智能变电站二次设备运维管控技术研究与实现

引言

随着智能变电站的探索推广,支持智能电网的技术条件初步具备,在当前阶段有必要总结梳理智能站技术标准、运行状况,充分考虑运维需求,有重点地针对存在的各项短板进行优化提升[l]。本文主要针对矛盾比较突出的模型文件管控、回路监视和装置仿真调试等几个方面展开研究。

1二次运维现状

1.1文件管控

智能变电站自动化系统配置以SCD文件为基础,在实际工程配置过程中模型文件管控方面存在几个问题:一是缺乏统一管控的理念和设备:二是缺乏版本比对工具和方法:三是缺乏二次设备运行模型的在线校验工具,存在模型更新后忘记下载或装置解析出错的风险。

1.2二次设备状态监视

相比常规变电站来说,智能变电站间隔层和过程层装置的信号能提供丰富的装置运行自检信息,但是二次设备运行状态监视研究还不深入,这些信号还没有被充分利用起来。

1.3运行设备调试

二次设备调试主要还是沿用常规变电站的调试方法,站内模型修改后缺乏全面的离线验证手段,运行状态的设备和调试状态的设备必须进行物理隔离,装置间功能无法进行在线验证。智能变电站设备均基于1EC6l850规范,使用统一的数据模型,具备引入新的离线仿真调试和在线仿真调试方法的条件。

2目标

2.1实现全过程电子化流转

站内二次设备信息以SCD文件为源,实现SCD文件的版本管理和在线校核,保证全站二次设备配置的一致性。

2.2实现回路可视化

采用网络报文记录分析装置采集站控层网络、过程层网络报文,结合SCD文件,实现二次设备运行状态告警和回路可视化,包括逻辑回路的可视化和物理回路的可视化。

2.3实现离线和在线仿真调试

在线调试可以采用1EC6l850标准推荐的simu1ation的方式,通过压板或遥控方式把装置从在线运行状态转换到仿真调试状态,运行设备和调试设备同时在线实现装置内和装置间的功能调试。

3解决方案

从当前智能变电站建设和维护的现状和需求可以看出,二次设备运维管控方面存在的难题有:一是站内缺乏统一的模型文件管控手段,与模型文件在系统全生命周期管理中的重要性地位不相符:二是二次设备运行状态缺乏监视,自检信息、网络报文等二次信息未得到充分利用,二次回路不可视,运维困难:三是现有调试仿真手段缺乏,不能满足智能站装置和系统的复杂功能的调试需要。有针对性地解决这些问题,就可以有效提高智能变电站二次设备的运维管控水平。

3.1模型文件管控技术

在站控层部署版本管控服务器,实现站内统一配置管控,配置版本比对,配置文件在线检查。

3.1.1配置文件统一管控

采用设计即施工的理念,实现设计结束即施工图纸完成。统一管控的方法:应用服务器(运维)实现站内系统、设备统一配置,源端唯一:实现环节解耦,设计、配置、装置导入各环节传递产物清晰完整(图1)。

3.1.2配置版本可视化比对

为解决SCD文件融合多专业信息,配置修改牵一发而动全身的难题,开发配置文件版本比对可视化功能,可以进行版本回溯,修改内容可视化比对,保证修改带来的影响范围不扩大。

3.1.3配置文件在线校核

配置文件在线检查基于二次设备状态监测平台,运维管控单元和采集单元接收并判断设备上传的CRC码与当前SCD文件中该设备的虚回路配置CRC码是否一致,不正确则报警(图2)。

3.2二次设备状态监测与可视化

3.2.1二次设备状态监测

二次设备状态监测架构如图3所示,由数据采集单元和运维管控管理单元组成。

(1)数据采集单元:负责从过程层网络接收sV、GoosE等报文进行解析和分析,并将网络分析结果上送给运维管控管理单元。

(2)运维管控管理单元:一方面与数据采集单元通信,接收网络分析结果:同时接入站控层交换机,通过MMs协议与保护装置、测控装置和交换机通信,采集二次设备的实时运行信息和状态监测信息,综合利用这些信息,实现二次虚回路监视及告警、二次设备在线监测及预警等功能。

二次设备状态监测内容包括:

(1)间隔层设备状态监测:采集单元通过交换机的镜像口接入站控层网络,采集间隔层设备运行状态数据。

(2)过程层装置状态监测:过程层装置通过GoosE协议将状态监测信息发送测控装置,测控装置再将状态监测信息通过MMs协议上送给运维管控管理单元。

(3)过程层交换机状态监测:运维管控管理单元通过MMs协议同时采集过程层交换机、站控层交换机的运行状态信息。

3.2.2二次回路可视化

二次回路监视是图3中二次设备管控系统的一个功能模块,基于采集单元和运维管控单元。功能包括二次实回路监视和二次虚回路监视,实现过程层物理连接及二次虚回路通信状态在线监视与分析。

(1)二次虚回路状态由二次虚回路的通信链路状态、关联软压板工况和网络报文状态等几部分组成。虚回路的连接关系如图4所示。

(2)物理回路监视需要SCD文件承载装置间物理网口的连接信息,因此要求装置模型支持端口信息建模,参考IEC61850规范,采用"PhysConn"属性及其所包含的"Type""Plug""Cable"和"Port"表示,并且要求交换机支持IEC61850建模。不同设备间的物理连接关系通过具有相同物理线缆标识符的<Ptype="Cable">元素来进行描述,如图5所示。

3.3二次设备在线仿真

智能变电站的配置文件关联性强,单个装置升级可能对其他装置带来影响,其中跳闸回路信号的关联正确性尤为重要。配置文件修改正确性验证除了版本比对等技术手段之外,还可以采用计算机仿真的方法,包括离线仿真和在线仿真,如图6所示。

4工程实践

基于本文思路为变电站开发了综合管控服务器、二次设备运维管控系统、基于IEC61850的装置仿真软件,技术和产品已经在变电站试点运维,可以显著降低运维难度,提高运维效率。

5结语

本文分析了现阶段智能站二次设备运维管控的现状和存在的难题,基于运维人员现实需求,总结工程实践经验,提出了可以有效提高运维管控水平的思路,基于这些思路开发了相关产品,并进行了工程试点验证,得到了良好的效果,具有一定的推广意义。下一步准备结合工程需求,对产品的实用化方法进行研究,减少产品自身的配置工作,实现自动解析和自动成图,并考虑和站内已有监控系统的结合方式。