CN102879662A - 一种智能变电站二次虚回路检测装置及检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种智能变电站二次虚回路检测装置，配置文件读取模块的输入端与智能变电站后台的输出端连接，配置文件解析模块的输入端与配置文件读取模块的输出端连接，数字信号发生器分别与智能设备采集卡和智能操作箱连接，智能设备采集卡的输出端依次与智能变电站合并单元、工业交换机连接，智能操作箱的输出端与工业交换机连接，工业交换机的输出端与光电转换器的输入端连接，光电转换器的输出端与虚回路检测模块的输入端连接。本发明还提供一种智能变电站二次虚回路检测方法。本发明可全面检测整个变电站的二次回路连接性能，保障变电站二次设备动作的准确性，为变电站自动化系统和二次设备的验收、改造、改进等提供技术依据，有利于电网安全生产和稳定运行。

Description

一种智能变电站二次虚回路检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及智能变电站的检测领域，具体是一种智能变电站二次虚回路检测装置及检测方法。
背景技术
电力系统的电气设备分为一次设备和二次设备。一次设备是构成电力系统的主体，它是直接生产、输送和分配电能的设备，包括发电机、电力变压器、断路器、隔离开关、电力母线、电力电缆和输电线路等。二次设备是对一次设备进行控制、调节、保护和监测的设备，它包括测量仪表、继电器、操作开关、按钮、自动控制设备、计算机、信号设备、控制电缆以及提供这些设备能源的一些供电装置(如蓄电池、硅整流器等)。二次设备通过电压互感器和电流互感器与一次设备取得电气上的联系。由一次设备相互连接构成发电、输电、配电或进行其他生产的电气回路，称为一次回路或一次接线。由二次设备互相连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路。二次回路包括发电厂和变电所一次设备的控制、调节、继电保护和自动装置、测量和信号回路以及操作电源系统等。
继电保护是电力系统中的重要组成部分之一，担负着控制电力系统平稳运行、保障电力系统安全的重任；而二次回路是继电保护的核心组成部分，俗称电力系统的“神经系统”，它和继电保护装置一起构成了完整的保护网络。
随着智能变电站技术的不断推广，以光纤替代现有的二次回路作为信息传递的方式对现有的调试手段带来了新的挑战。智能变电站的二次回路不再像以前传统变电站那样看得见摸得着，而是转变成为请求和回复的方式，所有的信息传递变成了变电站智能电子设备(Intelligent Electronic Device，IED)间的逻辑连线。对于变电站二次虚回路的正确性直接关系到电网子站内(本地)、调度(异地)运行操作的正确性，以及对事故及时的准确分析和判断处理。
现有智能变电站配置由每个集成商基于IEC61850协议的应用后台数据库生成，然而现阶段针对集成商所配置的变电站二次虚回路没有通用的检测方法，无法保证变电站二次虚回路的正确性，对智能变电站的安全运行带来隐患。
发明内容
本发明提供一种智能变电站二次虚回路检测装置及检测方法，可以全面地检测变电站二次虚回路的技术性能，从而保障变电站四遥准确性。
一种智能变电站二次虚回路检测装置，包括配置文件读取模块、配置文件解析模块、数字信号发生器、智能变电站后台、标准设计回路数据文件读取模块、虚回路检测模块，
配置文件读取模块的输入端与智能变电站后台的输出端连接，用于读取智能变电站后台导出的SCD文件；
配置文件解析模块的输入端与配置文件读取模块的输出端连接，用于解析配置文件读取模块读取的SCD文件，将SCD文件中的配置数据解析后生成变电站全站二次回路配置表；
配置文件解析模块的输出端和标准设计回路数据文件读取模块的输出端分别与虚回路检测模块连接，所述标准设计回路数据文件读取模块用于读取设计院提供的标准设计回路数据文件，虚回路检测模块针对每个IED的输入输出虚回路分别对照配置文件解析模块解析出的变电站全站二次回路配置表和设计院提供的标准设计回路数据文件是否一一对应，得出静态检测报告；
所述数字信号发生器用于在智能设备采集卡上加载遥测信号以及在智能操作箱上加载GOOSE报文，所述智能变电站后台用于发出需检查IED设备的GOOSE跳闸命令，智能设备采集卡上加载遥测信号经过A/D转换、智能变电站合并单元处理后输出IEC61850 9-2报文，然后经过工业交换机、光电转换器后发送至虚回路检测模块，GOOSE报文和GOOSE跳闸命令经过工业交换机、光电转换器后发送至虚回路检测模块，虚回路检测模块根据接收的IEC61850 9-2报文、GOOSE报文和GOOSE跳闸命令与配置文件解析模块解析出的变电站全站二次回路配置表进行比对，输出动态检测报告。
一种智能变电站二次虚回路检测方法，包括如下步骤：
配置文件读取模块读取智能变电站后台导出的SCD文件；
配置文件解析模块解析配置文件读取模块读取的SCD文件，将SCD文件中的配置数据解析后生成变电站全站二次回路配置表；
静态检测步骤：标准设计回路数据文件读取模块读取设计院给出的标准设计回路数据文件，针对每个IED的输入输出虚回路分别对照配置文件解析模块解析出的变电站全站二次回路配置表和设计院给出的标准设计回路数据文件是否一一对应，得出静态检测报告；
动态检测步骤：数字信号发生器在智能设备采集卡上加载遥测信号以及在智能操作箱上加载GOOSE报文，所述智能变电站后台发出需检查IED设备的GOOSE跳闸命令，智能设备采集卡上加载的遥测信号经过A/D转换、智能变电站合并单元处理后输出IEC61850 9-2报文，然后经过工业交换机光电转换器后发送至虚回路检测模块，GOOSE报文和GOOSE跳闸命令经过工业交换机、光电转换器后发送至虚回路检测模块，虚回路检测模块根据接收的IEC61850 9-2报文、GOOSE报文和GOOSE跳闸命令与配置文件解析模块解析出的变电站全站二次回路配置表进行比对，输出动态检测报告
本发明实施例提供的智能变电站二次虚回路检测装置和方法，能够测试指定的二次虚回路的准确性和信息正确性，可以全面的检测整个变电站的二次回路连接性能，从而保障变电站二次设备动作的准确性，可以为变电站自动化系统和二次设备的验收、改造、改进等提供技术依据，有利于电网安全生产和稳定运行。
附图说明
图1是本发明智能变电站二次虚回路检测装置的结构示意图；
图2是本发明智能变电站二次虚回路检测方法的流程示意图；
图3是本发明中设计院提供的标准设计回路数据文件中智能变电站的GOOSE虚回路图；
图4是本发明中设计院提供的标准设计回路数据文件中智能变电站的遥测信号虚回路图。
图中：10-配置文件读取模块，11-配置文件解析模块，12-数字信号发生器，13-智能变电站后台，14-智能变电站合并单元，15-工业交换机，16-光电转换器，17-虚回路检测模块，18-检测报告输出模块，19-标准设计回路数据文件读取模块，20-智能设备采集卡，30-智能操作箱。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1所示为本发明智能变电站二次虚回路检测装置的结构示意图，所述智能变电站二次虚回路检测装置包括配置文件读取模块10、配置文件解析模块11、数字信号发生器12、智能变电站后台13、标准设计回路数据文件读取模块19、虚回路检测模块17。
配置文件读取模块10的输入端与智能变电站后台13的输出端连接，用于读取智能变电站后台13导出的变电站配置描述(SubstationConfiguration Description，SCD)文件，以变电站配置描述语言(Substation Configuration description Language，SCL)语言的SCD文件描述了特定变电站的模型、就逻辑节点而言的变电站智能电子设备(Intelligent Electronic Device，IED)功能、以及通信连接。
SCD文件包括(1)开关站命名和拓扑描述、(2)IED配置描述(就逻辑节点而言的功能)、(3)开关站与IED功能之间的关系、(4)通信网络描述。IEC61850-6规定了变电站配置描述语言(SCL)，变电站配置描述语言的主要作用就是使得通信系统配置数据可在不同制造商提供的智能电子设备和系统配置工具之间相互交换。
配置文件解析模块11的输入端与配置文件读取模块10的输出端连接，用于解析配置文件读取模块10读取的SCD文件，将SCD文件中的配置数据解析后生成变电站全站二次回路配置表。配置文件解析模块11的输出端和标准设计回路数据文件读取模块19的输出端分别与虚回路检测模块17连接。
所述标准设计回路数据文件读取模块19用于读取设计院提供的标准设计回路数据文件，虚回路检测模块17针对每个IED的输入输出虚回路分别对照配置文件解析模块11解析出的变电站全站二次回路配置表(即集成商的设计)和设计院给出的标准设计回路数据文件(即设计院给出的标准设计)是否一一对应，给出静态检测报告，从而完成静态虚回路检查工作。图3和图4所示分别为设计院给出的标准设计回路数据文件中智能变电站的遥测信号虚回路图和GOOSE虚回路图，标准设计回路数据文件可以EXCEL文件的形式提供，预先保存在数据库中，所述标准设计回路数据文件读取模块19从数据库中直接读取即可。
所述数字信号发生器12分别与智能设备采集卡20和智能操作箱30连接，智能设备采集卡20的输出端依次与智能变电站合并单元14、工业交换机15连接，智能操作箱30的输出端与工业交换机15连接，工业交换机15的输出端与光电转换器16的输入端连接，光电转换器16的输出端与虚回路检测模块17的输入端连接。
其中，所述数字信号发生器12用于在智能设备采集卡20上加载遥测信号以及在智能操作箱30上加载遥信信号上传面向通用对象的变电站事件(Generic Object Oriented Substation Event，GOOSE)报文(以下简称GOOSE报文)，所述智能变电站后台13用于发出需检查IED设备的GOOSE跳闸命令，智能设备采集卡20上加载遥测信号经过A/D转换、智能变电站合并单元14处理后输出IEC61850 9-2报文，然后经过工业交换机15、光电转换器16后发送至虚回路检测模块17，GOOSE报文和GOOSE跳闸命令经过工业交换机15、光电转换器16后发送至虚回路检测模块17，虚回路检测模块17根据接收的IEC61850 9-2报文、GOOSE报文和GOOSE跳闸命令与配置文件解析模块11解析出的变电站全站二次回路配置表进行比对，输出动态检测报告。
具体的，所述数字信号发生器12用于在智能设备采集卡20上加载遥测信号，智能设备采集卡20对加载的遥测信号通过A/D转换后形成FT3(全光纤电流互感器数据通信协议)格式报文，通过光纤传送至智能变电站合并单元14，智能变电站合并单元14对FT3格式报文经过数据处理输出IEC61850 9-2报文，IEC61850 9-2报文经工业交换机15传送到光电转换器16，光电转换器16将IEC61850 9-2报文经过光电转换后通过以太网口输入到虚回路检测模块17(例如计算机)，虚回路检测模块17读取IEC61850 9-2报文中各个通道数据和配置文件解析模块11从SCD文件中解析出的IED设备通道，比对MAC地址、APPID以及加载信号量的正确性，完成二次虚回路IED虚回路检测。
所述数字信号发生器12还用于在智能操作箱30上加载遥信信号上传面向通用对象的变电站事件(Generic Object Oriented SubstationEvent，GOOSE)报文(以下简称GOOSE报文)，GOOSE报文通过工业交换机15、光电转换器16输入到虚回路检测模块17(例如计算机)，虚回路检测模块17读取GOOSE报文中的通道数据和配置文件解析模块11从SCD文件中解析出的IED设备通道，比对IED设备的MAC地址、APPID加载信号量的正确性，完成遥信虚回路的比对检测。
所述智能变电站后台13用于发出需检查IED设备的GOOSE跳闸命令，GOOSE跳闸命令通过工业交换机15、光电转换器16输入到虚回路检测模块17(例如计算机)，虚回路检测模块17读取GOOSE跳闸命令中的通道数据和配置文件解析模块11从SCD文件中解析出的IED设备通道，比对GOOSE跳闸命令，完成GOOSE虚回路检测。
所述智能变电站二次虚回路检测装置还可包括检测报告输出模块18，所述检测报告输出模块18与所述虚回路检测模块17的输出短连接，用于根据虚回路检测模块17的检测结果生成检测报告(例如以EXCEL文件的形式生成检测报告)后输出。
本发明实施例还提供一种智能变电站二次虚回路检测方法，如图2所示，所述检测方法包括静态检测和动态检测两个部分，包括如下步骤：
步骤A：配置文件读取模块读取智能变电站后台导出的变电站配置描述文件(简称SCD文件)。
配置文件读取模块还可对读取的SCD文件进行合法性检查，若判断为是则进行下一步骤，若判断为否则返回步骤A，继续进行SCD文件的读取。
步骤B：配置文件解析模块解析配置文件读取模块读取的SCD文件，将SCD文件中的配置数据解析后生成变电站全站二次回路配置表。
下面为静态检测步骤：
步骤C：标准设计回路数据文件读取模块读取设计院给出的标准设计回路数据文件，针对每个IED的输入输出虚回路分别对照配置文件解析模块解析出的变电站全站二次回路配置表(即集成商的设计)和设计院给出的标准设计回路数据文件(即设计院给出的标准设计)是否一一对应，得出静态检测报告。具体的，所述标准设计回路数据文件预先保存在数据库中，所述标准设计回路数据文件读取模块从所述数据库中读取所述标准设计回路数据文件。
下面为动态检测步骤：数字信号发生器在智能设备采集卡上加载遥测信号以及在智能操作箱上加载GOOSE报文，所述智能变电站后台发出需检查IED设备的GOOSE跳闸命令，智能设备采集卡上加载的遥测信号经过A/D转换、智能变电站合并单元处理后输出IEC61850 9-2报文，然后经过工业交换机光电转换器后发送至虚回路检测模块，GOOSE报文和GOOSE跳闸命令经过工业交换机、光电转换器后发送至虚回路检测模块，虚回路检测模块根据接收的IEC61850 9-2报文、GOOSE报文和GOOSE跳闸命令与配置文件解析模块解析出的变电站全站二次回路配置表进行比对，输出动态检测报告。
所述动态检测具体为三个步骤，需要说明的是，每个步骤之间无先后次序，可先后进行，也可同时进行，具体介绍如下：
步骤D：使用数字信号发生器在智能设备采集卡上加载遥测信号，智能设备采集卡对加载的遥测信号通过A/D转换后形成FT3(全光纤电流互感器数据通信协议)格式报文，通过光纤传送至智能变电站合并单元，智能变电站合并单元对FT3格式报文经过数据处理输出IEC61850 9-2报文，IEC61850 9-2报文经工业交换机传送到光电转换器，光电转换器将IEC61850 9-2报文经过光电转换后通过以太网口输入到虚回路检测模块(例如计算机)，虚回路检测模块读取IEC61850 9-2报文中各个通道数据和配置文件解析模块从SCD文件中解析出的IED设备通道，比对MAC地址、APPID以及加载信号量的正确性，完成二次虚回路IED虚回路检测。
步骤E：使用数字信号发生器在智能操作箱上加载遥信信号上传GOOSE报文，GOOSE报文通过工业交换机、光电转换器输入到虚回路检测模块(例如计算机)，虚回路检测模块读取GOOSE报文中的通道数据和配置文件解析模块从SCD文件中解析出的IED设备通道，比对IED设备的MAC地址、APPID加载信号量的正确性，完成遥信虚回路的比对检测。
步骤F：智能变电站后台发出需检查IED设备的GOOSE跳闸命令，GOOSE跳闸命令通过工业交换机、光电转换器输入到虚回路检测模块(例如计算机)，虚回路检测模块读取GOOSE跳闸命令中的通道数据和和配置文件解析模块从SCD文件中解析出的IED设备通道，比对GOOSE跳闸命令，完成GOOSE虚回路检测。
上述步骤D、E、F经过虚回路检测后生成动态检测报告。
可将静态检测报告和动态检测报告以EXCEL文件的形式输出，同时将解析出的变电站全站二次回路配置表中的数据进行存储，便于后续使用。
本发明实施例提供的智能变电站二次虚回路检测装置和方法，能够测试指定的二次虚回路的准确性和信息正确性，可以全面的检测整个变电站的二次回路连接性能，从而保障变电站二次设备动作的准确性，可以为变电站自动化系统和二次设备的验收、改造、改进等提供技术依据，有利于电网安全生产和稳定运行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种智能变电站二次虚回路检测装置，其特征在于：包括配置文件读取模块(10)、配置文件解析模块(11)、数字信号发生器(12)、智能变电站后台(13)、标准设计回路数据文件读取模块(19)、虚回路检测模块(17)，
配置文件读取模块(10)的输入端与智能变电站后台(13)的输出端连接，用于读取智能变电站后台(13)导出的SCD文件；
配置文件解析模块(11)的输入端与配置文件读取模块(10)的输出端连接，用于解析配置文件读取模块(10)读取的SCD文件，将SCD文件中的配置数据解析后生成变电站全站二次回路配置表；
配置文件解析模块(11)的输出端和标准设计回路数据文件读取模块(19)的输出端分别与虚回路检测模块(17)连接，所述标准设计回路数据文件读取模块(19)用于读取设计院提供的标准设计回路数据文件，虚回路检测模块(17)针对每个IED的输入输出虚回路分别对照配置文件解析模块(11)解析出的变电站全站二次回路配置表和设计院提供的标准设计回路数据文件是否一一对应，得出静态检测报告；
所述数字信号发生器(12)用于在智能设备采集卡(20)上加载遥测信号以及在智能操作箱(30)上加载GOOSE报文，所述智能变电站后台(13)用于发出需检查IED设备的GOOSE跳闸命令，智能设备采集卡(20)上加载遥测信号经过A/D转换、智能变电站合并单元(14)处理后输出IEC61850 9-2报文，然后经过工业交换机(15)、光电转换器(16)后发送至虚回路检测模块(17)，GOOSE报文和GOOSE跳闸命令经过工业交换机(15)、光电转换器(16)后发送至虚回路检测模块(17)，虚回路检测模块(17)根据接收的IEC61850 9-2报文、GOOSE报文和GOOSE跳闸命令与配置文件解析模块(11)解析出的变电站全站二次回路配置表进行比对，输出动态检测报告。
2.如权利要求1所述的智能变电站二次虚回路检测装置，其特征在于：所述标准设计回路数据文件预先保存在数据库中，所述标准设计回路数据文件读取模块(19)从所述数据库中读取所述标准设计回路数据文件。
3.如权利要求1所述的智能变电站二次虚回路检测装置，其特征在于：智能设备采集卡(20)对加载的遥测信号通过A/D转换后形成FT3格式报文，通过光纤传送至智能变电站合并单元(14)，智能变电站合并单元(14)对FT3格式报文经过数据处理输出IEC618509-2报文，IEC61850 9-2报文经工业交换机(15)传送到光电转换器(16)，光电转换器(16)将IEC61850 9-2报文经过光电转换后通过以太网口输入到虚回路检测模块(17)，虚回路检测模块(17)读取IEC61850 9-2报文中各个通道数据和配置文件解析模块(11)从SCD文件中解析出的IED设备通道，比对MAC地址、APPID以及加载信号量的正确性，完成二次虚回路IED虚回路检测。
4.如权利要求1所述的智能变电站二次虚回路检测装置，其特征在于：GOOSE报文通过工业交换机(15)、光电转换器(16)输入到虚回路检测模块(17)，虚回路检测模块(17)读取GOOSE报文中的通道数据和配置文件解析模块(11)从SCD文件中解析出的IED设备通道，比对IED设备的MAC地址、APPID加载信号量的正确性，完成遥信虚回路的比对检测。
5.如权利要求1所述的智能变电站二次虚回路检测装置，其特征在于：所述智能变电站后台发出的GOOSE跳闸命令通过工业交换机(15)、光电转换器(16)输入到虚回路检测模块(17)，虚回路检测模块(17)读取GOOSE跳闸命令中的通道数据和配置文件解析模块(11)从SCD文件中解析出的IED设备通道，比对GOOSE跳闸命令，完成GOOSE虚回路检测。
6.一种智能变电站二次虚回路检测方法，其特征在于包括如下步骤：
配置文件读取模块读取智能变电站后台导出的SCD文件；
配置文件解析模块解析配置文件读取模块读取的SCD文件，将SCD文件中的配置数据解析后生成变电站全站二次回路配置表；
静态检测步骤：标准设计回路数据文件读取模块读取设计院给出的标准设计回路数据文件，针对每个IED的输入输出虚回路分别对照配置文件解析模块解析出的变电站全站二次回路配置表和设计院给出的标准设计回路数据文件是否一一对应，得出静态检测报告；
动态检测步骤：数字信号发生器在智能设备采集卡上加载遥测信号以及在智能操作箱上加载GOOSE报文，所述智能变电站后台发出需检查IED设备的GOOSE跳闸命令，智能设备采集卡上加载的遥测信号经过A/D转换、智能变电站合并单元处理后输出IEC618509-2报文，然后经过工业交换机光电转换器后发送至虚回路检测模块，GOOSE报文和GOOSE跳闸命令经过工业交换机、光电转换器后发送至虚回路检测模块，虚回路检测模块根据接收的IEC61850 9-2报文、GOOSE报文和GOOSE跳闸命令与配置文件解析模块解析出的变电站全站二次回路配置表进行比对，输出动态检测报告。
7.如权利要求6所述的智能变电站二次虚回路检测方法，其特征在于：所述标准设计回路数据文件预先保存在数据库中，所述标准设计回路数据文件读取模块从所述数据库中读取所述标准设计回路数据文件。
8.如权利要求6所述的智能变电站二次虚回路检测方法，其特征在于：智能设备采集卡对加载的遥测信号通过A/D转换后形成FT式报文，通过光纤传送至智能变电站合并单元，智能变电站合并单元对FT3格式报文经过数据处理输出IEC61850 9-2报文，IEC61850 9-2报文经工业交换机传送到光电转换器，光电转换器将IEC61850 9-2报文经过光电转换后通过以太网口输入到虚回路检测模块，虚回路检测模块读取IEC61850 9-2报文中各个通道数据和配置文件解析模块从SCD文件中解析出的IED设备通道，比对MAC地址、APPID以及加载信号量的正确性，完成二次虚回路IED虚回路检测。
9.如权利要求6所述的智能变电站二次虚回路检测方法，其特征在于：虚回路检测模块读取GOOSE报文中的通道数据和配置文件解析模块从SCD文件中解析出的IED设备通道，比对IED设备的MAC地址、APPID加载信号量的正确性，完成遥信虚回路的比对检测。
10.如权利要求6所述的智能变电站二次虚回路检测方法，其特征在于：虚回路检测模块读取GOOSE跳闸命令中的通道数据和和配置文件解析模块从SCD文件中解析出的IED设备通道，比对GOOSE跳闸命令，完成GOOSE虚回路检测。
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