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中国电业【2020年第7期】

  • ID:271850
  • 浏览:4443
  • 学科:产业经济
  • 更新时间:2020-07-17 15:16:34
  • 期刊: 中国电业
内容简介
《中国电业》杂志创办于1950年,是全国电力行业创办时间最早、覆盖面最广、影响最大的杂志。杂志以多种形式准确、及时、深刻地反映电力工业的改革和发展,以深度调查和理论探讨形成独到风格,在国际国内及电力行业内外都有较大影响,在电力媒体中长期处于领军位置。

智能化变电站继电保护 SCD文件的关键性验收

2020-07-20 16:59:19 产业经济 李欧
资料简介

【摘要】现在电网公司新建变电站多为为智能化变电站,智能化变电站的继电保护系统明显有别于常规变电站,传统的变电站基本各个子系统是一个信息的孤岛,相互之间并没有充分的联系,而智能化变电站是由电子式互感器、网络化二次设备分层构建,建立在 IEC61850通信规范基础上,能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站,以往常规变电站的验收调试方案已经不能完全直接应用于智能化变电站,本文就智能化变电站 SCD文件审查环节的验收进行探讨。

智能化变电站继电保护 SCD文件的关键性验收

李欧

廊坊供电公司 河北廊坊 065000

【摘要】现在电网公司新建变电站多为为智能化变电站,智能化变电站的继电保护系统明显有别于常规变电站,传统的变电站基本各个子系统是一个信息的孤岛,相互之间并没有充分的联系,而智能化变电站是由电子式互感器、网络化二次设备分层构建,建立在IEC61850通信规范基础上,能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站,以往常规变电站的验收调试方案已经不能完全直接应用于智能化变电站,本文就智能化变电站SCD文件审查环节的验收进行探讨。

【关键词】智能化变电站;SCD;虚端子

引言

智能化变电站与传统变电站相比,全站所有装置的信息均为数字信息,保护及测控装置之间均采用光缆联系;二次微机装置之间无传统变电站的电缆连接,之间的联系采用DL/T860(IEC61850)规约进行通信,通过DL/T860建模,实现装置之间的信息交互、共享,以达到与传统变电站装置之间用电缆点对点连接的效果。对于继电保护设备来说,由于原来用于点对点连接的电缆取消了,但是所有需要实现的保护功能仍是必不可少的,保护设备之间、保护与测控等其他二次设备之间仍旧需要进行信息交互。而所有这些功能的实现、数据的传输等都是通过配置完善的虚端子实现的。保护设备的GOOSE开入、GOOSE开出以及SV开入虚端子的正确配置,对于保证智能变电站继电保护设备的正确动作、保护一次设备的安全和电网的稳定运行起着至关重要的作用。

1.智能变电站智能设备及配置文件

(1)IED(Intelligent Electronic Device,智能电子设备)。IED是指整个变电站所拥有的智能设备,包括合并单元、智能终端、保护测控装置、交换机等设备。它们为数字量的实现提供了硬件基础。

(2)ICD(IED Capability Description,IED能力描述文件)。ICD文件是指一个智能设备所拥有的能力,即它对这个智能设备具有什么样的功能,能做什么事情,达到什么效果做出具体描述。

(3)CID(Configured IED Description,IED配置描述文件)。CID实在ICD文件的基础上配置了相关的通讯参数,是IED的实例化结果,每个装置的通讯必须建立在CID文件的基础上。

(4)SSD(System Specification Description,系统规范描述文件)。SSD文件是全站唯一的文件,设计通过的依据文件,它描述了变电站一次系统结构以及逻辑节点,具体配置最终包含在SCD文件中。

(5)SCD(System Configuration Description,系统配置描述文)。SCD文件中包含了所有IED设备的实例化配置以及通信参数,在智能站工作中SCD文件的建模是由系统集成厂商完成,SCD文件包含每个装置的CID信息。

2.虚端子连线规范性检查

审查SCD文件的关键点是检查SCD文件内部的虚端子连线,虚端子是由GOOSE、SV输入输出信号为网络上传递的变量,与传统屏柜的端子存在着对应关系,为了便于形象的理解和应用GOOSE、SV信号,将这些信号称为虚端子.

对 SCD 文件来说,IEC 61850 标准规范中部分语法错误并不影响实际工程应用,针对影响工程应用的语法错误,采用基于文本格式的语法检查和特征字模式的虚端子连线检查,并通过加载 IEC 61850 规范性检测系统检查虚端子连线方面的错误或不规范,尽早发现 SCD 文件问题,减少配置文件修改次数。

2.1 规范性检查原则及思想

SCD 文件规范性检查系统最重要的是要构建以 IEC 61850 工程应用规范和Q/GDW 161《线路保护及辅助装置标准化设计规范》、Q/GDW 175《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》设计标准及 IEC 61850 相关标准规范的数据模板库,通过站名、版本号等关键字对 SCD 文件进行导入和导出,实现 SCD 文件的集中管理。通过自动检查 SCD 文件中影响工程应用的语法错误及 GOOSE、SV 虚拟端子连线及通讯方面的问题,对 SCD 文件在语法、模型、数据集、参数唯一性、虚拟二次回路接线的正确性,以及是否满足设计规范等几个方面进行检查并生成检查报告,具体如下:

(1)IED 通信参数引用有效性检查

检查 Communication 部分的 iedName、apName、GSE cbName、GSEldInst等参数和 IED 部分的配置是否一致。

(2)文件模型实例及数据集正确性检查

检查数据类型模板是否完全实例化;检查智能电子设备部分的实例是否完全匹配于其所引用的数据类型模板;检查数据集中的索引是否完全匹配于其所引用的数据/数据属性,是否重复出现检查索引。

(3)IP 地址、GOOSEID、组播 MAC 地址、APPID、SVID 的唯一性检查检查 SCD 文件中 GOOSE、SV 的 IP 地址、MAC 地址、GOID、APPID 等是否重复及合法。

(4)VLAN、优先级等通信参数正确性检查检查 SCD 文件中 GOOSE、SV 的 VLANID、VLAN Priority 等是否有效。

(5)依据相关标准及规程,检验虚端子连线是否正确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,针对 SCD 文件中 GOOSE、SV 虚端子连接和描述的完整和准确性,检查 SCD 文件中的 GOOSE、SV 虚端子连接是否符合 Q/GDW161《线路保护及辅助装置标准化设计规范》、Q/GDW 175《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》等标准设计规范构成的数据模板库。

2.2 虚端子连线检查思路及优点

SCD 文件中相关通讯参数及数据集模型通过文本格式的查找均能做出相关错误项检查,而 GOOSE、SV 虚端子连线正确性和规范性需要通过特征字法来检查判断。特征字法是通过对保护设备 GOOSE、SV 虚端子数据通道提前设定相关特征字及虚端子连线典型应用表,然后根据虚端子连线典型应用表对不同电压等级(目前电压等级应用分为 500kV 及 500kV 以上、220kV、220kV 以下)、不同类型保护设备的 GOOSE、SV 虚端子连线通道的端子描述分类分层解析,检查判断连线通道的虚端子描述与相关特征字能否匹配,若不能匹配则判断为虚端子连线错误,若匹配成功则判断为虚端子连线正确。

以某220kV变电站为例,220kV 线路保护的 SV 虚端子和 GOOSE 虚端子的典型应用列表分别见图 1和图2。

序号

合并单元

典型应用

线路保护

线路保护特征字

1

合并单元额定延时

连接

MU额定延时

延时、时延

2

母线保护A相电压:Ua1

连接

保护A相电压:Ua1

保护……A/a……电压

3

母线保护A相电压:Ua2

连接

A相电压:Ua2

4

母线保护B相电压:Ub1

连接

保护B相电压:Ub1

保护……B/b……电压

5

母线保护B相电压:Ub2

连接

保护B相电压:Ub2

6

母线保护C相电压:Uc1

连接

保护C相电压:Uc1

保护……C/c……电压

7

母线保护C相电压:Uc2

连接

保护C相电压:Uc2

8

线路电压A相:UXa1

连接

同期电压Ux1

同期……电压

9

线路电压A相:UXa2

连接

同期电压Ux2

10

保护A相电流:Ia1

连接

保护A相电流:Ia1

保护……A/a……电流

11

保护A相电流:Ia2

连接

保护A相电流:Ia2

12

保护B相电流:Ib1

连接

保护B相电流:Ib1

保护……B/b……电流

13

保护B相电流:Ib2

连接

保护B相电流:Ib2

14

保护C相电流:Ic1

连接

保护C相电流:Ic1

保护……C/c……电流

15

保护C相电流:Ic2

连接

保护C相电流:Ic2

图1 220kV 合并单元和线路保护采样虚端子典型应用

序号

智能终端

典型应用

线路保护

线路保护特征字

1

双点断路器A相位置

连接

断路器分析跳闸位置TWJa

断路器……A/a……位置

2

双点断路器B相位置

连接

断路器分析跳闸位置TWJb

断路器……B/b……位置

3

双点断路器C相位置

连接

断路器分析跳闸位置TWJc

断路器……C/b……位置

4

总遥信3(软件合成闭锁重合闸)

连接

闭锁重合闸-1

闭……重

5

压力降低禁止合闸

连接

低气压闭锁重合闸

低气压……闭……重

图2 220kV 智能终端和线路保护采样虚端子典型应用

线路保护 SV 虚端子连线应具备MU(合并单元)额定延时连线、保护 3 相电压连线、保护三相电流连线与同期电压连线(同期电压可根据具体装置应用判断),且 3 相电压电流连线应为双 AD连线;线路保护 GOOSE 虚端子连线应具备采集断路器 3 相位置、闭锁重合闸、低气压闭锁重合闸、远方跳闸、远方闭锁重合闸等,且对外发送 GOOSE 连线应该具备跳 3 相断路器位置等功能连线。同时,由于双母线接线情况下各线路挂靠母线方式的不同,以及保护设备在智能变电站现场环境应用方式的不同,GOOSE、SV 虚端子检查还具有区分 IED 名称的功能,因此,检查模块在检查前需手动设置双母线与线路挂靠关系。当通过挂靠关系检查线路保护与母线保护之间 GOOSE 连线否与挂靠关系一致。

在 220kV某线路虚端子检查过程中发现未进行 MU(合并单元)额定延时连线及断路器位置第一套与第二套连反等错误,与设计图纸对比发现,MU 额定延迟连线为工程人员做连线配置时遗漏,双套保护断路器位置连反为设计图纸错误,修改相关错误后与实际设计图纸一致。

SCD 文件 GOOSE、SV 虚端子连线的检查,一方面实现工具自动校核虚端子连线与设计图纸一致功能,另一方面也间接保证了了设计图纸的正确性与装置虚端子命名、连线的规范性,极大降低了工程技术人员校验图纸与 SCD 文件的工作量。然而,由于目前智能变电站保护装置运行方式的多样性,虚端子检查还有很多功能有待进一步挖掘完善。

参考文献:

[1]高亚栋,朱炳铨等.数字化变电站的“虚端子”设计方法应用研究[J].电力系统保护与控制,39(5).

[2]国家电网公司.Q/GDW441-2010智能变电站继电保护技术规范.北京:中国电力出版社,2010.

[3]孟正华.智能变电站虚端子设计初探[J].科技情报开发与经济,2012,22(7).