CN109509239A - 免scd配置的就地化保护装置二次回路配置文件生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种免SCD配置的就地化保护装置二次回路配置文件生成方法，变电站系统配置文件缺乏技术管控手段，存在配置文件错误导致保护不正确动作风险。要解决以上问题，必须建立不依赖SCD文件配置的继电保护二次回路，实现过程层配置免配置。通过定义虚端子连接模板最大化接收装置与发送装置之间的虚端子连接关系，模板文件不随工程变化。根据不同的工程场景，只需要定义装置间的关系文件，并下发到装置，装置就根据预配置的模板和工程下载装置连接关系，生成跟工程相关的过程层配置文件。管理单元根据装置连接关系，自动生成每个装置的过程文件CRC，并与装置上送的CRC进行比对，实现闭环校核。

Description

免SCD配置的就地化保护装置二次回路配置文件生成方法

技术领域

本发明涉及一种免SCD配置的就地化保护装置二次回路配置文件生成方法，属于电力系统自动化运维技术领域。

背景技术

智能变电站发展迅速，有力推动了继电保护技术创新，但也暴露出了一些缺点，比如运行检修难度明显增加。智能变电站以光缆和软件逻辑代替二次回路，以系统配置文件描述二次设备连接关系，二次“虚回路”无法直观可视、检修隔离没有明显断开点，增大了现场检修风险；设备改造涉及全站配置文件的修改和验证，调试时间长，停电影响范围大，现场检修困难；变电站系统配置文件缺乏技术管控手段，存在配置文件错误导致保护不正确动作风险。要解决以上问题，必须建立不依赖SCD文件配置的继电保护二次回路，实现过程层配置与SCD文件解耦。

目前，保护设备的过程层配置主要关系到保护设备的过程层接收、输出信息以及与其他设备之间的信息联系，包括GOOSE的输入、输出，直接影响了保护动作的正确性，是智能变电站中关注的重点之一。GOOSE输出一般在设备的icd中固定，工程中只需配置通信参数、数据集名称等，数据内容一般默认不修改，但不同厂家设备的GOOSE输出不同。而GOOSE输入直接关系到设备之间的信息交互，必须在工程中通过SCD文件进行配置，而且工程差异比较大。过程层配置在工程中需要重点验证其正确性，也是目前改扩建工程需要重点关注的内容。

目前，智能变电站SCD文件对保护装置的影响较大，主要体现在以下几点：

1)SCD文件正确性难以保证，影响保护正常运行。各家配置文件中的模型差异性大，SCD配置对人员要求高，出错概率高，直接影响到保护装置的正常运行。

2)SCD文件修改频率高、涉及范围大、管控困难，验证工作量大、时间长。SCD文件在调试、改造、扩建阶段均需要频繁修改，而且修改过程中可能涉及多个设备，难以保证SCD修改过程中唯一性，而且也难以确定修改的正确性，只有通过试验验证配置的正确性，但验证范围难以确定，验证重复工作量大且复杂。

3)过程层配置私有化程度高，难以保证装置运行配置与SCD的一致性，对厂家依赖性大。现有智能变电站中保护设备的过程层配置都是各厂家的私有格式，差异性大，调试、检修、运维人员难以管控，对厂家依赖大，难以保证与SCD文件的一致性。保护装置“九统一”后的CCD文件虽然格式统一，但还是存在各厂家的私有参数，还是对厂家有一定依赖性。

4)配置文件抽象度高，运维检修人员难以理解，导致运维检修复杂。智能变电站二次设备配置文件展示抽象、配置灵活性，与常规变电站二次设备电缆信号、图纸展示方式完全不同，并不适应现场运行、检修人员的思维习惯，导致二次设备运维检修复杂，现场缺乏成熟的运维技术，影响二次设备的正常运行。

因此，有必要研究继电保护过程层自动配置技术，消除过程层配置对继电保护的影响，减少大量的配置验证工作，保证继电保护装置信息输入输出和信息交互的正确性，为保护装置的互换提供条件，最终实现继电保护的即插即用。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在智能变电站运行检修难度增加的不足，本发明提供一种免SCD配置的就地化保护装置二次回路配置文件生成方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种免SCD配置的就地化保护装置二次回路配置文件生成方法，具体包括如下步骤：

步骤1：管理单元对过程层每个装置分配一个唯一的IEDName，形成CID文件后下装至每个对应装置；

步骤2：管理单元预置过程层每个装置的装置虚端子模板和装置间的关系文件，并将装置虚端子模板和装置间的关系文件下装至每个对应装置；

步骤3：本机装置根据本机的IEDname从装置间的关系文件中匹配接收装置的IEDname，并从装置虚端子模板中获取与本机装置连接的发送装置序列ListRev；

步骤4：从本机装置的装置虚端子模板中的GooseSub节点中匹配对应的接收装置的IEDname，若接收装置的IEDname在发送装置序列ListRev中，则实例化本机装置与接收装置的虚端子连接关联到过程层虚端子配置文件中；

步骤5：将管理单元中所有装置的IEDname重复步骤3-4；

步骤6：管理单元根据预置的过程层每个装置的装置虚端子模板和装置间的关系文件，计算出每个装置实例化后的过程层虚端子配置文件CRC；

步骤7：每个装置根据实例化后的过程层虚端子配置文件，计算出过程层虚端子配置文件CRC，并上传至管理单元；

步骤8：管理单元按IEDname校对自身计算和装置上传的过程层虚端子配置文件CRC；

步骤9：自动生成每个装置的通信参数。

作为优选方案，所述装置虚端子模板包括本机装置的所有发送虚端子以及最大化配置的接收虚端子，装置虚端子模板定义了每一个装置的GOOSEPUB和GOOSESUB节点；GOSOEPUB节点包括每一个FCDA的路径、描述、功能约束和装置内部短地址；GOOSESUB节点定义了接收虚端子对侧发送装置的IEDname、序号、描述、类型、以及接收虚端子短地址。

作为优选方案，所述装置间的关系文件定义了每个电压等级中每个装置的IEDname，引用的ICD文件，以及与之有关的发送装置的IED name，所属间隔编号，物理端口编号；装置间的关系文件以XML格式表示，层次关系为父子节点的关系，依次为IEDS_RELATIONSHIP->VoltageLevel->RxIED->TxIED。

作为优选方案，所述IED name采用6层结构命名，共有10个字符，包括：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、子机序号，如表1所示：

表1 IED name命名表。

作为优选方案，所述步骤9具体包括如下步骤：

9.1：根据IEDname自动映射为装置地址；

9.2：根据装置地址生成GOOSE发送控制块的APPID；

9.3：根据APPID自动生成发送控制块的MAC地址；

9.4：根据IEDname生成MinTime、MaxTime、GoCBRef、GoID、DatSet、ConfRev参数。

作为优选方案，所述装置地址通过IEDName按照表2可以按位自动映射成14位Bit的装置地址；

表2装置地址定义14个Bit。

作为优选方案，所述GOOSE发送控制块的APPID由装置地址+2位GOOSE报文类型标识位组成，如表3所示bit1-bit14为装置地址bit16-bit15为报文类型标识；

表3 APPID定义16个Bit。

作为优选方案，所述MAC地址后两位由该控制块的APPID后两位生成，前四位固定并统一。

作为优选方案，所述MinTime、MaxTime、GoCBRef、GoID、DatSet、ConfRev参数如表4所示：

表4 GOOSE发送配置信息。

有益效果：本发明提供的免SCD配置的就地化保护装置二次回路配置文件生成方法，智能变电站以光缆和软件逻辑代替二次回路，二次“虚回路”无法直观可视，增大了现场检修风险；设备改造涉及全站配置文件的修改和验证，调试时间长，停电影响范围大，现场检修困难；变电站系统配置文件缺乏技术管控手段，存在配置文件错误导致保护不正确动作风险。要解决以上问题，必须建立不依赖SCD文件配置的继电保护二次回路，实现过程层配置免配置。通过定义虚端子连接模板最大化接收装置与发送装置之间的虚端子连接关系，模板文件不随工程变化。根据不同的工程场景，只需要定义装置间的关系文件，并下发到装置，装置就根据预配置的模板和工程下载装置连接关系，生成跟工程相关的过程层配置文件。管理单元根据装置连接关系，自动生成每个装置的过程文件CRC，并与装置上送的CRC进行比对，实现闭环校核。

本发明通过过程层免配置，建立不依赖SCD文件配置的继电保护二次回路，实现过程层配置与SCD文件解耦。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图；

图2为装置间连接关系语法结构图；

图3为装置虚端子连接模板语法结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

一种免SCD配置的就地化保护装置二次回路配置文件生成方法，整体的思路：过程层配置包括收发装置间的虚端子配置文件以及GOOSE发送控制块的通信参数配置两个方面。

如图1所示，全站的过程层装置的装置虚端子模板由管理单元统一发布，不随着工程而变化。装置间的关系文件随着不同的工程而变化，根据不同的工程场景，只需要定义装置间的关系文件，并下发到装置，装置根据预配置的装置虚端子模板和工程下载装置间的关系文件，由装置自动生成跟工程相关的过程层虚端子配置文件。管理单元根据全站装置间的关系文件，能自动生成每个装置的过程层虚端子配置文件，通过校核管理单元生成的CRC与装置上送的CRC，进行在线比对实现闭环校核。

要实现各厂家之间的虚端子免配置，各厂商同一类型装置的发送数据应固定(确定控制块数目,其中保护限定为1个GOOSE发送数据集；数据集名称及数据集内元素完全一致)。可参照继电保护“九统一”设计规范。

在虚端子固定的前提下，每个装置分配一个唯一的IEDName(设备地址，MAC及APPID等均由该参数生成)，只需要通过设置本装置IEDName以及获取需要接收装置的IEDname便可实现站内装置间的正常通信，无需以往智能变电站内二次回路繁琐的集成配置过程，达到少配置的目的。

装置IEDname由管理单元整定，形成CID文件后下装至装置。对于接收装置IEDname的获取，可在工程集成阶段设定并下装的“装置间的关系文件”中获取。装置间的关系文件定义了每个电压等级中每个装置的IED name，引用的ICD文件，以及与之有关的发送装置的IED name，所属间隔编号，物理端口编号。该文件随着不同的工程而变化。装置间的关系文件以XML格式表示，如图2所示层次关系为父子节点的关系，依次为IEDS_RELATIONSHIP->VoltageLevel->RxIED->TxIED。从层次关系可知，连接关系从接收侧装置描述，描述了发送装置的IEDname，所属间隔以及发送端口。

装置虚端子模板包括本机装置的所有发送虚端子以及最大化配置的接收虚端子，该配置文件的格式类似CCD文件，如图3所示，装置虚端子模板文件每一个装置子型号一个文件，最大化配置，预置在装置中。装置虚端子模板定义了每一个装置的GOOSEPUB和GOOSESUB节点。GOSOEPUB节点依据“九统一”规范定义了装置数据集，包括每一个FCDA的路径、描述、功能约束和装置内部短地址。GOOSESUB节点定义了接收虚端子对侧发送装置的IEDname、序号、描述、类型、以及接收虚端子短地址。通过自动匹配实例化生成的过程层虚端子配置文件就是装置虚端子模板的实例化。

全站的过程层装置虚端子模板统一发布，装置的装置虚端子模板与管理单元的装置虚端子模板一致。管理单元在运行中，并不需要为站内运行的装置生成过程层虚端子配置文件，由于装置的过程层虚端子配置文件不再依赖于SCD文件，而是依赖于预置在装置内的装置虚端子模板以及装置间的关系文件，则需要通过校核机制来保证这两个文件的正确性。管理单元可以预置变电站各电压等级的全站装置虚端子模板，根据装置间的关系文件，计算出各个装置实例化后的过程层虚端子配置文件CRC，计算过程类似装置生成的过程，发送装置的IEDname从CID文件中依次获取，通过上召装置的配置CRC并比较，校核装置实例化文件的正确性。

通信参数自动生成

通信参数自动生成的流程如下：

1、根据IEDname自动映射为装置地址；

2、根据装置地址生成GOOSE发送控制块的APPID；

3、根据APPID自动生成发送控制块的MAC地址；

4、根据IEDname生成Appid，GoCBRef，GoID等其它参数；

“IED name”采用6层结构命名，共有10个字符，包括：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、子机序号，如表所示。

表1 IED name命名表

装置地址可通过IEDName按照表2可以按位自动映射成14位Bit的装置地址。装置地址是一个中间量，APPID是IEC61850发送控制块的应用标识，是一个16位bit的整数，APPID发送可由装置地址+2位GOOSE/SV报文类型标识位组成。如表3所示bit1-bit14为装置地址bit16-bit15为报文类型标识。

表2装置地址定义14个Bit

表3 APPID定义16个Bit

GOOSE发送控制块和SV发送控制块的组播MAC地址后两位由该控制块的APPID生成，前四位固定并统一：GOOSE控制块为“01-0C-CD-01”；SV控制块为“01-0C-CD-04”。CBRef、GoID/SvID、Dataset可由IEDName加固定路径再加上控制块序号(限定一个控制块则序号为1)组合自动生成。

如表4所示，自动生成GOOSE发送控制块信息。表中GOOSE控制块为“220kV支路1的A套线路保护”子机1的发送控制块，其中IEDName整定为“P_L2201A_1”。

表4 GOOSE发送配置信息

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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种免SCD配置的就地化保护装置二次回路配置文件生成方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：管理单元对过程层每个装置分配一个唯一的IEDName，形成CID文件后下装至每个对应装置；

步骤2：管理单元预置过程层每个装置的装置虚端子模板和装置间的关系文件，并将装置虚端子模板和装置间的关系文件下装至每个对应装置；

步骤3：本机装置根据本机的IEDname从装置间的关系文件中匹配接收装置的IEDname，并从装置虚端子模板中获取与本机装置连接的发送装置序列ListRev；

步骤4：从本机装置的装置虚端子模板中的GooseSub节点中匹配对应的接收装置的IEDname，若接收装置的IEDname在发送装置序列ListRev中，则实例化本机装置与接收装置的虚端子连接关联到过程层虚端子配置文件中；

步骤5：将管理单元中所有装置的IEDname重复步骤3-4；

步骤6：管理单元根据预置的过程层每个装置的装置虚端子模板和装置间的关系文件，计算出每个装置实例化后的过程层虚端子配置文件CRC；

步骤7：每个装置根据实例化后的过程层虚端子配置文件，计算出过程层虚端子配置文件CRC，并上传至管理单元；

步骤8：管理单元按IEDname校对自身计算和装置上传的过程层虚端子配置文件CRC；

步骤9：自动生成每个装置的通信参数。

2.根据权利要求1所述的免SCD配置的就地化保护装置二次回路配置文件生成方法，其特征在于：所述装置虚端子模板包括本机装置的所有发送虚端子以及最大化配置的接收虚端子，装置虚端子模板定义了每一个装置的GOOSEPUB和GOOSESUB节点；GOSOEPUB节点包括每一个FCDA的路径、描述、功能约束和装置内部短地址；GOOSESUB节点定义了接收虚端子对侧发送装置的IEDname、序号、描述、类型、以及接收虚端子短地址。

3.根据权利要求1所述的免SCD配置的就地化保护装置二次回路配置文件生成方法，其特征在于：所述装置间的关系文件定义了每个电压等级中每个装置的IED name，引用的ICD文件，以及与之有关的发送装置的IED name，所属间隔编号，物理端口编号；装置间的关系文件以XML格式表示，层次关系为父子节点的关系，依次为IEDS_RELATIONSHIP->VoltageLevel->RxIED->TxIED。

4.根据权利要求1所述的免SCD配置的就地化保护装置二次回路配置文件生成方法，其特征在于：所述IED name采用6层结构命名，共有10个字符，包括：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、子机序号，如表1所示：

表1 IED name命名表。

5.根据权利要求1所述的免SCD配置的就地化保护装置二次回路配置文件生成方法，其特征在于：所述步骤9包括如下步骤：

9.1：根据IEDname自动映射为装置地址；

9.2：根据装置地址生成GOOSE发送控制块的APPID；

9.3：根据APPID自动生成发送控制块的MAC地址；

9.4：根据IEDname生成MinTime、MaxTime、GoCBRef、GoID、DatSet、ConfRev参数。

6.根据权利要求5所述的免SCD配置的就地化保护装置二次回路配置文件生成方法，其特征在于：所述装置地址通过IEDName按照表2可以按位自动映射成14位Bit的装置地址；

表2装置地址定义14个Bit。

7.根据权利要求5所述的免SCD配置的就地化保护装置二次回路配置文件生成方法，其特征在于：所述GOOSE发送控制块的APPID由装置地址+2位GOOSE报文类型标识位组成，如表3所示bit1-bit14为装置地址bit16-bit15为报文类型标识；

表3 APPID定义16个Bit。

8.根据权利要求5所述的免SCD配置的就地化保护装置二次回路配置文件生成方法，其特征在于：所述MAC地址后两位由该控制块的APPID后两位生成，前四位固定并统一。

9.根据权利要求5所述的免SCD配置的就地化保护装置二次回路配置文件生成方法，其特征在于：所述MinTime、MaxTime、GoCBRef、GoID、DatSet、ConfRev参数如表4所示：

表4 GOOSE发送配置信息。