1.1 智能变电站SCD配置

SCD文件描述了:①变电站一次设备模型与电气拓扑信息;②通信配置信息;③IED(智能电子设备)能力描述(ICD文件);④功能视图:自动化功能在各间隔内的自由分配;⑤产品视图,IED视图中的LN(逻辑节点)与功能视图中的LN的映射;⑥数据流,IED之间的水平通信与垂直通信。

为了完整地描述上述内容,SCD有一个完整的配置流程,实际工程中具体实施流程如图1-1所示。

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图1-1 SCD配置具体实施流程图

目前,实际工程应用中SCD应用还不够规范,仅停留在满足互联互通的基本要求,如无一次元件的应用规范,无一、二次关联模型,缺乏交换机模型,以及没有逻辑通道(端口)与物理通道(端口)的对应关系等,无法完全支持IEC 61850面向对象的应用,实现面向对象的电网故障智能分析等。从工程应用效果来说,现阶段的智能变电站二次系统仅仅实现了过程层二次回路的连接关系。

基于以上流程,集成商在制作SCD前要完成以下工作。

1.1.1 ICD文件

ICD文件是IED装置的能力描述文件,在Q/GDW 1396—2012标准中定义的配置流程中,是作为集成SCD的基础文件之一,各设备制造商应提供满足工程需要的ICD文件给工程集成商或者设计院。

1.ICD建模相关要求

Q/GDW 1396—2012《IEC 61850工程继电保护应用模型》标准中规定了智能变电站中继电保护、测控、合并单元、智能终端装置详细的建模方式和要求,结合Q/GDW 1161—2014《线路保护及辅助装置标准化设计规范》及Q/GDW 1175—2013《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》的设计要求,共同构成了设备制造商建立装置ICD模型文件的依据。具体对ICD建模的相关要求如下:

(1)对ICD文件的要求

1)ICD文件应包含模型自描述信息,如LD(逻辑设备)和LN实例应包含中文“desc”属性。

2)ICD文件中数据对象实例DOI(数字对象标识)应包含中文的“desc”描述和dU属性赋值,两者应一致并能完整表达该数据对象具体意义,其中dU是用于描述的数据属性,功能约束为DX。

(2)对建模的要求

1)一个物理设备,应建模为一个IED对象。该对象是一个容器,包含server对象,server对象中至少包含一个LD对象,每个LD对象中至少包含3个LN对象:LLN0、LPHD、其他应用逻辑接点。装置模型ICD文件中IED名应为“TEMPLATE”。实际工程系统应用中的IED名由系统配置工具统一配置。

2)服务器描述了一个设备外部可见(可访问)的行为,每个服务器至少应有一个访问点,支持过程层的间隔层设备,对上与站控层设备通信,对下与过程层设备通信,应采用3个不同访问点分别与站控层、过程层GOOSE、过程层SV进行通信。所有访问点,应在同一个ICD文件中体现。

3)逻辑设备建模原则,应把某些具有公用特性的逻辑节点组合成一个逻辑设备。LD不宜划分过多,保护功能宜使用一个LD来表示。SGCB控制的数据对象不应跨LD,数据集包含的数据对象不应跨LD。逻辑设备的划分宜依据功能进行,按以下几种类型进行划分:

①公用LD,inst名为“LD0”;

②测量LD,inst名为“MEAS”;

③保护LD,inst名为“PROT”;

④控制LD,inst名为“CTRL”;

⑤GOOSE过程层访问点LD,inst名为“PIGO”;

⑥SV过程层访问点LD,inst名为“PISV”;

⑦智能终端LD,inst名为“RPIT”(Remote Process Interface Terminal);

⑧录波LD,inst名为“RCD”;

⑨合并单元GOOSE访问点LD,inst名为“MUGO”;

⑩合并单元SV访问点LD,inst名为“MUSV”。

若装置中同一类型的LD超过一个可通过添加两位数字尾缀,如PIGO01、PIGO02。

4)LN实例建模原则:

①分相断路器和互感器建模应分相建不同的实例;

②同一种保护的不同段分别建不同实例,如距离保护Ⅰ段和距离保护Ⅱ段;

③同一种保护的不同测量方式分别建不同实例,如相过电流PTOC和零序过电流PTOC,分相电流差动PDIF和零序电流差动PDIF等;

④涉及多个时限,动作定值相同,且有独立的保护动作信号的保护功能应按照面向对象的概念划分成多个相同类型的逻辑节点,动作定值只在第一个时限的实例中映射,如主变保护中的各侧后备保护建模等;

⑤保护模型中对应要跳闸的每个断路器各使用一个PTRC实例。如母差保护按间隔建PTRC实例,变压器保护按每侧断路器建PTRC实例,3/2接线线路保护则建2个PTRC实例;

⑥保护功能软压板宜在LLN0中统一加Ena后缀扩充。停用重合闸、母线功能软压板与硬压板采用或逻辑,其他均采用与逻辑;

⑦GOOSE出口软压板应按跳闸、启动失灵、闭锁重合、合闸、远传等重要信号在PTRC、RREC、PSCH中统一加Strp后缀扩充出口软压板,从逻辑上隔离相应的信号输出;

⑧GOOSE、SV接收软压板采用GGIO.SPCSO建模;

⑨站控层和过程层存在相关性的LN模型,应在两个访问点中重复出现,且两者的模型和状态应关联一致,如跳闸逻辑模型PTRC、重合闸模型RREC、控制模型CSWI、联闭锁模型CILO;

⑩常规交流测量使用MMXU实例,单相测量使用MMXN实例,不平衡测量使用MSQI实例;

(11)GOOSE、SV输入虚端子采用GGIO逻辑节点,GOOSE输入GGIO应加“GOIN”前缀;SV输入GGIO应加“SVIN”前缀。

(3)对系统配置工具的要求

1)系统配置工具导入ICD文件时不应修改ICD文件模型实例的任何参数;

2)系统配置工具导入ICD文件时应能检测模板冲突;

3)系统配置工具导入ICD文件时保留厂家私有命名空间及其元素;

4)系统配置工具应支持数据集及其成员配置;

5)系统配置工具应支持GOOSE控制块、报告控制块、采样值控制块、日志控制块及

相关配置参数配置;

6)系统配置工具应支持GOOSE和SV虚端子配置;

7)系统配置工具应支持ICD文件中功能约束为CF和DC的实例化数据属性值配置。

2.ICD模型构成及描述示例

下面以线路保护模型为例介绍具体的模型构成:

线路保护装置访问点包括:G1(GOOSE)、M1(SV)、S1(MMS)。

逻辑设备包括:LD0(公用)、PROT(保护)、RCD(录波)、PIGO(GOOSE过程层接口)、PISV(SV过程层接口)。

数据集包括:dsTripInfo(保护事件)、dsRelayDin(保护遥信)、dsRelayEna(保护压板)、dsRelayRec(保护录波)、dsRelayAin(保护遥测)、dsAlarm(故障信号)、dsWarning(报警信号)、dsCommState(通信工况)、dsParameter(装置参数)、dsSetting(保护定值)、dsGOOSE(GOOSE输出信号)、dsSV(采样输出值)。

逻辑节点包括:LLN0(管理逻辑节点),LPHD(物理设备逻辑节点),PDIF(纵联差动、零序差动、分相差动、突变量差动),PDIS(纵联距离),PDIR(纵联方向),PTOC(纵联零序);通道:PSCH(纵联通道、远传、远传命令输出),PDIS(快速距离、接地距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段、相间距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段、距离加速动作),PTOC(零序过电流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段、零序过电流加速定值、PT断线相电流、PT断线零序过电流、零序反时限过电流),RPSB(振荡闭锁),PTOV(过电压保护、过电压起动远跳),PTOC(远跳有判据、远跳无判据),PTRC(跳闸逻辑、边断路器出口、中断路器出口),RREC(重合闸、重合闸出口),RFLO(故障定位),TVTR(线路或母线电压互感器),TCTR(线路电流互感器),GGIO(保护开入、位置输入、其他输入),GGIO(保护自检告警),MMXU(保护测量),STMP(温度监测),SCLI(通道光强监测),SPVT(电源电压监测),RDRE(故障录波)。实际应用中快速距离、接地距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段、相间距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段、距离加速动作都是逻辑节点类PDIS的实例,通过inst实例号等来区分。

上述具体描述是通过IEC61850标准定义的变电站配置描述语言SCL来实现的,使得所有符合IEC 61850标准的智能电子装置都能使用这种语言实现自我描述,对整个变电站自动化系统的配置描述同样也基于SCL。SCL基于可扩展标记语言(eXtensible Markup Language,XML),XML具有面向对象、跨平台以及可扩展等优点,而IEC61850对SCL的扩展规则做了详细的规定。这样,当新的产品加入到系统中时,系统配置工具就能够识别该产品所提供的功能及其特性,并进行系统自动配置。

XML中的标记不固定,可以建立任何需要的标记,它适用于定义特定领域有关的、语义结构化的标记语言,如化学中的化学标记语言CML,通信中的无线标记语言WML,都是XML与特定行业相结合形成的特定标记语言,SCL是XML在电力行业中的具体应用,这些标记语言具有各自的语法和语义,脱离了本行业就不具有实际意义。XML使用文档类型定义(DTD)或者模式(Schema)来描述XML的文档格式。XML也是一种简单的数据存储语言,使用一系列简单的标记描述数据,XML的文档结构具有灵活性、可扩展性。另外,从数据处理的角度看,简单且易于掌握与阅读。

SCL定义了一种用来描述与通信相关的智能电力设备结构和参数、通信系统结构、开关间隔(功能)结构及它们之间关系的文件格式。SCL以XML为基础,由于XML独立于平台之间,从而使得文件中的数据能够在不同厂家的智能电子设备工程工具和系统工程工具间以某种兼容的方式进行交换。

为了让大家更直观地理解模型实例及其含义,本节截取了实际线路保护部分的ICD模型文件,具体如下,其中#号后面的是对SCL语言所描述内容的注释。

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通过SCL层次化的结构描述,实现了IED装置的建模。在SCD集成之前,各设备制造商必须预先提供符合规范要求的ICD文件。

1.1.2 虚端子连接表设计

如图1-1所示,智能变电站中设计和集成存在一定的对应关系,二次设备供应商在智能变电站建设过程中需要提供两个资料,一个是ICD模型文件,一个是虚端子表,其中ICD文件用来集成SCD文件,而虚端子表用来设计虚端子连接表,两者中的连接关系一一对应,设计人员基于虚端子表,结合具体工程完成“虚回路”的设计。

目前,智能变电站中设计与集成的关系有两种模式:一种是设计与集成一体,设计和集成统一由设计院负责,只用一个设计系统工具,同时生成SCD文件和虚端子连接表,这样的优势在于SCD文件中的连接关系与虚端子表中的连接关系总是一一对应;另一种是设计与集成分开,设计院先完成虚端子连接表设计,集成商(二次设备供应商)在根据虚端子连接表集成SCD文件,这样的优势是目前各厂家集成工具较成熟,同时集成商一般由监控系统厂家担任,兼容性较强,缺点是设计和集成不同步,集成商与设计人员沟通不利时容易造成SCD文件中的连接关系与虚端子表中的连接关系不对应。目前由于统一的设计工具不够成熟,主要采用第二种方式。

目前,国网公司相继出版了Q/GDW 1175—2013《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》、Q/GDW 1161—2014《线路保护及辅助装置标准化设计规范》等标准对虚端子的设计做了统一规定,下面结合规范中的220kV线路的虚端子表,来具体介绍虚端子连接表的设计。

1.虚端子表

继电保护新“六统一”对各二次设备制造商的装置虚端子表等信息进行了规范,统一了信号名称、软压板及应用路径的要求,本书以220kV线路保护来介绍具体的虚端子连接,220kV线路保护(双母线接线)对应的虚端子表见表1-1~表1-3。

1-1 220kV线路保护装置SV输入虚端子表(双母线接线)

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220kV线路保护和母差保护共用同一组保护电流绕组,采用双AD通道接入保护装置,电压和电流通道共用同一个SV接收软压板。

1-2 220kV线路保护装置GOOSE输入虚端子表(双母线接线)

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(续)

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220kV线路保护接收断路器位置统一以“分相跳闸位置”命名,闭锁重合闸主要用于接收来自智能终端的闭重信号(含母差动作、手跳闭重等)。

1-3 线路保护装置GOOSE输出虚端子表(双母线接线)

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220kV线路保护包括分相跳闸、启动失灵回路,压板分开设置。PIGO/∗PTRC∗.Tr.phsA等为虚端子的引用路径,∗代表实例号和前缀等。

上述虚端子表是设计院设计“虚回路”的基础。

2.“虚回路”设计

智能变电站二次回路设计以装置的虚端子为基础,通过关联两侧的虚端子来实现各IED之间的信息交互。并且还应对虚端子回路进行标注,包括描述虚端子信息的虚端子定义、各智能装置中的内部数据属性以及是否配置软压板。从实际应用来看,虚端子与以前常规的电缆没有本质区别,可以按照常规变电站的回路思路进行逻辑连线。

设计人员针对每个装置都设计一个虚端子连接表,该虚端子表包含了装置的GOOSE及SV的开入、开出信息,详细描绘了该装置与外部装置的关联关系,并留出适量的备用虚端子,这样就与传统站的端子排对应起来了,同时表格中虚端子的增加或者删除也非常便捷,维护起来也比较方便。此外配合网络方案配置及光纤走向示意设计图,也便于信息的定位和查找。

实际工程应用设计中,前期根据具体工程配置环境、技术方案,完成各电压等级分组网结构的间隔虚端子信息。本书以220kV线路保护介绍典型“虚回路”设计。

220kV线路保护的采样主要包括母线电压和间隔电流,上述采样均通过电流线路合并单元获取,两者的虚回路连接见表1-4。

1-4 220kV线路保护SV输入虚端子连接表

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表1-4中的输入数据与表1-1中的信号对应,需要注意的是双AD采样数据需同时连接虚端子,不能只连接其中一个。

220kV线路保护的开入量包括开关位置、闭锁重合闸、低气压闭锁重合闸、母差保护动作等信号,具体虚回路连接见表1-5。

1-5 220kV线路保护GOOSE输入虚端子连接表

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220kV线路保护的输出量包括保护跳闸、启动失灵等,分别对应智能终端和母线保护等装置,目前设计院一般只提供装置的输入回路,输出回路不再专门给出相应的连接表,相应的输出回路在对侧装置的输入回路查找,为了方便大家理解,本书也列出了220kV线路保护输出虚端子连接表,见表1-6。

1-6 220kV线路保护GOOSE输出虚端子连接表

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1.1.3 通信参数设置

与寄快递相似,为了把货物送达目的地,需要知道相应的地址及电话等联系方式,设置网络通信参数就是填写联系方式,从而把装置报文内容送至相应的接收装置。

系统集成商按要求对全站IED进行站控层、间隔层、过程层通信地址分配,列出全站通信地址表,包括保护、测控装置、智能终端、合并单元、故障录波装置、远动通信管理机、网络分析仪、后台监控机等地址。

1.基本要求

①通信子网(SubNetwork)是IED的逻辑连接,其配置宜按站内电压等级及网络类型为依据划分;

②通信子网按访问点类型宜分为MMS网、GOOSE网和SV网三类;

③相同类型的通信子网均宜使用前缀区分电压等级;

④通信子网命名宜为GOOSE_Y、SV_Y、MMS_Y;“_Y”代表子网类型:例如“_A”代表A网,“_B”代表B网,“_U”代表单网,如110kVGOOSE单网命名为“GOOSE”;

⑤同一类通信子网内设备访问点下,宜只包含与其子网命名相符的控制块。

2.SV通信参数配置原则

需要配置的SV通信参数主要包括MAC-Address、smvID、APPID、ConfRev、VLAN-ID、VLAN-Priority等。其中目的MAC-Address、smvID、APPID等SV通信参数应全站唯一。

目的MAC-Address为12位十六进制值,其范围为0x01-0c-cd-04-00-00~0x01-0c-cd-04-01-FF。APPID(应用标识)为4位十六进制值,其范围为0x4000~0x7FFF。APPID习惯上与MAC地址配套使用,第1字节由MAC-Address的倒数第3字节、第2字节的后一个字符组合而成,第2字节取MAC-Address的最后1个字节,如MAC地址:01-0C-CD-04-01-0A,该应用标识为410A。SV标识(smvID)宜由“引用路径”(“IEDName”+“LD实例名”+“/”+“LLN0”+“.”+“SV控制块名称”)组合而成,如P_M2201AUMUSV/LLN0$SV$MSVCB01。VLAN-Priority为1位十六进制值,范围为0~7,工程中SV报文的优先级为4。VLAN-ID为3位十六进制值,初始赋值000,此时由交换机标记VLAN-ID。ConfRev标识控制块配置版本,初始赋值一般为1。

3.GOOSE通信参数配置原则

需要配置的GOOSE通信参数主要包括目的MAC-Address、appID、APPID、confRev、VLAN-ID、VLAN-Priority、MinTime、MaxTime等,其中目的MAC-Address、appID/GOID、APPID等GOOSE通信参数应全站唯一。

目的MAC-Address为12位十六进制值,其范围为0x01-0c-cd-01-00-00~0x01-0c-cd-01-01-FF。保护、测控、合并单元、智能终端装置GOOSE网MAC地址分配时,需考虑每个ICD文件的GOOSE控制块个数,每个GOOSE控制块需占用一个MAC地址。而GOOSE控制块个数由ICD文件的LLN0下“DataSet”个数决定,一般“DataSet”个数与GOCB个数一致。与SV一致,APPID习惯上与MAC地址配套使用,第1字节由MAC-Address的倒数第3字节、第2字节的后一个字符组合而成,第2字节取MAC-Address的最后1个字节,如MAC地址:01-0C-CD-01-01-0B,该应用标识为110B。GOOSE标识(appID)宜由“引用路径”(“IEDName”+“LD实例名”+“/”+“LLN0”+“.”+“GOOSE控制块名称”)组合而成,如P_L2201APIGO/LLN0.gocb1。VLAN-Priority为1位十六进制值,范围为0~7,工程中GOOSE报文的优先级为4。VLAN-ID为3位十六进制值,初始赋值000,此时由交换机标记VLAN-ID。ConfRev标识控制块配置版本,初始赋值一般为1。MinTime和MaxTime的一般配置为2ms和5000ms。

4.MMS通信参数配置原则

需要配置的MMS通信参数主要包括IP、IP-SUBNET等,其中IP地址应全站唯一。IP及子网掩码地址范围为0.0.0.0~255.255.255.255。IP地址采用标准的C类地址时,使用192.168.Y.N地址格式。IP地址采用标准的B类地址时,使用172.Y.X.N地址格式。

实际工程中的各通信参数设置情况见表1-7~表1-9。

1-7 装置过程层地址表

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1-8 装置站控层地址表

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1.1.4 SCD集成过程

由于智能变电站相关技术发展较快,相关程序配置软件及工具随时都可能更换或升级,本书旨在指导智能变电站集成、配置的思路,掌握了相关思路,无论软件如何更换或升级,都可适用。

1-9 VLAN地址表示例

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SCD配置工具就是用来整合一个数字化变电站内各个孤立的IED为一个完善的变电站自动化系统的一个系统性工具。

SCD作为智能变电站的核心文件,在工程完成时必须保证变电站SCD文件的唯一性与准确性。

新建的SCD文件Communication部分,全站子网主要依据接入点类型及所属网络类别来划分,如220kV变电站的子网划分包括:

1)MMS:MMS_A、MMS_B。

2)GOOSE:GOOSE_A、GOOSE_B。

3)SV:SV_A、SV_B。

下面以南瑞继保公司的PCS-SCD配置工具介绍SCD具体的集成过程。

打开PCS-SCD工具后,单击右上角“文件”菜单,选择“新建”选项。在弹出的界面中,选择创建SCD的文件夹地址,输入新建的SCD文件的文件名称,如“泉州实训室”,即可创建新的SCD文件,如图1-2所示。

SCD文件创建完成后,SCD文件的主界面如图1-3所示。

从SCL浏览器中,可以看到SCD文件的主要结构:

1)修订历史:对应Header部分。该部分主要用于记录SCD文件的主要更新及维护历史。系统配置工具应能自动生成SCD文件版本(version)、SCD文件修订版本(revision)和生成时间(when),修改人(who)、修改什么(what)和修改原因(why)可由用户填写。文件版本从1.0开始,当文件增加了新的IED或某个IED模型实例升级时,以步长0.1向上累加;文件修订版本从1.0开始,当文件做了通信配置、参数、描述修改时,以步长0.1向上累加,文件版本增加时,文件修订版本清零。单击SCL浏览器中的修订历史选项,右边会显示修订历史的编辑界面,在空白处单击右键或者单击右上角的“新建”按钮,可对SCD的修订历史进行编辑。当修改完SCD后,单击“文件”菜单中的“保存”选项后,会弹出“保存SCL版本”的界面,依次输入修改人、修改内容和修改原因后退出SCD编辑。在下一次打开SCD文件时,可以在History界面查看上一次的SCD修改记录。

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图1-2 创建新的SCD文件

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图1-3 SCD文件的主界面

2)变电站:对应Substation部分。主要用于描述一次系统拓扑结构一、二次设备关联关系及命名要求等,包含在SSD文件中,现阶段投运的智能站中的SCD文件Substation部分缺失,导致部分高级应用无法实现。

3)通信:对应Communication。该列表主要用于划分变电站内的逻辑子网,包含上面提到的MMS网、GOOSE网和SMV网。

4)装置:对应IED智能电子设备,主要用于对SCD中的IED进行管理,包括导入、更新和删除IED以及IED属性的编辑、完成虚端子的连线等。

5)数据类型模板:对应DataTypeTemplates部分,右键单击数据类型模板可对已导入的ICD文件中的基本数据类型进行语义校验,并将校验结果显示在校验输出窗口中。

具体SCD集成过程如下:

(1)导入IED设备 单击装置列表,在右侧空白处单击右键,选择“新建”,或者选择右上角的“新建”按钮,弹出“导入IED向导”,如图1-4所示。

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图1-4 导入IED设备(一)

输入装置名称,其中根据《智能变电站系统配置描述文件技术规范》等的规范要求,装置名称(IEDName)输入规则如下:

①IEDName由系统配置工具统一配置并确保全站唯一;

②IEDName依据IED在变电站自动化系统中的作用进行命名,宜能直观反映该被作用对象、电压等级等信息,宜按全站远期规模命名;

③IEDName由5部分共8位合法可视字符组成,分别代表IED类型、归属设备类型、电压等级、归属设备编号、IED编号;

④IED类型:变电站自动化系统中实现不同功能的二次设备类型;

⑤归属设备类型:IED实现功能或归属的一次设备类型;

⑥电压等级:IED实现功能或归属的一次设备电压等级;

⑦归属设备编号:IED实现功能或归属的一次设备的站内编号,宜参照设计阶段设备编号,而不宜使用正式调度编号,避免出现后期调度编号发生改变而修改IED Name;

⑧IED编号:IED的间隔内编号。

具体示例如下:“IEDName”采用5层结构命名,即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,见表1-10。

1-1 0IEDName命名表

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(续)

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注:1.括号内为名称的注释或关键词,无注释的部分为备用。

2.主变及本体IED归属于高压侧电压等级,主变各侧IED归属于各侧电压等级。

3.母设作为间隔归属于其电压等级。

4.采集某电压等级范围的故障录波归属于同电压等级的母线(全站公用故障录波归属最高电压等级)。

5.主变故障录波归属于主变高压侧电压等级间隔。

6.采集全站范围的PMU等公用IED归属于站控层间隔类型。

7.本表未考虑直流输变电系统情况。

8.归属设备编号不宜采用设备调度编号。

选中所要导入的IED设备的ICD文件,如图1-5所示。

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图1-5 导入IED设备(二)

单击“下一步”按钮,进入Schema校验,并显示Schema校验结果,如图1-6所示。

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图1-6 导入IED设备(三)

单击“下一步”按钮,进入“更新通讯信息”界面,可以通过勾选“不导入通讯配置信息”来选择不导入ICD文件中的通信配置到SCD中,如图1-7所示。如果不勾选“不导入通讯配置信息”,则要将ICD中的访问点与SCD的子网进行一一关联,如图1-8所示。

单击“下一步”按钮,进入结束界面,核对IED的配置明细,如图1-9所示。如果核对无误,单击“完成”按钮,完成IED导入,在IED列表中将出现刚才导入的IED名称及其具体信息,如图1-10所示。

(2)IED设备的配置流程 结合IED设备的配置流程,对于PCS-SCD软件上的每个菜单的功能及用途做深入的讲解。

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图1-7 导入IED设备(四)

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图1-8 导入IED设备(五)

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图1-9 导入IED设备(六)

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图1-10 导入IED设备(七)

单击一个IED设备,在第一个下拉菜单中选择Logic Device选项。如图1-11所示,该IED设备包含五类逻辑设备,分别是公用、保护、录波LD、采样SV和保护GOOSE。

在第一个下拉菜单中选择Logic Node选项,在第二个下拉菜单中选择PROT逻辑设备,可以查看PROT逻辑设备所包含的所有逻辑节点,如图1-12所示。同理可以查看其他逻辑设备所包含的所有逻辑节点。

在第一个下拉菜单中选择Data Set选项,在第二个下拉菜单中选择PROT逻辑设备,可以查看PROT逻辑设备所包含的所有数据集,如图1-13所示。同理可以查看其他逻辑设备所包含的所有数据集。

在第一个下拉菜单中选择GSE Control选项,在第二个下拉菜单中选择PI_PROT逻辑设备。从图1-14可以看出,保护GOOSE的逻辑设备是PI_PROT,因此,只有PI_PROT逻辑设备需要设置GSE Control选项。通过设置GSE Control选项来表明所关联的GOOSE报告的来源及属性,这样接收方才可以识别。如果有多个数据集需要设置控制块,需要添加多个控制块后,在Data Set栏下双击,在下拉菜单中,选择该控制块对应的数据集名称,如图1-15所示。

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图1-11逻辑设备

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图1-12 逻辑节点

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图1-13 数据集

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图1-14 GOOSE控制块设置界面(一)

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图1-15 GOOSE控制块设置界面(二)

在第一个下拉菜单中还有一个SMV Control选项,该选项是SMV的控制块设置选项。通常如合并单元等对外发送采样报文的装置才需要设置该控制块。

保护GOOSE的逻辑设备是PI_PROT,采样SV的逻辑设备是SVLD_PROT。因此,在第一个下拉菜单中选择Inputs选项,在第二个下拉菜单中选择SVLD_PROT逻辑设备,可以设置保护装置的采样输入,如电压、电流的输入虚端子设置;在第一个下拉菜单中选择Inputs选项,在第二个下拉菜单中选择PI_PROT逻辑设备,可以设置保护装置的GOOSE输入,如主变保护的失灵联跳开入、线路保护的断路器位置开入的虚端子设置。

在第一个下拉菜单中还有一个Report Control选项,即报告控制块选项。该选项是针对装置与后台的通信参数设置,不做具体描述。

(3)变电站子网的建立及IED联网的通信设置 单击Communication,在空白处单击右键,选择“新建”,或者在右上角选择“新建”按钮,如图1-16所示。

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图1-16 建立子网(一)

子网新建完成后,依次输入子网名称,选择子网类型,输入子网描述,如图1-17所示。

(4)IED MMS网联网设置 单击MMS子网,进入MMS网设置界面。在右侧的IED选择器中,双击需要入网的IED,展开IED的访问点列表,如图1-18所示。其中978装置的S1表示MMS网的访问点、M1表示采样访问点、G1表示GOOSE访问点。界面中间窗口包含三个页面,分别是Address、GSE和SMV,如图1-18所示。其中,Address列出了变电站中所有装置在MMS网中基于OSI通信模型的访问点及其参数;GSE列出了变电站中所有装置在MMS网中基于OSI链路层通信的访问点及其参数;SMV对MMS网无效,不做说明。

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图1-17 建立子网(二)

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图1-18 IED MMS网联网设置(一)

选择Address页面,单击978装置下的S1访问点,将其拉入中间窗口中,如图1-19所示。依次设置该访问点的IP及IP-SUBNET项,其余参数默认。

当需要在MMS网传输GOOSE报文,如站控层联闭锁信息,在MMS网下选择GSE页面,将IED装置下的S1访问点拉入中间窗口中,如图1-20所示,并设置MAC-Address等通信参数。

(5)IED GOOSE网联网设置 单击GOOSE子网,进入GOOSE网设置界面。选择GSE页面,单击978装置下的G1访问点,将其拉入中间页面,如图1-21所示。依次设置MAC-Address等通信参数,设置原则参照1.1.3节。

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图1-19 IED MMS网联网设置(二)

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图1-20 IED MMS网联网设置(三)

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图1-21 IED GOOSE网联网设置

(6)IEDSMV网联网设置 单击SMV子网,进入SMV网设置界面。选择SMV页面,合并单元装置下的M1访问点,将其拉入中间页面,如图1-22所示。依次设置MAC-Address等参数,设置方法类似GOOSE。

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图1-22 IED SMV网联网设置

注:当SMV和GOOSE共网传输时,关于SMV网的相关操作可以在GOOSE子网下的SMV页面设置完成。

以上就是智能变电站IED的整个配置过程,通过以上操作可以将智能变电站中所有IED通过MMS网、GOOSE网和SMV网联系在一起,最终实现变电站的正常运行。

(7)根据虚端子表进行保护装置的虚端子连线

1)SMV虚端子连线。下面以PCS-978主变保护的采样为例,说明SMV虚端子的连线过程。

在IED列表中选择1号主变保护A装置,实例化名称为TP2201A,在第一个下拉列表中选择Inputs,在第二个下拉列表中选择SVLD_PROT,进入主变保护SMV虚端子连线的编辑界面,如图1-23所示。

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图1-23 SMV虚端子连线(一)

选择“发布方”。单击“IED选择器”下方的“外部信号”按钮,双击“MT2201A:1号主变220kV侧合并单元A”,依次双击展开M1访问点下的“dsSV0”数据集。将主变保护需要的采样信号依次拉入中间空白,如图1-24所示。

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图1-24 SMV虚端子连线(二)

选择“接收方”。单击“IED选择器”下方的“内部信号”按钮,依次展开主变保护M1访问点下SVLD_PROT逻辑设备的逻辑节点列表。将逻辑节点(LN)“SVINTCTR1:高压侧A相电流”下的功能约束FC为MX的数据对象(DO)“Amp:高压侧保护电流A相”拉到外部信号对应“1号主变220kV侧合并单元A/保护电流A相1”所在行释放,如图1-25所示。同理,对其他采样虚端子进行类似连线,如图1-26所示。

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图1-25 SMV虚端子连线(三)

2)GOOSE虚端子连线。下面以主变220kV智能终端的跳闸为例,说明GOOSE虚端子的连线过程。

在IED列表中选择1号主变220kV侧智能终端A装置,实例化名称为IT2201A,在第一个下拉列表中选择Inputs,在第二个下拉列表中选择RPIT逻辑设备,进入220kV侧智能终端A的GOOSE虚端子连线的编辑界面,如图1-27所示。

选择“发布方”。单击“IED选择器”下方的“外部信号”按钮,双击“TP2201A:1号主变主变保护A”,依次双击展开G1访问点下的“dsGOOSE0”数据集。将主变保护跳220kV侧智能终端的信号依次拉入中间空白,如图1-28所示。

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图1-26 SMV虚端子连线(四)

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图1-27 GOOSE虚端子连线(一)

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图1-28 GOOSE虚端子连线(二)

选择“接收方”。单击“IED选择器”下方的“内部信号”按钮,依次展开“IT2201A:1号主变220kV侧智能终端A”的G1访问点下RPIT逻辑设备的逻辑节点列表。将逻辑节点(LN)“GOINGGIO1:保护GOOSE输入虚端子”下的功能约束FC为ST的数据对象(DO)“SPCSO21:TJR闭重三跳1”下的数据属性(DA)“stVal”拉到外部信号“1号主变主变保护A/跳高压侧开关1”所在行释放,如图1-29所示。

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图1-29 GOOSE虚端子连线(三)

以上就是保护装置SMV和GOOSE虚端子的连线过程,通过上述方法,按照设计院给的虚端子表完成智能变电站全站虚端子的连接,最终生成全站SCD文件。

(8)更新IED设备单击IED列表,右键单击需要更新ICD文件的装置,在弹出的菜单上选择“更新”,如图1-30所示。

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图1-30 更新IED设备(一)

打开“更新IED向导”后,单击“浏览”按钮,选择需要更新的目标ICD文件,如图1-31所示。

单击“下一步”按钮,进入Schema校验,并显示Schema校验结果,如图1-32所示。

单击“下一步”按钮,勾选更新选项,如图1-33所示。

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图1-31 更新IED设备(二)

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图1-32 更新IED设备(三)

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图1-33 更新IED设备(四)

查看更新结果,如图1-34所示。

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图1-34 更新IED设备(五)

单击“下一步”按钮,结束IED更新,并单击“完成”按钮,完成更新IED向导,如图1-35所示。

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图1-35 更新IED设备(六)

以上就是南瑞继保公司的PCS-SCD制作SCD文件的具体过程。

之前已投运的智能变电站更侧重于过程层配置关系,因此除了标准配置流程中的CID文件,各厂家都有自己私有的过程层配置文件,差异性较大,2016年国网公司规范了过程层配置文件,统一称为“回路实例配置(CCD)文件”,并对其做了详细的要求如下:

1)IED元素:IED元素是CCD文件的根节点,根节点下依次包含GOOSEPUB(GOOSE发布)元素、GOOSESUB(GOOSE订阅)元素、SVPUB(SV发布)元素、SVSUB(SV订阅)元素、CRC(校验码)元素。

2)GOOSEPUB(GOOSE发布)元素:GOOSEPUB元素是从SCD文件中提取的装置过程

1.1.5 IED配置文件介绍

层GOOSE输出配置信息,GOOSEPUB元素下包含按SCD文件顺序配置GOOSE控制块。

3)GOOSESUB(GOOSE订阅)元素:GOOSESUB元素是从SCD文件中提取的装置过程层GOOSE输入配置信息,GOOSESUB元素下包含按SCD文件顺序订阅的外部IED的GOOSE控制块。

4)SVPUB(SV发布)元素:SVPUB元素是从SCD文件中提取的装置过程层SV输出配置信息,SVPUB元素下包含按SCD文件顺序配置的SV控制块。

5)SVSUB(SV订阅)元素:SVSUB元素是从SCD文件中提取的装置过程层SV输入配置信息,SVSUB元素下包含按SCD文件顺序订阅的外部IED的SV控制块。

6)CRC(校验码)元素:CRC元素是按规则计算的CCD文件CRC校验码信息,在导出CCD文件时添加。

目前实际工程中,标准的回路实例配置文件的应用还较少,本书就以南瑞继保公司线路保护装置过程层配置来介绍。

PCS902线路保护的配置文件介绍及解释如下:

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