分考慮運(yùn)維需求,有重點(diǎn)地針對(duì)存在的各項(xiàng)短板進(jìn)行優(yōu)化提升[l]。本文主要針對(duì)矛盾比較突出的模型文件管控、回路監(jiān)視和裝置仿真調(diào)試等幾個(gè)方面展開(kāi)研究。

1二次運(yùn)維現(xiàn)狀

1.1文件管控

智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)配置以SCD文件為基礎(chǔ),在實(shí)際工程配置過(guò)程中模型文件管控方面存在幾個(gè)問(wèn)題:一是缺乏統(tǒng)一管控的理念和設(shè)備:二是缺乏版本比對(duì)工具和方法:三是缺乏二次設(shè)備運(yùn)行模型的在線校驗(yàn)工具,存在模型更新后忘記下載或裝置解析出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視

相比常規(guī)變電站來(lái)說(shuō),智能變電站間隔層和過(guò)程層裝置的信號(hào)能提供豐富的裝置運(yùn)行自檢信息,但是二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視研究還不深入,這些信號(hào)還沒(méi)有被充分利用起來(lái)。

1.3運(yùn)行設(shè)備調(diào)試

二次設(shè)備調(diào)試主要還是沿用常規(guī)變電站的調(diào)試方法,站內(nèi)模型修改后缺乏全面的離線驗(yàn)證手段,運(yùn)行狀態(tài)的設(shè)備和調(diào)試狀態(tài)的設(shè)備必須進(jìn)行物理隔離,裝置間功能無(wú)法進(jìn)行在線驗(yàn)證。智能變電站設(shè)備均基于1EC6l850規(guī)范,使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型,具備引入新的離線仿真調(diào)試和在線仿真調(diào)試方法的條件。

2目標(biāo)

2.1實(shí)現(xiàn)全過(guò)程電子化流轉(zhuǎn)

站內(nèi)二次設(shè)備信息以SCD文件為源,實(shí)現(xiàn)SCD文件的版本管理和在線校核,保證全站二次設(shè)備配置的一致性。

2.2實(shí)現(xiàn)回路可視化

采用網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析裝置采集站控層網(wǎng)絡(luò)、過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)報(bào)文,結(jié)合SCD文件,實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)告警和回路可視化,包括邏輯回路的可視化和物理回路的可視化。

2.3實(shí)現(xiàn)離線和在線仿真調(diào)試

在線調(diào)試可以采用1EC6l850標(biāo)準(zhǔn)推薦的simu1ation的方式,通過(guò)壓板或遙控方式把裝置從在線運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換到仿真調(diào)試狀態(tài),運(yùn)行設(shè)備和調(diào)試設(shè)備同時(shí)在線實(shí)現(xiàn)裝置內(nèi)和裝置間的功能調(diào)試。

3解決方案

從當(dāng)前智能變電站建設(shè)和維護(hù)的現(xiàn)狀和需求可以看出,二次設(shè)備運(yùn)維管控方面存在的難題有:一是站內(nèi)缺乏統(tǒng)一的模型文件管控手段,與模型文件在系統(tǒng)全生命周期管理中的重要性地位不相符:二是二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)缺乏監(jiān)視,自檢信息、網(wǎng)絡(luò)報(bào)文等二次信息未得到充分利用,二次回路不可視,運(yùn)維困難:三是現(xiàn)有調(diào)試仿真手段缺乏,不能滿足智能站裝置和系統(tǒng)的復(fù)雜功能的調(diào)試需要。有針對(duì)性地解決這些問(wèn)題,就可以有效提高智能變電站二次設(shè)備的運(yùn)維管控水平。

3.1模型文件管控技術(shù)

在站控層部署版本管控服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)站內(nèi)統(tǒng)一配置管控,配置版本比對(duì),配置文件在線檢查。

3.1.1配置文件統(tǒng)一管控

采用設(shè)計(jì)即施工的理念,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)束即施工圖紙完成。統(tǒng)一管控的方法:應(yīng)用服務(wù)器(運(yùn)維)實(shí)現(xiàn)站內(nèi)系統(tǒng)、設(shè)備統(tǒng)一配置,源端唯一:實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)解耦,設(shè)計(jì)、配置、裝置導(dǎo)入各環(huán)節(jié)傳遞產(chǎn)物清晰完整(圖1)。

3.1.2配置版本可視化比對(duì)

為解決SCD文件融合多專(zhuān)業(yè)信息,配置修改牽一發(fā)而動(dòng)全身的難題,開(kāi)發(fā)配置文件版本比對(duì)可視化功能,可以進(jìn)行版本回溯,修改內(nèi)容可視化比對(duì),保證修改帶來(lái)的影響范圍不擴(kuò)大。

3.1.3配置文件在線校核

配置文件在線檢查基于二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái),運(yùn)維管控單元和采集單元接收并判斷設(shè)備上傳的CRC碼與當(dāng)前SCD文件中該設(shè)備的虛回路配置CRC碼是否一致,不正確則報(bào)警(圖2)。

3.2二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與可視化

3.2.1二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)

二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)架構(gòu)如圖3所示,由數(shù)據(jù)采集單元和運(yùn)維管控管理單元組成。

(1)數(shù)據(jù)采集單元:負(fù)責(zé)從過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)接收sV、GoosE等報(bào)文進(jìn)行解析和分析,并將網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果上送給運(yùn)維管控管理單元。

(2)運(yùn)維管控管理單元:一方面與數(shù)據(jù)采集單元通信,接收網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果:同時(shí)接入站控層交換機(jī),通過(guò)MMs協(xié)議與保護(hù)裝置、測(cè)控裝置和交換機(jī)通信,采集二次設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息和狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息,綜合利用這些信息,實(shí)現(xiàn)二次虛回路監(jiān)視及告警、二次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)及預(yù)警等功能。

二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括:

(1)間隔層設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè):采集單元通過(guò)交換機(jī)的鏡像口接入站控層網(wǎng)絡(luò),采集間隔層設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)。

(2)過(guò)程層裝置狀態(tài)監(jiān)測(cè):過(guò)程層裝置通過(guò)GoosE協(xié)議將狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息發(fā)送測(cè)控裝置,測(cè)控裝置再將狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息通過(guò)MMs協(xié)議上送給運(yùn)維管控管理單元。

(3)過(guò)程層交換機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè):運(yùn)維管控管理單元通過(guò)MMs協(xié)議同時(shí)采集過(guò)程層交換機(jī)、站控層交換機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)信息。

3.2.2二次回路可視化

二次回路監(jiān)視是圖3中二次設(shè)備管控系統(tǒng)的一個(gè)功能模塊,基于采集單元和運(yùn)維管控單元。功能包括二次實(shí)回路監(jiān)視和二次虛回路監(jiān)視,實(shí)現(xiàn)過(guò)程層物理連接及二次虛回路通信狀態(tài)在線監(jiān)視與分析。

(1)二次虛回路狀態(tài)由二次虛回路的通信鏈路狀態(tài)、關(guān)聯(lián)軟壓板工況和網(wǎng)絡(luò)報(bào)文狀態(tài)等幾部分組成。虛回路的連接關(guān)系如圖4所示。

(2)物理回路監(jiān)視需要SCD文件承載裝置間物理網(wǎng)口的連接信息,因此要求裝置模型支持端口信息建模,參考IEC61850規(guī)范,采用"PhysConn"屬性及其所包含的"Type""Plug""Cable"和"Port"表示,并且要求交換機(jī)支持IEC61850建模。不同設(shè)備間的物理連接關(guān)系通過(guò)具有相同物理線纜標(biāo)識(shí)符的<Ptype="Cable">元素來(lái)進(jìn)行描述,如圖5所示。

3.3二次設(shè)備在線仿真

智能變電站的配置文件關(guān)聯(lián)性強(qiáng),單個(gè)裝置升級(jí)可能對(duì)其他裝置帶來(lái)影響,其中跳閘回路信號(hào)的關(guān)聯(lián)正確性尤為重要。配置文件修改正確性驗(yàn)證除了版本比對(duì)等技術(shù)手段之外,還可以采用計(jì)算機(jī)仿真的方法,包括離線仿真和在線仿真,如圖6所示。

4工程實(shí)踐

基于本文思路為變電站開(kāi)發(fā)了綜合管控服務(wù)器、二次設(shè)備運(yùn)維管控系統(tǒng)、基于IEC61850的裝置仿真軟件,技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)在變電站試點(diǎn)運(yùn)維,可以顯著降低運(yùn)維難度,提高運(yùn)維效率。

5結(jié)語(yǔ)

本文分析了現(xiàn)階段智能站二次設(shè)備運(yùn)維管控的現(xiàn)狀和存在的難題,基于運(yùn)維人員現(xiàn)實(shí)需求,總結(jié)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),提出了可以有效提高運(yùn)維管控水平的思路,基于這些思路開(kāi)發(fā)了相關(guān)產(chǎn)品,并進(jìn)行了工程試點(diǎn)驗(yàn)證,得到了良好的效果,具有一定的推廣意義。下一步準(zhǔn)備結(jié)合工程需求,對(duì)產(chǎn)品的實(shí)用化方法進(jìn)行研究,減少產(chǎn)品自身的配置工作,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)解析和自動(dòng)成圖,并考慮和站內(nèi)已有監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)合方式。