新一代基于XML文件交互的安全自動裝置遠程修改定值系統(tǒng)

張海寧, 祁忠, 劉偉, 陳興華, 魏宏(.南京市南瑞繼保電氣有限公司,江蘇 南京　； .廣東電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心,廣東 廣州　5063)

0　引　言

安全穩(wěn)定控制裝置作為電力系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)中不可缺少的第二、第三道防線，管理至關(guān)重要，搞好安全穩(wěn)定控制裝置的管理和運行是確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要因素。隨著電力工業(yè)的高速發(fā)展，繼電保護裝置已經(jīng)實現(xiàn)了基于IEC103和IEC61850等規(guī)約的遠方修改繼電保護定值技術(shù)，且在電網(wǎng)生產(chǎn)中得到應(yīng)用[1-2]。

但是，和繼電保護信息系統(tǒng)不同，安全穩(wěn)定控制裝置具有大量的安全策略定值，由于策略定值在整定時采用特有的表格方式進行，現(xiàn)有的定值管理技術(shù)無法進行展示、整定和管理。

本系統(tǒng)結(jié)合現(xiàn)代通信技術(shù)，采用統(tǒng)一的XML格式的表格化的定值單文件，實現(xiàn)對表格特性的策略定值的管理和遠程維護，提高了穩(wěn)控系統(tǒng)的信息化、智能化水平，提高了電網(wǎng)管理和事故處理的速度和準確性。并且廣泛應(yīng)用于廣東電網(wǎng)公司的所有安全自動裝置。

1　系統(tǒng)簡介

目前其他系統(tǒng)主要是通過規(guī)約方式進行修改，由調(diào)度主站通過子站系統(tǒng)將修改定值命令下發(fā)到變電站網(wǎng)關(guān)機，然后由變電站網(wǎng)關(guān)機下發(fā)到二次設(shè)備，也可以由站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)直接下發(fā)修改定值命令到二次設(shè)備。其中定值修改命令與通信規(guī)約密切相關(guān)，隨著通信規(guī)約的不同而不同，各通信環(huán)節(jié)的命令還存在映射問題。主站和裝置之間因為中間需要通過遠動機、網(wǎng)關(guān)機或保信子站中轉(zhuǎn)，修改定值時，可靠性和準確性有所降低。而且現(xiàn)有的定值管理系統(tǒng)都是列表式的管理，對于安自系統(tǒng)中特有的表格樣式的策略定值則無能為力。

電力系統(tǒng)安全自動裝置的定值與設(shè)備的安全穩(wěn)定運行有直接關(guān)系，責(zé)任重大。為了對策略定值這種特殊的表格樣式的定值進行管理，本系統(tǒng)采用了統(tǒng)一的XML格式的表格化定值單文件。同時為了消除了中間環(huán)節(jié)的干擾，直接和裝置通信連接，下載定值通過文件下載方式保證數(shù)據(jù)的完整性和準確性。

定值單文件須由裝置出廠時首次生成，定值整定人員首先通過安自工作站上傳定值文件，然后通過專用的統(tǒng)一定值整定工具打開文件前先進行文件校驗，如果CRC校驗碼錯誤則提供提示信息，CRC校驗碼正確則可進行修改，修改完以后發(fā)送到安自工作站，安自工作站通過通信規(guī)約將定值文件整體下載到安全自動裝置。

這里定值文件中有CRC校驗碼，該CRC校驗碼是隨著定值文件內(nèi)容變化而變化，因此只有通過統(tǒng)一定值整定工具才能整定，從而避免了個人直接進行修改下載到安全自動裝置。

2　與其他方法的比較

目前的定值管理系統(tǒng)都是列表式的管理，無法處理安自系統(tǒng)中特有的表格樣式的策略定值。因此目前安自主站系統(tǒng)大部分都不管理策略定值，策略定值游離在整個自動化系統(tǒng)之外單獨進行管理。

如表1所示，遠程修改定值的方法，目前主要有基于網(wǎng)絡(luò)IEC103規(guī)約、基于IEC61850規(guī)約、基于IEC104規(guī)約，這種方法只能逐個條目展示，無法展示復(fù)雜的表格數(shù)據(jù)，裝置定值需要和整定軟件的定值匹配。離線定值整定軟件由專用定值整定廠家提供[3]，兩者數(shù)據(jù)模型不一致, 經(jīng)常要花大量精力將二者的條目進行匹配[4-5]，定值一致性不易保證，可靠性不高。采用基于XML文件交互和采用其他方法相比，具有可靠性高、數(shù)據(jù)一致性好、定值展示方式靈活(采用表格方式直觀方便)，管理方便直觀的優(yōu)點。

3　開放的電子定值單

廣東電網(wǎng)以前安全自動裝置數(shù)據(jù)報文規(guī)范沒有統(tǒng)一的標準，不同廠家不同的保護裝置，甚至是同一廠家同一功能的裝置，由于軟件版本不同，定值單數(shù)據(jù)都不一致，更不要說對表格化的策略定值進行統(tǒng)一管理。現(xiàn)在一體化電網(wǎng)運行系統(tǒng)包括EMS、保信、安自、WAMS等專業(yè)，為保證各專業(yè)之間的數(shù)據(jù)共享和融合，應(yīng)該采用統(tǒng)一的電子定值單，基于規(guī)范化的定值項描述將定值轉(zhuǎn)化為通用可識別的XML格式文件，便于不同系統(tǒng)解析和設(shè)置。因此在廣東電網(wǎng)中統(tǒng)一定義了定值文件采用XML格式，其格式如圖1所示。

圖1　統(tǒng)一的XML格式

XML的層次按照SetDoc-> WorkSheet-> Table->Cell共4個層次來描述定值，分別表示定值文件->定值單->定值表->定值表格，表格中的數(shù)據(jù)屬性可以通過表的行標題和列標題獲得。

為了防止定值文件在流轉(zhuǎn)過程中被人為篡改，本系統(tǒng)首創(chuàng)了CRC校驗機制，定值文件自帶了CRC校驗碼。因此必須使用專用的統(tǒng)一定值整定工具進行整定，整定工具打開文件時，觸發(fā)校驗機制，若校驗不通過，會給出告警窗口，忽略告警后方可修改。在文件修改保存時觸發(fā)校驗機制，重新生成校驗碼，并替換原文件末的校驗碼，有效防范了定值文件在流轉(zhuǎn)過程中被人為篡改，便于批量定值檢查。

4　嚴密的下載過程

為了消除了中間環(huán)節(jié)的干擾，主站直接和裝置通信連接，采用所有定值文件一體下載的方式，保證了數(shù)據(jù)的可靠性和一致性。

通過文件方式修改定值能夠?qū)⒍ㄖ敌薷牟僮鬓D(zhuǎn)化為文件傳輸操作，而文件傳輸操作屬于通信規(guī)約的范疇，本系統(tǒng)在其他通信規(guī)約處理文件規(guī)約的基礎(chǔ)上，重新制訂了定值文件下載的流程。為了保證定值下載的可靠準確，裝置修改定值時需要閉鎖操作，保證不停電修改定值[6]。定值文件下載過程如圖2所示(ASDU表示通信規(guī)約中的應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元。)

圖2　定值下載過程圖

5　順序化操作流程

安自管理主站和安全自動裝置之間通過通信規(guī)范定義的XML文件格式交換定值數(shù)據(jù)信息。當(dāng)主站需要獲取裝置的定值信息時，從裝置側(cè)召喚其定值文件，對XML定值文件進行解析并按表格形式顯示安自定值，導(dǎo)入統(tǒng)一定值整定工具形成的定值文件，向裝置下發(fā)新的定值文件并激活使用。

定值下載采用順序化流程的遠方控制技術(shù)，操作過程互相鎖定[7]，必須嚴格按照“召喚→操作人驗證→操作對象驗證→導(dǎo)入→審核人驗證→下發(fā)→返校確認→執(zhí)行修改→再次召喚→結(jié)果校核”的流程進行，并形成完整的操作記錄。操作記錄的內(nèi)容包括操作人、定值單號、修改原因、審核人、修改前后定值、操作是否成功等信息，可供日后查詢。

6　直觀的表格展示

統(tǒng)一的XML格式定義了每個表格的數(shù)據(jù)，使得界面可以采用表格方式來展示安全自動裝置特有的策略定值。目前其他調(diào)度系統(tǒng)、保信系統(tǒng)、安自系統(tǒng)的定值都是以條目為單位的，從而使得界面只能以列表方式展示。

表格是最直觀的表現(xiàn)形式，能把定值的整體結(jié)構(gòu)羅列清楚,劃分明確，比列表具有更靈活的表現(xiàn)形式。安自專業(yè)的策略定值比較特殊，比如低頻減負荷功能基本輪次定值，需要分幾輪進行整定，現(xiàn)有的列表方式無法進行展示。從圖3對比圖可以看出，表格方式具有目前列表方式界面無可比擬的優(yōu)點，方便而且直觀。

圖3　表格和列表方式展示輪次定值效果

7　結(jié)束語

新一代基于XML文件交互的安全自動裝置遠程修改定值系統(tǒng)，解決了長期以來無法管理安全自動裝置策略定值的表格數(shù)據(jù)的問題，直接和裝置通信連接，消除了中間環(huán)節(jié)的干擾，采用統(tǒng)一的XML格式的定值單文件，整定人員形成的整定文件可以直接下載到裝置，下載定值通過文件下載方式保證數(shù)據(jù)的完整性，通信時經(jīng)過嚴密的CRC校驗來保證遠程修改定值的高可靠性。定值管理采用表格方式，可以和現(xiàn)有安全自動裝置整定系統(tǒng)無縫對接，具有目前列表方式界面無可比擬的方便直觀的優(yōu)點，目前已經(jīng)成功應(yīng)用在廣東電網(wǎng)安自系統(tǒng)。

參考文獻：

[1] 華煌圣, 劉育權(quán), 王莉,等. 遠方修改繼電保護定值的控制模型及其應(yīng)用[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2012, 36(21):81-86.

[2] 李德文, 劉進, 劉偉,等. 繼電保護裝置遠方修改定值模式研究[J]. 江蘇電機工程, 2014, 33(2):34-36.

[3] 王增平, 劉國平, 仇向東,等. 繼電保護定值在線整定功能的實現(xiàn)[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制, 2012, 40(1):127-130.

[4] 陶佳燕, 李銀紅, 石東源,等. EMS與繼電保護定值校核系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)匹配新方法[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2012, 36(10):79-85.

[5] 陳金富, 陳海焱, 段獻忠,等. 廣西電網(wǎng)運行方式在線自動校核系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2004, 28(14):82-84.

[6] 林傳偉, 卓枕警, 周健,等. 福建電網(wǎng)遠方不停電修改及核查定值系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制, 2010, 38(5):107-110.

[7] 祁忠, 施志良, 李楓,等. 安全穩(wěn)定控制管理系統(tǒng)的研制及應(yīng)用[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制, 2016, 44(1):122-127.