CN105956245B

CN105956245B - 一种智能变电站scd模型间隔解耦方法

Info

Publication number: CN105956245B
Application number: CN201610262595.7A
Authority: CN
Inventors: 张海东; 黄树帮; 杨青; 倪益民; 窦仁晖; 吴艳平; 任辉; 赵国庆
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI; Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI; Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2016-04-25
Publication date: 2023-05-26
Anticipated expiration: 2036-04-25
Also published as: CN105956245A

Abstract

本发明提供一种智能变电站SCD模型间隔解耦方法，所述方法包括如下步骤：(1)SCD模型间隔建模；(2)间隔之间关联关系分析；(3)间隔物理解耦；(4)分析关联间隔配置修改的内容；(5)合并间隔文件。本发明提供隔离不同业务配置信息改动影响范围的手段，降低SCD文件应用的复杂度。

Description

一种智能变电站SCD模型间隔解耦方法

技术领域

本发明涉及一种间隔解耦方法，具体涉及一种智能变电站SCD模型间隔解耦方法。

背景技术

智能变电站作为智能电网的重要建设环节，截止目前国网公司已有1000多座智能变电站建成投运，在一次设备智能化、二次设备集成化、信息模型标准化、数据传输网络化、站控层信息一体化等方面取得了一系列成果，积累了丰富的工程建设经验。为了推动智能变电站二次设备信息模型的标准化应用，国网公司基建部发布了智能变电站二次系统信息模型标准化管理办法，筹建信息模型标准库。智能变电站SCD模型文件已经可以很好地满足智能变电站二次设备及系统集成应用的需求，但由于SCD文件存在不同应用类型信息耦合和设备间二次虚回路复杂关系配置等原因，在调试后期、运维检修、改扩建涉及SCD文件的修改和升级时，很难界定SCD文件修改后的影响范围，客观上造成了“牵一发而动全身”的现象。在调试阶段，SCD文件哪怕只是修改局部信息往往造成重新全部调试，调试工作反复进行。改扩建阶段，由于新增或改建间隔，SCD文件必然要更改，由于改动风险不好确定，往往通过扩大停电范围或全站停电来调试和确认功能的正确性，才能投运。为此，需要进一步探讨高度集成的SCD文件的灵活分解措施，化大为小，分而治之，提供隔离不同间隔配置信息改动影响范围的手段，降低SCD文件应用的复杂度。

文献《智能变电站ICD模型文件数字签名设计及应用》(电力系统自动化,2015,39(13):124-128)提出了智能变电站ICD模型保护的数字签名方案，其主要思路是：基于CRC32校验码的模型文件文本保护方法和基于非对称加密的模型特征内容数字签名及签名验证方法，实现对SCD模型配置的源数据ICD文件的签名管控，保证了SCD模型功能信息的真实性和正确性。

文献《智能变电站配置信息的全生命周期管理》(电力系统自动化，2014，38(10):85～89)针对SCD文件的管控难题，文中对智能变电站配置信息全生命周期管理系统的功能结构、关键技术和实施过程进行了研究，提出由SCD文件版本管理、变更控制和在线监视等环节构成的管控过程，提出基于角色的SCD文件安全访问控制和实现在线监视的3种技术方案。重点解决智能变电站配置信息管控的问题。

文献《基于二次回路比对的智能变电站调试及安全措施》(电力系统自动化，2015,39(20):130-134.)通过研究智能变电站二次回路文件与过程层调试项目的关系,提出了基于二次回路文件比对的过程层调试方案和安全措施生成方法。此方法从数据链路、通信参数、数据通道等方面分析不同版本配置文件中二次回路的差异,根据二次回路的差异类型制定相应的调试项目,再对整组试验设备相关的二次回路进行关联性分析,划分试验设备和运行设备的分界面。重点是解决的在现有SCD模型配置完成的前提下制定二次系统调试及安全措施的,属于事后分析。

综上，目前在智能变电站SCD文件配置和管控方面开展了研究，研究的重点内容是SCD文件的配置源数据ICD模型数字签名、SCD整个配置周期的管控、基于配置完整的SCD文件事后分析调试措施等，对于智能变电站SCD文件间隔解耦，尚未从SCD配置源头上解决模型耦合的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种智能变电站SCD模型间隔解耦方法，本发明提供隔离不同业务配置信息改动影响范围的手段，降低SCD文件应用的复杂度。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种智能变电站SCD模型间隔解耦方法，所述方法包括如下步骤：

(1)SCD模型间隔建模；

(2)间隔之间关联关系分析；

(3)间隔物理解耦；

(4)分析关联间隔配置修改的内容；

(5)合并间隔文件。

优选的，所述步骤(1)包括如下步骤：

步骤1-1、根据变电站的结构和功能创建间隔对象，创建一次设备间隔和公共间隔两种类型；

步骤1-2、修改IEC61850中建模的类图方式，解除功能、逻辑节点与对应类之间的关联关系，补充母线节点，所述母线节点是从间隔类派生出来，所述间隔类从变电站类中派生出来。

优选的，所述一次设备间隔依据一次设备拓扑，按照一次设备的电网功能进行划分，包括：进出线间隔，母联或分段断路器间隔，变压器间隔，母设间隔；所述公共间隔依据变电站控制系统的功能情况进行创建，在电压等级和变电站站控层创建，是一组逻辑节点关联的集合，满足跨间隔、跨电压等级二次设备间隔归集要求，包括交换机间隔、保护公共间隔、测控公共间隔和辅助公共间隔。

优选的，所述交换机间隔的模型命名为SWBay，用于归集站内交换机设备；所述保护公共间隔的模型命名为ProCommBay，用于归集站域保护设备和安全稳定控制装置设备；所述测控公共间隔的模型命名为CMCommBay，用于归集公共测控设备和集中式测控设备；所述辅助公共间隔的模型命名为AuxCommBay，用于归集备自投、一体化电源及辅助系统设备；所述其他公共间隔的模型命名为OtherCommBay，用于归集公共设备和无对应间隔归集的相关二次设备，所述公共设备包括对时时钟、网络分析仪和故障录波。

优选的，所述步骤(2)中，基于SSD模型智能分析所述间隔之间关联关系，包括如下步骤：

步骤2-1、分别加载扩建前后的新老版本SSD模型，根据SSD模型获取新老版本SSD模型中所有导电设备的间隔和主变间隔；

步骤2-2、以扩建前SSD模型版本为基准，通过采用路径的方法获取间隔名称，所述间隔名称的格式为：变电站+电压等级+间隔；采用分层签名比对方法，以所述间隔名称作为同一性判断的基准，分析得出扩建后SSD模型中新增加的间隔；

步骤2-3、以所述新增加的间隔为源头，依据典型间隔关联关系规则库，智能分析出扩建后关联的间隔；

步骤2-4、扩建后的SSD模型包含的导电设备间隔和主变间隔中除了新增间隔和关联间隔，剩余的都是无关间隔；得到扩建工程中扩建间隔、关联间隔和无关间隔的划分结果报告；

所述扩建间隔是指扩建工程新增加的间隔；所述关联间隔是指前期已建设投运，因扩建需要修改配置的现正在运行间隔；所述无关间隔是指与扩建无关的运行间隔；

步骤2-5、依据智能变电站扩建方案，进行工程审核。

优选的，所述步骤(3)中，所述间隔物理解耦是指将SCD文件分解为多个间隔文件，并将无关间隔物理隔离，关联间隔用于模型配置修改。

优选的，所述步骤(3)包括如下步骤：

步骤3-1、SCD文件按照间隔划分方式，将SCD中同一间隔的IED进行重组，形成若干个SCD文件的子集，即间隔配置描述文件，简称BCD文件；

步骤3-2、对解耦后的间隔模型文件自动生成对应的MD5校验码，修改间隔模型文件名称将校验码追加到文件的名称中。

优选的，所述步骤(4)中，采用分层签名比对方法对所述关联间隔进行比对，分析修改的内容，并得出配置修改的分析结果。

优选的，所述步骤(5)包括如下步骤：

步骤5-1、将无关间隔和修改后的间隔合并，进行完整性、一致性的安全重组校核，形成新的SCD文件；

完整性安全重组校核是指SCD模型中无关间隔的模型配置需要完整的合并到SCD模型中；

一致性安全重组校核是指对SCD模型中IED命名、数据类型模板、数据集进行一致性校验；

步骤5-2、间隔模型文件合并载入无关间隔模型文件中，并进行数字签名验证。

优选的，所述步骤5-2中，所述数字签名验证包括如下步骤：

步骤5-2-1、分别对每个间隔模型文件生成指纹标识128位MD5码数字签名MD51；

步骤5-2-2、提取无关间隔模型文件名称中的模型解耦生成的MD5码数字签名MD50；

步骤5-2-3、比对MD50与MD51是否一致，若是则签名验证通过，否则签名验证不通过。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明采用间隔解耦的方式实现对智能变电站SCD文件间隔物理解耦，无关间隔的隔离，解决了在调试后期、运维检修、改扩建涉及SCD文件的修改和升级时，由于SCD文件存在不同应用类型信息耦合和设备间二次虚回路复杂关系配置等原因而难界定SCD文件修改后影响范围的问题；提供隔离不同业务配置信息改动影响范围的手段，降低SCD文件应用的复杂度。

附图说明

图1是本发明提供的一种智能变电站SCD模型间隔解耦方法的流程图

图2是本发明提供的公共间隔划分的示意图

图3是本发明提供的建立SSD模型UML类图

图4是本发明提供的基于SSD模型的扩建场景间隔关联关系分析流程图

图5是本发明提供的典型间隔的IED组成示意图

图6是本发明提供的间隔模型文件数字签名的流程图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明采用间隔解耦的方式实现对智能变电站SCD(全站系统配置文件)文件间隔物理解耦，无关间隔的隔离。避免目前在调试后期、运维检修、改扩建涉及SCD文件的修改和升级时，由于SCD文件存在不同应用类型信息耦合和设备间二次虚回路复杂关系配置等原因，很难界定SCD文件修改后的影响范围，客观上造成了“牵一发而动全身”的现象。提供隔离不同业务配置信息改动影响范围的手段，降低SCD文件应用的复杂度。

如图1所示，本发明提供一种智能变电站SCD模型间隔解耦方法，包括如下步骤：1)SCD模型间隔建模；2)间隔之间关联关系分析；3)间隔物理解耦；4)分析关联间隔配置修改的内容；5)合并间隔文件。

智能变电站SCD信息模型遵循IEC 61850标准和国家电网公司《Q/GDW 1396—2012IEC 61850工程继电保护应用模型》规范，配置完整的二次虚回路、一次设备及其拓扑、一二次设备关联关系、二次设备完整的归集到间隔容器中。

所述步骤1)进行SCD间隔建模，应根据变电站的结构和功能创建间隔对象，创建一次设备间隔和公共间隔两种类型。

上述的一次设备间隔依据一次设备拓扑，按照一次设备的电网功能进行划分，主要包括：进出线间隔，母联或分段断路器间隔，变压器间隔，母设间隔等。

上述的公共间隔依据变电站控制系统的功能情况进行创建，一般在电压等级和变电站站控层创建，通常是一组逻辑节点关联的集合，可满足跨间隔、跨电压等级二次设备间隔归集要求，主要包括：交换机间隔，保护公共间隔，测控公共间隔，辅助公共间隔等。

如图2所示，为公共间隔划分的示意图；

上述的交换机间隔的模型命名为SWBay，用于归集站内交换机设备；

上述的保护公共间隔的模型命名为ProCommBay，用于归集站域保护、安全稳定控制装置等设备；

上述的测控公共间隔的模型命名为CMCommBay，用于归集公共测控、集中式测控等设备；

上述的辅助公共间隔的模型命名为AuxCommBay，用于归集备自投、一体化电源及辅助系统等设备；

上述的其他公共间隔的模型命名为OtherCommBay，用于归集对时时钟、网络分析仪、故障录波等公共设备以及无对应间隔归集的相关二次设备。

所述步骤1)修改IEC 61850中建模的类图方式，解除功能节点(Fucction)、逻辑节点(LNode)与对应类之间的关联关系，补充了母线节点(BusConnectivityNode)，母线节点是从间隔类派(Bay)生出来，间隔从变电站类(Substation)中派生出来。

如图3所示，为建立SSD(系统规格文件)模型UML类图，图中虚线部分是表示解除功能、逻辑节点与对应的类之间的关联关系，补充了母线节点，母线节点(BusConnectivityNode)是从间隔类(Bay)派生出来，间隔从变电站类(Substation)中派生出来。

所述步骤2)针对扩建场景将将变电站内所有间隔划分为扩建间隔、关联间隔和无关间隔。

上述扩建间隔是指扩建工程新增加的间隔；

上述关联间隔是指前期已建设投运，但是因扩建需要修改配置的现正在运行间隔；

上述无关间隔是指与扩建无关的运行间隔。

所述步骤2)间隔之间关联关系主要有联闭锁、保护等跨间隔关联配置信息，这些关联配置信息在SCD模型中采用二次虚端子表达。

所述步骤2)保护装置跨间隔关联配置信息主要有母线保护、主变保护等跨间隔设备采集多个间隔的电流电压、刀闸位置、开关位置等，跨间隔设备与多个间隔保护交换失灵启动、闭锁重合闸信号等。

所述步骤2)线路保护跨间隔关联典型的配置信息是：线路保护接收母线保护的重合闸闭锁、远跳开入信号，向母线保护发送启动失灵信号。

所述步骤2)母线保护跨间隔关联典型的配置信息是：母线保护接收与母线连接线路、主变间隔的合并单元电流信号，相关间隔智能终端的开关、隔刀位置信号，接收所连接线路、主变间隔的启动失灵保护信号；发送闭重三跳到线路间隔智能终端，发送母线差动作闭锁重合闸、母线差动作远跳开入等信号到线路保护。

所述步骤2)主变保护跨间隔关联典型的配置信息是：主变保护接收母线保护的失灵联跳信号，向母线保护发送启动失灵信号。

所述步骤2)跨间隔五防联闭锁配置信息主要包括本间隔五防联闭锁逻辑判断所需其他间隔的开关、刀闸或地刀的位置状态信号；

所述步骤2)线路间隔与线路间隔连接的母线间隔、母联间隔的开关、刀闸或地刀的位置状态信号关联；

所述步骤2)母线间隔与母联间隔、所有与母线连接的线路间隔、与母线连接的变压器间隔等开关、刀闸或地刀的位置状态信号关联；

所述步骤2)变压器间隔与所连接母线间隔的刀闸和地刀的位置状态信号关联；

例如SCD模型中IED(智能电子设备)元素片段配置的联闭锁Inputs中元素如下：

</Inputs>

所述步骤2)基于SSD模型智能分析新增间隔与现有间隔之间的关联关系。

上述基于扩建前后的SSD模型分析出新扩建的间隔，依据间隔之间的关联关系，得到新扩建的间隔关联的间隔，智能识别无关间隔与关联间隔的分界面，给出分析结果。

如图4所示，为基于SSD模型的扩建场景间隔关联关系分析流程图，步骤如下；

首先，分别加载扩建前后的新老版本的SSD模型，根据SSD模型获取新老版本SSD模型中所有导电设备的间隔和主变间隔；

其次，以扩建前SSD模型版本为基准，通过采用路径的方法获取间隔的名称唯一性，形如：变电站+电压等级+间隔的格式；采用分层签名比对方法，以间隔名称为作为同一性判断的基准，分析得出扩建后SSD模型中新增加的间隔；

第三，以分析得到的新增加间隔为源头，依据典型间隔关联关系规则库，智能分析出扩建后关联的间隔；

第四，扩建后的SSD模型包含的导电设备间隔和主变间隔中除了新增间隔和关联间隔，剩余的都是无关间隔；此时给扩建工程中所有间隔扩建间隔、关联间隔和无关间隔的划分结果报告；

第五，工程技术人员依据智能变电站扩建方案，最终校核间隔分析结论。

所述步骤3)间隔物理解耦是指将SCD文件分解为多个间隔文件，并将无关间隔物理隔离，关联间隔用于模型配置修改。

所述步骤3)SCD文件按照间隔划分方式，如图5所示，将SCD中同一间隔的IED进行重组，形成若干个SCD文件的子集，即间隔配置描述文件(Bay ConfigurationDescription,简称BCD文件)，包括：本间隔保护IED、本间隔测控IED、本间隔合并单元IED、本间隔智能终端IED、本间隔计量IED、本间隔在线监测主IED、本间隔计量用合并单元IED和本间隔监测组件子IED。

所述步骤3)间隔模型文件文本保护，即对解耦后的间隔模型文件自动生成对应的MD5校验码，修改间隔模型文件名称将校验码追加到文件的名称中，流程如图6所示。解耦的间隔模型文件的名称数字签名格式为：原始名称_MD5.bcd，例如NSR-3611_52A5FFC852A5FFC852A5FFC852A5FFC852A5FFC8.bcd。

所述步骤4)采用分层签名比对的方法，对关联间隔分析修改的内容，并给出配置修改的分析结果。

所述步骤4)应该是对关联间隔的比对，无关间隔和新增间隔不需要比对。比对的内容包括二次回路、通信参数、逻辑节点等。

所述步骤5)合并间隔文件。将无关间隔与修改后的间隔合并，并进行完整性、一致性的安全重组校核，形成新的SCD文件。

前述的完整性校核是指SCD模型中无关间隔的模型配置需要完整的合并到SCD模型中，新增间隔和关联间隔模型配置的工程实例化内容需要满足完整性要求。

前述的一致性校核是指对SCD模型中IED命名、数据类型模板、数据集等内容一致性校验。

所述步骤5)模型文件合并载入无关间隔模型文件，并进行数字签名验证。

前述的数字签名验证是指分别对每个间隔模型文件生成指纹标识128为MD51码数字签名；其次，提取无关间隔模型文件名称中的模型解耦生成的MD50码数字签名；第三，比对MD50与MD51是否一致，如果签名验证通过，反之签名验证不通过。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种智能变电站SCD模型间隔解耦方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)SCD模型间隔建模；

(2)间隔之间关联关系分析；

(3)间隔物理解耦；

(4)分析关联间隔配置修改的内容；

(5)合并间隔文件；

所述步骤(1)包括如下步骤：

步骤1-2、修改IEC61850中建模的类图方式，解除功能、逻辑节点与对应类之间的关联关系，补充母线节点，所述母线节点是从间隔类派生出来，所述间隔类从变电站类中派生出来；

所述一次设备间隔依据一次设备拓扑，按照一次设备的电网功能进行划分，包括：进出线间隔，母联或分段断路器间隔，变压器间隔，母设间隔；所述公共间隔依据变电站控制系统的功能情况进行创建，在电压等级和变电站站控层创建，是一组逻辑节点关联的集合，满足跨间隔、跨电压等级二次设备间隔归集要求，包括交换机间隔、保护公共间隔、测控公共间隔和辅助公共间隔；

所述交换机间隔的模型命名为SWBay，用于归集站内交换机设备；所述保护公共间隔的模型命名为ProCommBay，用于归集站域保护设备和安全稳定控制装置设备；所述测控公共间隔的模型命名为CMCommBay，用于归集公共测控设备和集中式测控设备；所述辅助公共间隔的模型命名为AuxCommBay，用于归集备自投、一体化电源及辅助系统设备；其它公共间隔的模型命名为OtherCommBay，用于归集公共设备和无对应间隔归集的相关二次设备，所述公共设备包括对时时钟、网络分析仪和故障录波；

所述步骤(2)中，基于SSD模型智能分析所述间隔之间关联关系，包括如下步骤：

步骤2-5、依据智能变电站扩建方案，进行工程审核。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述间隔物理解耦是指将SCD文件分解为多个间隔文件，并将无关间隔物理隔离，关联间隔用于模型配置修改。

3.根据权要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(3)包括如下步骤：

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(4)中，采用分层签名比对方法对所述关联间隔进行比对，分析修改的内容，并得出配置修改的分析结果。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(5)包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述步骤5-2中，所述数字签名验证包括如下步骤：