CN109193948B - 一种智能变电站虚回路自动连线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能变电站虚回路自动连线方法。基于一次主接线图及其中的一二次设备关联关系，将IED自动匹配到典型间隔虚回路模板文件定义的典型间隔所关联的二次设备角色，进而根据模板中的虚回路组和虚回路关键字，为IED自动建立虚回路连线。在智能变电站设计配置环节使用该方法，可以在绘制一次主接线图，并进行了一二次设备关联关系配置之后，实现工具自动配置IED之间的虚回路连线，避免虚回路重复配置和人工连线的弊端，显著缩短系统集成时间，并可以对已经完成虚回路配置的SCD文件进行虚回路自动校核，检查是否有连线错误或者遗漏的情况。

Description

一种智能变电站虚回路自动连线方法

技术领域

本发明涉及一种智能变电站虚回路自动连线方法，具体涉及一种基于一二次设备关联关系的智能变电站虚回路自动连线方法，属于电力系统自动化运维技术领域。

背景技术

智能变电站以光缆和软件逻辑代替二次回路，以变电站配置描述文件SCD文件描述全站二次系统配置，包括二次设备之间完整的虚端子连接关系即虚回路，因而虚回路的配置成为智能变电站设计和配置环节的重点。目前系统集成的通常流程是先由设计院进行一次系统设计，然后提供SSD文件和装置模型ICD文件，以及虚端子连接关系表文件给系统集成商，由后者再进行系统集成。由于目前各地设计院提供的虚端子关系表并无统一的格式规范要求，在进行二次系统集成配置时，系统集成商通常的做法是在根据ICD创建IED之后，手动为全站IED配置虚回路连线。因此在设计环节和配置环节重复生成两次全站虚回路连线，一次体现在虚端子连接关系表中，另一次体现在SCD配置中，且由于全站的虚回路数量很大，人工连线容易出错，不易排查，为后续进行的调试和测试工作埋下隐患。

因此有必要研究基于SSD文件中包含的一次主接线图及一二次设备关联关系，以及ICD文件进行虚回路自动连线的方法，克服虚回路连线重复配置和人工连线的缺点，减少二次系统集成配置时间，提高虚回路连线的准确性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，针对目前智能变电站虚回路配置中存在的问题，提供一种基于一二次设备关联关系的智能变电站虚回路自动连线方法，是在基于一次主接线图及一二次设备关联关系，根据典型间隔虚回路模板文件，通过将一次主接线图中的间隔匹配到典型间隔，IED匹配到典型间隔中的二次设备角色，自动确定虚回路的发送端装置和接收端装置，为接收端装置的接收虚端子自动建立与发送端装置的发送虚端子之间的连接关系的方法。目的是提供一种智能变电设计配置一体化工具使用的虚回路自动连线方法，达到在绘制一次主接线图，并进行了一二次设备关联关系配置之后，工具自动配置IED之间的虚回路连线，避免虚回路重复配置和人工连线的弊端，显著缩短系统集成时间，并可以对已经完成虚回路配置的SCD文件进行虚回路自动校核，检查是否有连线错误或者遗漏的情况。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于一二次设备关联关系的智能变电站虚回路自动连线方法是：智能变电站设计配置一体化工具软件(以下简称工具)首先导入典型间隔虚回路连线模板文件，然后工具导入ICD文件命名并创建IED，之后绘制包含电压等级、间隔、一次设备的一次主接线图，并为一次设备配置一二次设备关联关系；在完成上述准备工作之后，根据典型间隔类型匹配规则对全站所有间隔进行典型间隔类型自动匹配，并进一步对间隔内一次设备关联的二次设备，根据IED角色匹配规则进行IED角色自动匹配，最后针对已经匹配到的发送IED和接收IED，根据虚端子匹配规则进行虚端子自动匹配，当发送虚端子和接收虚端子都匹配到后完成虚回路自动连线。

所述的典型间隔虚回路连线模板文件，包含典型间隔的类型信息、间隔内一次设备关联的二次设备信息，以及二次设备之间的虚回路模板信息。其中典型间隔的类型信息用于匹配实际工程中的间隔；二次设备信息用于将间隔内一次设备关联的二次设备匹配到特定的二次设备角色；虚回路模板信息用于匹配二次设备之间的虚回路的发送虚端子和接收虚端子，虚回路的类型包括GOOSE和SV。

所述的典型间隔类型匹配规则，是基于相关规范中一个间隔内仅包含一个主要设备的原则，遍历间隔内所有一次设备的类型，得到主要设备的类型，便可根据间隔所属电压等级、间隔的接线方式(类型type为“CIME-btype”的Private元素的间隔类型描述desc属性的值)，以及主要设备的类型，在典型间隔类型虚回路模板中查找匹配的典型间隔类型。

所述的IED角色匹配规则，是将间隔内一次设备所关联的所有二次设备根据IED命名中的IED类型、归属设备类型、IED编号，以及典型间隔类型所定义的二次设备是否为单套，将所有IED按套分组，并将每套中的IED匹配到典型间隔类型模板中二次设备集合中的IED角色。

所述的虚端子匹配规则，是针对已经匹配到IED角色的发送IED和接收IED组合，基于模板中虚回路的类型，一方面根据虚回路发送虚端子描述关键字和lnClass关键字分别对发送IED的每个GOOSE或SV发送虚端子进行描述匹配和reference匹配，当两者都匹配时则能确定其为对应的发送虚端子；另一方面根据虚回路接收虚端子描述关键字对接收IED的每个GOOSE或SV接收虚端子进行描述匹配。

所述的一种基于一二次设备关联关系的智能变电站虚回路自动连线方法，具体方法步骤如下：

步骤1：智能变电站设计配置一体化工具软件导入典型间隔虚回路连线模板文件；

步骤2：工具导入二次设备对应的装置模型ICD文件，导入时根据国家电网公司企标《Q/GDW 11662-2017智能变电站系统配置描述文件技术规范》中描述的IED命名规范命名并创建IED；

步骤3：在工具中绘制变电站一次主接线图，包含电压等级、间隔、包括虚拟设备在内的一次设备，并为一次设备配置一二次设备关联关系；

步骤4：工具根据典型间隔类型匹配规则扫描一次主接线图中每个电压等级中的每个间隔，对每个间隔进行典型间隔类型自动匹配，将匹配到的间隔记录在待配置虚回路的间隔列表中；

步骤5：工具扫描待配置虚回路的间隔列表中每一个间隔，对间隔内一次设备关联的LN所属的二次设备，根据IED角色匹配规则进行IED角色自动匹配，将匹配到的IED记录在待配置虚回路的装置集合列表中；

步骤6：工具针对待配置虚回路的装置集合列表中每一个二次设备集合，扫描每个典型间隔虚回路组，若其发送IED和接收IED在二次设备集合中同时存在，则根据虚端子匹配规则进行虚端子自动匹配，当发送虚端子和接收虚端子都匹配成功则完成虚回路自动连线。

本发明的优点和积极效果如下：

本发明主要适用于智能变电站的设计配置过程中，基于一次主接线图及一二次设备关联关系，根据典型间隔虚回路模板文件，自动寻找到匹配的典型间隔类型、二次设备以及虚端子，从而完成虚回路自动连线。使用本发明可明显缩短系统集成配置时间，避免在设计环节和配置环节进行虚回路重复配置，有利于提高系统集成的自动化水平和准确性，并且能够用于校核SCD文件已经完成的虚回路配置的完整性和正确性，确定是否存在遗漏的虚回路和错配的虚回路。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2典型双母接线220kV线路间隔一二次设备关联关系示意图；

图3典型间隔二次设备角色的IED匹配流程图；

图4根据虚回路组进行虚回路自动连线的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种基于一二次设备关联关系的智能变电站虚回路自动连线方法，包括以下步骤：

步骤1：设计配置一体化工具软件(以下简称工具)导入典型间隔虚回路连线模板文件。

工具导入的典型间隔虚回路连线模板不随工程变化，按照间隔、二次设备集合、二次设备、虚回路组集合、虚回路组、虚回路等层次将典型间隔、间隔中一次设备关联的LN所属的二次设备，和二次设备之间的虚回路连线信息组织起来，采用XML格式保存的文件内容，文件格式及元素属性解释说明如下：

(1)VirtualCircuitTemplate元素：虚回路模板，可包含若干个Bay元素。

(2)Bay元素：典型间隔，可包含1个SecondaryDeviceSet元素和1个VirtualCircuitSet元素。元素可具有的属性包括：mainDeviceType，间隔内一次设备中的主要设备类型；desc，典型间隔描述；voltageLevel，间隔所属的电压等级；connectionDesc，接线方式；multiSetProtection，多套保护标志，true表示多套，false表示单套。

(3)SecondaryDeviceSet元素：二次设备集合，可包含多个SecondaryDeviceRole元素。

(4)SecondaryDeviceRole元素：二次设备角色，用于匹配IED。元素可具有的属性包括：typeKey，由IED类型和归属设备类型组合而成的二次设备角色类型关键字；desc，二次设备角色描述。

(5)PrimaryDevice元素：一次设备，表示与二次设备的LN关联的一次设备。元素可具有的属性包括：lnClass，一次设备关联的LN的lnClass；typeClass，一次设备类型；desc，一次设备描述；virtual，虚拟一次设备标志；sourceDeviceKey，二次设备LN关联到虚拟一次设备时作为实际数据源的二次设备角色关键字。

(6)VirtualCircuitSet元素：虚回路集合，可包含若干个VirtualCircuitGroup元素。

(7)VirtualCircuitGroup元素：虚回路组，可包含若干个VirtualCircuit元素。元素可具有的属性包括：txIEDTypeKey，发送IED的二次设备角色类型关键字；rxIEDTypeKey，接收IED的二次设备角色类型关键字；msgType，虚回路报文类型GOOSE或者SV。

(8)VirtualCircuit元素：虚回路，表示在典型间隔中两个二次设备角色之间的虚回路。元素可具有的属性包括：txLnClass，发送虚端子所在的LN的lnClass；txVPortKey，发送虚端子的描述关键字；rxVPortKey，接收虚端子的描述关键字。

步骤2：工具导入装置模型ICD文件，命名并创建IED。命名是指根据《Q/GDW11662-2017智能变电站系统配置描述文件技术规范》中描述的IED命名规范为IED的name属性指定值。IED的name属性值采用5层结构命名：IED类型、归属设备类型、电压等级、归属设备编号、间隔内同类装置序号，如表1所示。

表1 IED name命名表

步骤3：在工具中绘制智能变电站一次主接线图，包含电压等级、间隔、包括虚拟设备在内的一次设备，并为一次设备配置一二次设备关联关系。典型的220kV双母接线一次主接线图的一个线路间隔的一二次设备关联关系如图2所示，虚线部分为一二次关联。由于出线电压是通过间隔合并单元接收母线合并单元进行切换所得，因此在出线断路器母线侧设置虚拟电压互感器，关联间隔合并单元中的TVTR。根据《Q/GDW11662-2017智能变电站系统配置描述文件技术规范》规定，要为间隔对象设置一个用来描述间隔类型的Private元素，该元素的类型type为“CIME-btype”，含有dType和desc两个属性，属性值分别如表2所示。

表2间隔类的详细类型

间隔类dType	间隔类型描述desc
		1	二分之三接线
2	三分之四接线
		3	双母接线
4	双母带旁路接线
		5	双母分段接线
6	单母接线
		7	单母分段接线
8	单母分段带旁路接线
		9	三角型接线
10	四角形接线

步骤4：工具根据典型间隔类型匹配规则扫描一次主接线图中每个电压等级中的每个间隔，对每个间隔进行典型间隔类型自动匹配，将匹配到的间隔记录在待配置虚回路的间隔列表中。由于《Q/GDW 11662-2017智能变电站系统配置描述文件技术规范》规定一个间隔仅包含一个主要设备，因此遍历间隔内所有一次设备的类型，就可以得到主要设备的类型，然后根据间隔所属电压等级、间隔的接线方式，以及主要设备的类型，在典型间隔类型虚回路模板中查找voltageLevel、connectionDesc和mainDeviceType分别匹配的Bay元素。

步骤5：工具扫描待配置虚回路的间隔列表中每一个间隔，对间隔内一次设备关联的LN所属的二次设备，根据IED角色匹配规则进行IED角色自动匹配，将匹配到的IED记录在待配置虚回路的装置集合列表中。典型间隔二次设备角色的IED匹配流程图如图3所示，在获取到间隔内所有一次设备关联的LN后可得到IED列表，若典型间隔类型所定义的保护二次设备是多套保护，则需要根据IED name中的IED编号将IED分组，然后再将每套中的IED根据IED name中的IED类型和归属设备类型，与模板中的各个SecondaryDeviceRole元素的typeKey属性值进行匹配，从而将每套中的IED匹配到二次设备集合中的特定二次设备角色。

步骤6：工具针对待配置虚回路的装置集合列表中每一个二次设备集合，扫描每个典型间隔虚回路组，若其发送IED和接收IED在二次设备集合中同时存在，则根据虚端子匹配规则进行虚端子自动匹配，当发送虚端子和接收虚端子都匹配成功则完成虚回路自动连线。根据虚回路组进行虚回路自动连线的流程图如图4所示，首先根据VirtualCircuitGroup虚回路组元素中的txIEDTypeKey和rxIEDTypeKey属性，即发送IED和接收IED的二次设备角色类型关键字，在每套IED中寻找匹配的发送IED和接收IED。如果发送IED和接收IED都找到，则基于虚回路组的报文类型msgType为GOOSE还是SV，为虚回路组中的每一个虚回路VirtualCircuit元素寻找匹配的发送虚端子和接收虚端子。在发送虚端子和接收端子都匹配到之后，建立虚回路连线。由于虚拟一次设备关联的二次设备，其实际数据来自另外一个二次设备，因此如果二次设备角色是sourceDeviceKey表示的实际数据源时，需要在全站范围内寻找匹配的IED，而不仅仅在该套IED中寻找匹配的IED。

匹配虚端子的具体方法是：根据VirtualCircuit元素的txLnClass属性和txVPortKey属性，在发送IED的GOOSE或SV发送虚端子中寻找匹配的虚端子，根据VirtualCircuit元素的rxVPortKey属性，在接收IED的GOOSE或SV接收虚端子中寻找匹配的虚端子。当发送虚端子所在的LN的lnClass与txLnClass属性值相等，且发送虚端子的描述与txVPortKey属性值模糊匹配成功时，确认匹配到发送虚端子。当接收虚端子的描述与rxVPortKey属性值模糊匹配成功时，确认匹配到接收虚端子。

虚端子描述的模糊匹配是指虚端子描述包含txVPortKey或rxVPortKey属性值中包含的关键字，匹配时需对包含$AND、$OR或$BranchNumber的属性值进行特殊处理。因目前保护设备的虚端子描述在国家电网公司“六统一”相关规范中有明确规定，而与保护装置有GOOSE或SV通信的智能终端、合并单元等二次设备的虚端子描述并未规范，因此虚端子的关键字可以由$AND或$OR连接。当虚端子描述包含$AND连接的每一部分则认为匹配成功，比如使用rxVPortKey＝"1$AND刀$AND位置"寻找匹配的接收虚端子时，检查虚端子的描述是否同时包含“1”，“刀”和“位置”。当虚端子描述包含$OR连接的任意部分也认为匹配成功，比如使用rxVPortKey＝"TJR1$OR闭锁重合2"寻找匹配的接收虚端子时，检查虚端子的描述是否包含“TJR1”或者“闭锁重合2”。$BranchNumber在支路相关的描述关键字中表示支路编号，在匹配时根据相关IED名称中归属设备编号以及母线保护定义的支路编号进行转换。比如当母线保护作为接收IED，线路保护作为发送IED且归属设备编号为01时，则线路保护对应的支路编号为6，因此使用rxVPortKey＝"支路$BranchNumber_A相启动失灵"寻找母线保护匹配的接收虚端子时，检查虚端子描述是否包含“支路6_A相启动失灵”。

上述方法基于一次主接线图及一二次设备关联关系，确定待配置虚回路关系的二次设备在典型间隔虚回路连线模板中的典型间隔中的角色，进而根据模板中的虚回路组信息及虚回路关键字信息寻找到匹配的发送虚端子和接收虚端子，从而实现智能变电站全站的虚回路自动连线。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种智能变电站虚回路自动连线方法，其特征在于，

导入典型间隔虚回路连线模板文件，导入智能电子设备能力描述文件命名并创建智能电子设备，绘制包含电压等级、间隔、一次设备的一次主接线图，并为一次设备配置一二次设备关联关系；

根据典型间隔类型匹配规则对全站所有间隔进行典型间隔类型自动匹配，并进一步对间隔内一次设备关联的二次设备，根据智能电子设备角色匹配规则进行智能电子设备角色自动匹配；

针对已经匹配到的发送智能电子设备和接收智能电子设备，根据虚端子匹配规则进行虚端子自动匹配，当发送虚端子和接收虚端子都匹配到后完成虚回路自动连线；

具体包括：

导入典型间隔虚回路连线模板文件；

导入二次设备对应的装置模型智能电子设备能力描述文件，命名并创建智能电子设备；

绘制变电站一次主接线图，包含电压等级、间隔及包括虚拟设备在内的一次设备，并为一次设备配置一二次设备关联关系；

根据典型间隔类型匹配规则扫描一次主接线图中每个电压等级中的每个间隔，对每个间隔进行典型间隔类型自动匹配，将匹配到的间隔记录在待配置虚回路的间隔列表中；所述的典型间隔类型匹配规则，是基于《Q／GDW 11662-2017 智能变电站系统配置描述文件技术规范》中一个间隔内仅包含一个主要设备的原则，遍历间隔内所有一次设备的类型，得到主要设备的类型，然后根据间隔所属电压等级、间隔的接线方式，以及主要设备的类型，在典型间隔类型虚回路模板中查找匹配的典型间隔类型；

扫描待配置虚回路的间隔列表中每一个间隔，对间隔内一次设备关联的逻辑节点所属的二次设备，根据智能电子设备角色匹配规则进行智能电子设备角色自动匹配，将匹配到的智能电子设备记录在待配置虚回路的装置集合列表中；

针对待配置虚回路的装置集合列表中每一个二次设备集合，扫描每个典型间隔虚回路组，若其发送智能电子设备和接收智能电子设备在二次设备集合中同时存在，则根据虚端子匹配规则进行虚端子自动匹配，当发送虚端子和接收虚端子都匹配成功则完成虚回路自动连线。

2.根据权利要求1所述的智能变电站虚回路自动连线方法，其特征在于：在进行虚回路自动连线之前，在变电站配置描述配置中已存在智能电子设备、一次主接线图以及一二次设备关联关系。

3.根据权利要求1所述的智能变电站虚回路自动连线方法，其特征在于：所述的典型间隔虚回路连线模板文件，包含典型间隔的类型信息、间隔内一次设备关联的二次设备信息，以及二次设备之间的虚回路模板信息；其中典型间隔的类型信息用于匹配实际工程中的间隔，二次设备信息用于将间隔内一次设备关联的二次设备匹配到特定的二次设备角色，虚回路模板信息用于匹配二次设备之间的虚回路的发送虚端子和接收虚端子，虚回路的类型包括面向通用对象的变电站事件和采样值。

4.根据权利要求1所述的智能变电站虚回路自动连线方法，其特征在于：所述的智能电子设备角色匹配规则，是将间隔内一次设备所关联的所有二次设备根据智能电子设备命名中的智能电子设备类型、归属设备类型、智能电子设备编号，以及典型间隔类型所定义的二次设备是否为单套，将所有智能电子设备按套分组，并将每套中的智能电子设备匹配到典型间隔类型模板中二次设备集合中的智能电子设备角色。

5.根据权利要求1所述的智能变电站虚回路自动连线方法，其特征在于：所述的虚端子匹配规则，是针对已经匹配到智能电子设备角色的发送智能电子设备和接收智能电子设备组合，基于模板中虚回路的类型，一方面根据虚回路发送虚端子描述关键字和lnClass关键字分别对发送智能电子设备的每个面向通用对象的变电站事件或采样值发送虚端子进行描述匹配和reference匹配，当两者都匹配时则能确定其为对应的发送虚端子；另一方面根据虚回路接收虚端子描述关键字对接收智能电子设备的每个面向通用对象的变电站事件或采样值接收虚端子进行描述匹配。

6.根据权利要求1所述的智能变电站虚回路自动连线方法，其特征在于：导入智能电子设备能力描述文件时根据国家电网公司企标《Q／GDW 11662-2017 智能变电站系统配置描述文件技术规范》中描述的智能电子设备命名规范命名并创建智能电子设备。

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