CN106372301A - 智能变电站配置文件可视化及配置一致性检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能变电站配置文件可视化及配置一致性检测方法，包括：1）SCD文件视图化：2）SCD文件比对：通过图形化比对，当不同版本的回路或者报文参数不一致时，首先在拓扑图中进行初步报错；随后在详细的虚拟二次回路图上详细报错显示回路或者端子变化；最终列出被比对的SCD文件的配置变化；3）SCD文件调试策略及验证：a根据比对结果，生成相应的调试策略；b根据调试策略，通过对相关的IED设备进行验证以检查回路的正确性，使得智能变电站站内智能装置间实际信息与SCD文件描述保持一致性。保证了IED装置之间信息互联互通的可靠性，消除了电网安全运行的无形隐患；也提高了智能站调试工作的系统性和针对性，有效缩短了智能站的调试周期。

Description

智能变电站配置文件可视化及配置一致性检测方法和系统

【技术领域】

本发明属于智能变电站领域，涉及一种智能变电站配置文件可视化及配置一致性检测方法和系统。

【背景技术】

SCD文件即智能变电站配置描述文件，该文件将变电站的一、二次电气连接关系，通讯逻辑关系通过标准化数据模型进行了完整的描述，其可谓文本文件格式的变电站一、二次电气设计图纸。可是在我国目前的智能站建设中，由于缺乏统一的管理监控体系及手段。该文件在智能站建设过程中可以被多方依据其需要频繁修改，最终可能导致的结果则是：

一、由于SCD文件本身为文本文件格式，其易读性比较差，介于不同更新人员的水平差异及可能出现的疏忽，导致频繁更新后的SCD文件正确性难以保证；

二、SCD文件与装置实例化升级不同步，不一致，影响装置之间的互联互通，为后期变电站的运行遗留下后果未知的安全隐患；

三、SCD文件频繁更新，装置实例化频繁更新，导致调试工作无序、重复性开展。工程调试质量难于确保，也成为影响变电站调试及建设工期的首要因素。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种智能变电站配置文件可视化及配置一致性检测方法和系统，解决了现有技术中存在的问题。保证了IED装置之间信息互联互通的可靠性，消除了电网安全运行的无形隐患；同时也提高了智能站调试工作的系统性和针对性，有效缩短了智能站的调试周期。

本发明目的是通过以下技术方案来实现的：

一种智能变电站配置文件可视化及配置一致性检测方法，包括如下步骤：

1)SCD文件视图化

通过加载全站的SCD模型文件，从中提取GOOSE和SV信息，根据GOOSE发布、订阅关系以及SV的输出和输入关系生成二次回路图；

2)SCD文件比对

通过图形化比对，当不同版本的回路或者报文参数不一致时，首先在拓扑图中进行初步报错；随后在详细的虚拟二次回路图上详细报错显示回路或者端子变化；最终列出被比对的SCD文件的配置变化；

3)SCD文件调试策略及验证

a根据比对结果，生成相应的调试策略

根据比对后SCD文件的配置变化，调用专家决策数据库自动生成各个IED的调试策略；调试策略包含一系列的GOOSE和SV报文接收及发送配置或者模板文件；

b根据调试策略，通过对相关的IED设备进行验证以检查回路的正确性，使得智能变电站站内智能装置间实际信息与SCD文件描述保持一致性。

进一步地，步骤1)之后还包括SCD文件规范化检查步骤：

2.1)配置规范性检查

从以下几个方面对SCD文件配置规范性进行检查：

IED通信参数引用有效性检查，检查通信部分的参数和IED部分对应的配置是否一致；

文件模型实例及数据集正确性检查；

IP地址、组播MAC地址、GOOSEID、SMVID、APPID唯一性检查：

VLAN、优先级等通信参数正确性检查；

2.2)依据标准及规程，检验虚端子连线的正确性

通过对设计规范进行语义分析和建模，形成语句编辑的模板，以此对SCD文件中GOOSE、SMV虚端子连接和描述的完整和准确性，检查SCD文件中的GOOSE、SMV虚端子连接是否符合标准设计规范；

2.3)根据检测结果按重要性分类并提示

对检查结果按照类型和影响程度分为三类：第一类错误会影响到变电站的安全稳定运行，必须消除的SCD配置错误；第二类错误是描述或者命名不规范，会影响到各IED之间的互操作性；第三类错误只是配置不规范，不会对运行和互操作带来影响。

进一步地，步骤2)SCD文件比对具体包括：

3.1)通过导入新旧SCD文件，SCD文件的解析；

3.2)SCD中的不同层次的元素对象及属性的图形化建模：

以视图的方式给出新SCD文件中所含有的所有IED装置，以及各IED装置与其它IED装置之间的链路信息及各个链路的通讯参数及链路的电气量数据通道信息，

3.3)IED设备间连线的智能化处理，信息点处信息不一致的对比并给出提示：

对IED的链路信息及各个链路的通讯参数及链路的电气量数据通道信息的改变，或探测到新增IED装置，在拓扑图中进行初步报错；随后在详细的虚拟二次回路图上详细报错显示回路或者端子变化。

进一步地，提示步骤中的初步报错和详细报错分别通过不同颜色进行显示。

进一步地，所述的专家决策模板库是根据可能出现的SCD文件不一致情况总结得出的调试策略的数据集合。

一种智能变电站配置文件可视化及配置一致性检测系统，包括：软件控制模块和报文收发终端；

所述的软件控制模块，用于实现SCD文件的可视化，并根据新、旧SCD文件对比，然后在新旧SCD文件对比的基础上，通过调用动态分析决策模板库，给出SCD文件更新后的调试验证策略，并依据调试策略的内容，将调试所需数据传递给报文收发终端；

所述的报文收发终端，与站内IED装置相连接，用于在接收到报文收发终端的测试命令后控制测试流程，实现相应IED装置的测试验证。

作为本发明的进一步改进，所述的软件控制模块包括：

SCD文件视图化模块，用于通过加载全站的SCD模型文件，从中提取GOOSE和SV信息，根据GOOSE发布、订阅关系以及SV的输出和输入关系生成二次回路图；

SCD文件比对模块，用于通过图形化比对，当不同版本的回路或者报文参数不一致时，首先在拓扑图中进行初步报错；随后在详细的虚拟二次回路图上详细报错显示回路或者端子变化；最终列出被比对的SCD文件的配置变化；

专家决策模板模块，用于根据可能出现的SCD文件不一致情况提供对应的的调试策略；

调试策略模块，用于根据比对后SCD文件的配置变化，调用专家决策模板模块自动生成各个IED的调试策略；

报文收发终端控制模块，用于将调试策略传递给文收发终端。

作为本发明的进一步改进，所述的软件控制模块还包括：

SCD文件规范化检查模块，用于配置规范性检查，依据标准及规程，检验虚端子连线的正确性，根据检测结果按重要性分类并提示。

作为本发明的进一步改进，所述的软件控制模块还包括：

SCD文件管理模块，用于利用数据库对SCD文件集中进行管理，通过站名、版本号、修改次数及其他关键字对SCD文件进行导入和导出实现SCD文件的集中管理；管理依据《智能变电站继电保护技术规范》、《IEC61850工程继电保护应用模型》、《线路保护及辅助装置标准化设计规范》和《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

本发明的而方法通过SCD文件视图化提高了SCD文件的可读性，方便检修调试人员对SCD文件进行阅读、检查和分析；SCD文件的自动比对，不需要人工进行识别和分析判断，大大提高了工作效率；自动生成的调试策略，不需要人工进行分析和制定测试方案，通过计算机给出有序、统一和完备的系统检修方案，能过做到严谨、全面，提高了自动化程度。而仅对SCD中配置有变化的装置进行检查和测试，消除了差错和遗漏，避免了重复工作，节省了调试时间，缩短了调试周期，节约了人力和时间成本。由于调试策略依据SCD文件自动生成，保证了智能变电站站内智能装置间实际信息的互联互通与SCD文件描述的一致性。

进一步，SCD文件的规范性检查，自动查找出模型、参数的配置错误和虚拟二次回路不符合设计规范等影响安全稳定运行的接线问题。可以做到及时发现问题，尽早消除故障隐患。通过对每次修改过后的文件进行扩展的规范性检，来保证每次修改后的SCD文件的工程应用规范性及合理性。

本发明的系统通过软件控制模块和报文收发终端，实现SCD文件的可视化，并根据新、旧SCD文件对比，然后在新旧SCD文件对比的基础上，通过调用动态分析决策模板库，给出SCD文件更新后的调试验证策略，并依据调试策略的内容，将调试所需数据传递给报文收发终端；最终实现相应IED装置的测试验证。保证了IED装置之间信息互联互通的可靠性，消除了电网安全运行的无形隐患；同时也提高了智能站调试工作的系统性和针对性，有效缩短了智能站的调试周期。

【附图说明】

图1为本发明系统构成框图；

图2为本发明中IED设备间连线图；

图3为虚端子连线图。

【具体实施方式】

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细阐述，但本发明不限于该实施例。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选施例中详细说明具体的细节。

如下图1所示，本发明一种智能变电站配置文件可视化及配置一致性检测系统由软件控制模块部分、硬件部分构成。软件控制模块部分主要实现SCD文件的科学管理，立足于全站SCD文件的管理角度，实现SCD文件的可视化，新旧文件对比，并在新旧文件对比的基础上，通过调用动态分析决策模板库，给出SCD文件更新后的调试验证策略，并依据调试策略的内容，将调试所需数据传递给报文收发终端控制软件；硬件部分(报文收发终端)则与站内IED装置相连接(点对点连接或组网连接到智能站的过程层网络上)，在接收到报文收发终端控制软件的测试命令后控制测试流程，有序、完备、科学得实现相应IED装置的测试验证。

1、SCD文件图形化可视化及管理

1.1SCD文件图形化

通过加载全站的SCD模型文件，从中提取GOOSE和SV信息，根据GOOSE发布、订阅关系以及SV的输出和输入关系生成二次回路图。所生成的回路图从两个层面进行展示。

第一层所展示的是各IED拓扑图。每个IED拓扑图包括GOOSE和SV的输入、输出两部分内容，采用类似芯片封装的设计方法，在管脚处显示描述、MAC地址、APPID等主要参数。如图2所示。

第二层所展示的是各IED每个输入和输出虚拟端子和虚拟二次回路。比如GOOSE数据集中每个端子到另一IED相应端子的接线。如下图3所示：

1.2SCD文件管理系统

利用数据库对SCD文件集中进行管理，通过站名、版本号、修改等关键字对SCD文件进行导入和导出，实现了SCD文件的集中管理。通过对国家电网公司发布的《智能变电站继电保护技术规范》、《IEC61850工程继电保护应用模型》、《线路保护及辅助装置标准化设计规范》和《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》的研究，分析和归纳出SCD文件的检验内容及检验方法，并通过软件的方式来实现SCD文件的自动化，系统化检验功能。

2、SCD文件规范化检查

2.1配置规范性检查

从以下几个方面对SCD文件配置规范性进行检查：

IED通信参数引用有效性检查

检查通信(Communication)部分的IED名称(iedName)、访问点名称(apName)、GOOSE控制块名称(GSE cbName)、逻辑设备实例(ldInst)等参数和IED部分对应的配置是否一致；

文件模型实例及数据集正确性检查

检查数据类型模板Data Type Templates部分是否有未被实例化的数据类型模板；检查IED部分的实例和它们所引用的数据类型模板是否匹配；检查数据集中的索引和它们所引用的数据/数据属性是否匹配，检查索引是否重复出现。

IP地址、组播MAC地址、GOOSEID、SMVID、APPID唯一性检查：

检查SCD文件中IP地址、GOOSE的MAC地址、GOID、APPID等是否重复。

VLAN、优先级等通信参数正确性检查：

检查SCD文件中GOOSE、SMV的VLANID、VLAN Priority等是否有效。

2.2依据相关标准及规程，检验虚端子连线的正确性

通过对设计规范进行语义分析和建模，形成一套语法规则。通过依据设计规范按一定语句编辑的模板，对SCD文件中GOOSE、SMV虚端子连接和描述的完整和准确性，检查SCD文件中的GOOSE、SMV虚端子连接是否符合Q/GDW 1161、Q/GDW1175等标准设计规范。

2.3根据检测结果按重要性分类

对检查结果按照类型和影响程度分为三类：第一类错误会影响到变电站的安全稳定运行，必须消除的SCD配置错误；第二类错误是描述或者命名不规范，会影响到各IED之间的互操作性；第三类错误只是配置不规范，不会对运行和互操作带来影响。

3、SCD文件比对系统

3.1图形化提示

通过导入新旧SCD文件，该软件系统以视图的方式，给出新SCD文件中所含有的所有IED装置，以及各IED装置与其它IED装置之间的链路信息(SMV链路、GOOSE链路)及各个链路的通讯参数及链路的电气量数据通道信息，对IED的链路信息(SMV链路、GOOSE链路)及各个链路的通讯参数及链路的电气量数据通道信息的改变，或探测到新增IED装置，在视图上均会以亮色显示。用户通过点击不同的位置信息点，可具体观测到新旧文件对当前信息点描述的差异。该部分的工作主要由以下内容构成：

SCD文件的解析；

SCD中的不同层次的元素对象及属性的图形化建模；

IED设备间连线的智能化处理；

信息点处信息不一致的对比及显示。

通过图形化比对，当不同版本的回路或者报文参数不一致时，首先在拓扑图中显示出不同的颜色，提示调试人员注意SCD配置有变化。随后在详细的虚拟二次回路图上显示亮色标注回路或者端子变化。

3.2表格化比对结果

以列表形式列出被比对的SCD文件的配置变化。如虚端子的变化，报文参数的变化等。

4、SCD文件调试策略及硬件验证平台

4.1根据比对结果，生成相应调试策略

该项目通过对新旧SCD文件的可视化对比，给出新旧文件的不同信息点，并对信息点进行筛选及分层、分类分析。对分析出的数据通过调用专家决策模板库系统，给出有序、统一、完备的系统调试策略。此时，现场调试人员即可依据此系统调试策略，使用智能变电站综合测试仪(可调试合并单元、保护、测控、智能终端等所有二次设备)，有针对性的去验证由于SCD文件的更新而导致的IED设备实例化配置的变化，以确保IED的实例化更新与SCD文件的更新的同步性及一致性。根据比对后SCD文件的不一致性，自动生成各个IED的调试策略。调试策略包含一系列的GOOSE和SV报文接收及发送配置或者模板文件，供报文收发终端导入和使用。

4.2根据调试策略，通过硬件平台对相关的IED设备进行验证

采用终端发送报文，IED接收报文，或者IED发送报文，终端接收报文以检查回路的正确性。

所生成的调试策略按IED进行分类，调试人员可以有选择的分项分步执行。除检修位和虚端子的状态外，其它报文参数不能人工设置，完全依靠调试策略从SCD文件中获取，使所做的调试检修工作与SCD文件保持一致性。所有测试项目中测试参数对使用者都是可见的，使使用者对测试进行掌控。

本发明提出将SCD文件的科学管理与工程调试验证相结合的系统解决思路，其原理如下：

一、针对SCD文件为文本文件，其对于电气工程师不宜读懂的情况。该项目的软件可对SCD文件进行视图化解析，使其由文本文件变成电气图纸；针对SCD修改内容可能不符合IEC61850工程应用规范及相关的设计规范，该项目的软件通过对每次修改过后的文件进行扩展的规范性检，来保证每次修改后的SCD文件的工程应用规范性及合理性。

二、针对SCD文件与装置实例化升级不同步，不一致，影响装置之间的互联互通，为后期变电站的运行遗留下后果未知的安全隐患的问题。

该项目通过对新旧SCD文件的可视化对比，给出新旧文件的不同信息点，并对信息点进行筛选及分层、分类分析。对分析出的数据通过调用专家决策模板库系统，给出有序、统一、完备的系统调试策略。此时，现场调试人员即可依据此系统调试策略，使用智能变电站综合测试仪(可调试合并单元、保护、测控、智能终端等所有二次设备)，有针对性的去验证由于SCD文件的更新而导致的IED设备实例化配置的变化，以确保IED的实例化更新与SCD文件的更新的同步性及一致性。保证了IED装置之间信息互联互通的可靠性，消除了电网安全运行的无形隐患；同时也提高了智能站调试工作的系统性和针对性，有效缩短了智能站的调试周期。

三、针对文件频繁更新，装置实例化频繁更新，导致调试工作无序、重复性开展。该项目通过在原来的SCD文件更新、装置实例化更新的项目流程控制的中间加入了SCD文件的规范性检查，继而减小了装置实例化更新的频率及由此引出的调试问题。调试工作无序、重复性开展。即有效科学的保证了工程质量，同时缩短了工程调试及建设周期。

以上，仅为本发明的较佳实施例，并非仅限于本发明的实施范围，凡依本发明专利范围的内容所做的等效变化和修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (9)

1.一种智能变电站配置文件可视化及配置一致性检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)SCD文件视图化

通过加载全站的SCD模型文件，从中提取GOOSE和SV信息，根据GOOSE发布、订阅关系以及SV的输出和输入关系生成二次回路图；

2)SCD文件比对

通过图形化比对，当不同版本的回路或者报文参数不一致时，首先在拓扑图中进行初步报错；随后在详细的虚拟二次回路图上详细报错显示回路或者端子变化；最终列出被比对的SCD文件的配置变化；

3)SCD文件调试策略及验证

a根据比对结果，生成相应的调试策略

根据比对后SCD文件的配置变化，调用专家决策数据库自动生成各个IED的调试策略；调试策略包含一系列的GOOSE和SV报文接收及发送配置或者模板文件；

b根据调试策略，通过对相关的IED设备进行验证以检查回路的正确性，使得智能变电站站内智能装置间实际信息与SCD文件描述保持一致性。

2.根据权利要求1所述的智能变电站配置文件可视化及配置一致性检测方法，其特征在于，步骤1)之后还包括SCD文件规范化检查步骤：

2.1)配置规范性检查

从以下几个方面对SCD文件配置规范性进行检查：

IED通信参数引用有效性检查，检查通信部分的参数和IED部分对应的配置是否一致；

文件模型实例及数据集正确性检查；

IP地址、组播MAC地址、GOOSEID、SMVID、APPID唯一性检查：

VLAN、优先级等通信参数正确性检查；

2.2)依据标准及规程，检验虚端子连线的正确性

通过对设计规范进行语义分析和建模，形成语句编辑的模板，以此对SCD文件中GOOSE、SMV虚端子连接和描述的完整和准确性，检查SCD文件中的GOOSE、SMV虚端子连接是否符合标准设计规范；

2.3)根据检测结果按重要性分类并提示

对检查结果按照类型和影响程度分为三类：第一类错误会影响到变电站的安全稳定运行，必须消除的SCD配置错误；第二类错误是描述或者命名不规范，会影响到各IED之间的互操作性；第三类错误只是配置不规范，不会对运行和互操作带来影响。

3.根据权利要求1所述的智能变电站配置文件可视化及配置一致性检测方法，其特征在于，步骤2)SCD文件比对具体包括：

3.1)通过导入新旧SCD文件，SCD文件的解析；

3.2)SCD中的不同层次的元素对象及属性的图形化建模：

以视图的方式给出新SCD文件中所含有的所有IED装置，以及各IED装置与其它IED装置之间的链路信息及各个链路的通讯参数及链路的电气量数据通道信息，

3.3)IED设备间连线的智能化处理，信息点处信息不一致的对比并给出提示：

对IED的链路信息及各个链路的通讯参数及链路的电气量数据通道信息的改变，或探测到新增IED装置，在拓扑图中进行初步报错；随后在详细的虚拟二次回路图上详细报错显示回路或者端子变化。

4.根据权利要求1所述的智能变电站配置文件可视化及配置一致性检测方法，其特征在于，提示步骤中的初步报错和详细报错分别通过不同颜色进行显示。

5.根据权利要求1所述的智能变电站配置文件可视化及配置一致性检测方法，其特征在于，所述的专家决策模板库是根据可能出现的SCD文件不一致情况总结得出的调试策略的数据集合。

6.一种智能变电站配置文件可视化及配置一致性检测系统，其特征在于，包括：软件控制模块和报文收发终端；

所述的软件控制模块，用于实现SCD文件的可视化，并根据新、旧SCD文件对比，然后在新旧SCD文件对比的基础上，通过调用动态分析决策模板库，给出SCD文件更新后的调试验证策略，并依据调试策略的内容，将调试所需数据传递给报文收发终端；

所述的报文收发终端，与站内IED装置相连接，用于在接收到报文收发终端的测试命令后控制测试流程，实现相应IED装置的测试验证。

7.根据权利要求6所述的智能变电站配置文件可视化及配置一致性检测系统，其特征在于，所述的软件控制模块包括：

SCD文件视图化模块，用于通过加载全站的SCD模型文件，从中提取GOOSE和SV信息，根据GOOSE发布、订阅关系以及SV的输出和输入关系生成二次回路图；

SCD文件比对模块，用于通过图形化比对，当不同版本的回路或者报文参数不一致时，首先在拓扑图中进行初步报错；随后在详细的虚拟二次回路图上详细报错显示回路或者端子变化；最终列出被比对的SCD文件的配置变化；

专家决策模板模块，用于根据可能出现的SCD文件不一致情况提供对应的的调试策略；

调试策略模块，用于根据比对后SCD文件的配置变化，调用专家决策模板模块自动生成各个IED的调试策略；

报文收发终端控制模块，用于将调试策略传递给文收发终端。

8.根据权利要求7所述的智能变电站配置文件可视化及配置一致性检测系统，其特征在于，所述的软件控制模块还包括：

SCD文件规范化检查模块，用于配置规范性检查，依据标准及规程，检验虚端子连线的正确性，根据检测结果按重要性分类并提示。

9.根据权利要求7所述的智能变电站配置文件可视化及配置一致性检测系统，其特征在于，所述的软件控制模块还包括：

SCD文件管理模块，用于利用数据库对SCD文件集中进行管理，通过站名、版本号、修改次数及其他关键字对SCD文件进行导入和导出实现SCD文件的集中管理；管理依据《智能变电站继电保护技术规范》、《IEC61850工程继电保护应用模型》、《线路保护及辅助装置标准化设计规范》和《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》。