智能電網(wǎng)變電站HIL仿真

摘要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，變電站由傳統(tǒng)變電站階段發(fā)展到了智能變電站的階段。近年來，我國大力推進智能變電站的發(fā)展，加快智能變電站的建設(shè)，智能變電站是如今我國電力系統(tǒng)發(fā)展的方向。智能變電站有優(yōu)良的交流互動性能、“三層兩網(wǎng)”的分層結(jié)構(gòu)等的優(yōu)點，還具有一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的顯著特征。為了對智能變電站進行研究和學(xué)習(xí)，本文將在智能變電站的理論基礎(chǔ)之下，借助開放的HIL仿真系統(tǒng)通過MATLAB的Simulink模塊建立智能變電站一次設(shè)備及系統(tǒng)模型，根據(jù)建立的模型在IEC61850通信協(xié)議標準下對變電站保護系統(tǒng)的SCD文件進行修改，完成變電站的自動化配置，實現(xiàn)HIL仿真系統(tǒng)對智能變電站的仿真。再利用開放的HIL仿真系統(tǒng)基于上述變電站模型與二次保護設(shè)備進行互通互聯(lián)，使保護設(shè)備在故障時能夠動作。關(guān)鍵詞：智能變電站；IEC61850；SCD文件；自動化配置HILSimulationandAutomationConfigurationofSmartGridSubstationAbstractWiththedevelopmentofcommunicationtechnologyandscienceandtechnology,thesubstationhasdevelopedfromthetraditionalsubstationstagetotheintelligentsubstationstage.Inrecentyears,Chinahasvigorouslypromotedthedevelopmentofsmartsubstationsandacceleratedtheconstructionofsmartsubstations.SmartsubstationsarethedevelopmentdirectionofChina'spowersystemtoday.SmartsubstationshavetheadvantagesofexcellentACinteractionperformance,a"three-layer,two-network"layeredstructure,andothersignificantfeatures.Theyalsohavethecharacteristicsofintelligentprimaryequipmentandnetworkedsecondaryequipment.Inordertoconductresearchandstudyonsmartsubstations,thisarticlewillbebasedonthetheoreticalbasisofsmartsubstations,withthehelpoftheopenHILsimulationsystem,theprimaryequipmentandsystemmodelofintelligentsubstationsareestablishedthroughMATLABSimulinkmodules,accordingtotheestablishedmodel,theSCDfileofthesubstationprotectionsystemismodifiedundertheIEC61850communicationprotocolstandardtocompletetheautomaticconfigurationofthesubstation,realizethesimulationofintelligentsubstationbyHILsimulationsystem.TheopenHILsimulationsystemisthenusedtointerconnectwiththesecondaryprotectionequipmentbasedontheabovesubstationmodel,sothattheprotectionequipmentcanoperateintheeventofafailure.Keywords:Intelligentsubstation;IEC61850;SCDfile;automaticconfiguration

1緒論 緒論1.1我國變電站的發(fā)展歷程人類的發(fā)展史上，在1882年，自世界上第一個具有實際意義的電力系統(tǒng)建立以來，就有了變電站的存在。變電站作為聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，它起著變換和分配電能的作用。它是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它的存在直接影響整個電力系統(tǒng)是否可以保證運行的可靠性、電能質(zhì)量以及運行的經(jīng)濟性。在變電站一百多年的發(fā)展歷史中，它在技術(shù)、設(shè)備配置等方面都有著非常大的變化。從采用常規(guī)設(shè)備、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的二次設(shè)備的傳統(tǒng)變電站到現(xiàn)今進入自動化發(fā)展新階段的智能變電站，主要可以分為四個發(fā)展階段，“傳統(tǒng)變電站——綜合自動化變電站——數(shù)字化變電站——智能變電站”。我國第一階段的傳統(tǒng)變電站，在20世紀80年代以前，全國上下的各項技術(shù)以及通信還不算特別的發(fā)達，這個時期變電站的工作以及運維以較為簡單的人工操作為主。保護裝置的組織機構(gòu)比較簡單，它們按照傳統(tǒng)的保護布局設(shè)置，各個二次設(shè)備之間運行也相對獨立。進入20世紀80年代以后，隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，以及微機保護技術(shù)的逐漸推廣，我國的變電站進入了自動化發(fā)展的階段——綜合自動化變電站。綜合自動化變電站階段，將傳統(tǒng)的保護裝置電路用由微處理器構(gòu)成的自動裝置來替代，提高了裝置的可靠性和自身故障自診斷的能力。但是，這一時期綜合自動化變電站的設(shè)備在運行上仍然相互獨立，無法實現(xiàn)裝置之間的通信，具有一定資源分享局限性。2005年到2009年期間，隨著我國數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展和IEC61850通信協(xié)議標準、智能一次設(shè)備在國內(nèi)的推廣應(yīng)用，標志著我國變電站發(fā)展進入數(shù)字化時代，這也意味著我國即將叩開智能變電站的大門。2010年，國家電網(wǎng)公司發(fā)布了《關(guān)于加快推進智能電網(wǎng)建設(shè)的意見》，要求在加快電網(wǎng)智能化的建設(shè)上能夠?qū)崿F(xiàn)突破。同一年的3月份，“加強智能電網(wǎng)建設(shè)”被寫入《政府工作報告》，標志著中國電網(wǎng)進入快速發(fā)展階段，意味著我國智能變電站建設(shè)的步伐正在加快。智能變電站是如今我國乃至全世界變電站的發(fā)展主流，也是國家電網(wǎng)公司提出的“堅強智能電網(wǎng)”的非常核心的一個部分。為此，從2010年開始，我國便大力開展智能變電站的試點工程，截止至2015年底，國家電網(wǎng)公司已建設(shè)完成約2800座智能變電站。在一系列的投產(chǎn)建設(shè)中，我國現(xiàn)已完成了國家電網(wǎng)公司提出的“四確保一爭取”的目標，邁出了“堅強智能電網(wǎng)”重要的一步，為未來基本建成堅強智能電網(wǎng)打下了堅實的基礎(chǔ)。1.2電力系統(tǒng)數(shù)字仿真技術(shù)的發(fā)展要進行智能變電站的仿真離不開電力系統(tǒng)的數(shù)字仿真技術(shù)。至今為止，電力系統(tǒng)數(shù)字仿真技術(shù)的發(fā)展主要可以分為三個發(fā)展的階段，“電力系統(tǒng)動態(tài)模擬仿真系統(tǒng)——數(shù)模混合式實時仿真系統(tǒng)——全數(shù)字實時仿真系統(tǒng)”。“電力系統(tǒng)動態(tài)模擬仿真系統(tǒng)”作為最早出現(xiàn)的電力系統(tǒng)數(shù)字仿真技術(shù)，它出現(xiàn)打破了人們“實踐出真知”的理念，對電力系統(tǒng)的測試不再局限于在現(xiàn)實中建立好了完整的電力系統(tǒng)后再進行測試，但這個階段仿真系統(tǒng)很大的不足就是，“電力系統(tǒng)動態(tài)模擬仿真系統(tǒng)”的仿真組件占地空間太大、資金投入大，仿真資源的使用非常的有限，一般一個電力系統(tǒng)仿真只能針對一個電力系統(tǒng)。在第一階段后，電力系統(tǒng)數(shù)字仿真技術(shù)有了一定的發(fā)展。發(fā)展第二階段的“數(shù)模混合式實時仿真系統(tǒng)”，與第一階段相比不再單純依賴純實物元件的仿真，而是采用部分數(shù)字元件與實物元件組合進行仿真。第三階段“全數(shù)字實時仿真系統(tǒng)”的出現(xiàn)對電力系統(tǒng)數(shù)字仿真技術(shù)的發(fā)展具有重大的意義。它是數(shù)字仿真技術(shù)、計算機技術(shù)和并行處理技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，具有實時性和帶被測試設(shè)備閉環(huán)運行能力的優(yōu)點?！叭珨?shù)字實時仿真系統(tǒng)”它具有兩種應(yīng)用方式：混合仿真和完全數(shù)字仿真。本課題用到的是混合仿真方式，將實時的數(shù)字仿真系統(tǒng)繼電保護設(shè)備結(jié)合進行仿真。1.3選題的意義隨著我國國力的不斷增強和生產(chǎn)力的不斷進步，在用電越來越普遍化的社會，人們對電的需求變得越來越多。在追求智能化、經(jīng)濟、低碳環(huán)保的今天，智能變電站的發(fā)展與建設(shè)便變得勢在必行。但凡是世間的事物，在發(fā)展的過程中必定會有一個不斷完善的過程，在不斷的模擬操作或者實際操作中選擇最佳的方式，并朝著這個方向前進。然而進行實際操作的完善方法對于智能變電站的建設(shè)和發(fā)展來說不是一個最佳的選擇，因為建設(shè)一個智能變電站的成本并不低，這時候利用HIL仿真系統(tǒng)進行智能變電站的運行仿真便具有實際的經(jīng)濟意義，利用較少設(shè)備成本，構(gòu)建出具有同樣運行效果的“變電站”。變電站的保護系統(tǒng)的出廠集成測試、變電站的運行檢測以及變電站的維護都需要變電站HIL實時仿真系統(tǒng)，傳統(tǒng)的HIL變電站仿真系統(tǒng)價格昂貴，動輒需要上億，同時系統(tǒng)封閉，很難將業(yè)界的研究成果直接使用在這樣的系統(tǒng)上，因此開發(fā)開源、開放式的變電站HIL仿真系統(tǒng)，通過開源的平臺，使得原來的變電站相關(guān)實時仿真的費用大大削減甚至免費，同時業(yè)界研究成果可以直接運行在開放系統(tǒng)上，對變電站的建設(shè)、運行和維護都提供了新的途徑，意義重大。智能變電站仿真系統(tǒng)的自動化配置對完成開放的HIL變電站仿真系統(tǒng)來說是有機組成部分，對實現(xiàn)仿真功能有重要意義。智能變電站在未來進步的空間仍然非常的大，發(fā)展的前景也非常好。發(fā)展與完善智能變電站相關(guān)內(nèi)容的研究，深入對智能變電站的學(xué)習(xí)，對我國整個電力系統(tǒng)、以及智能電網(wǎng)的建設(shè)和完善都有積極的意義。1.4本文進行的工作本文課題“智能變電站的仿真和自動化配置”要實現(xiàn)的功能是對智能變電站仿真系統(tǒng)進行參數(shù)設(shè)置和自動化的配置，使一次設(shè)備與二次設(shè)備之間完成互聯(lián)互通，進而實現(xiàn)人機系統(tǒng)界面與實時的仿真系統(tǒng)之間的互動。在這個課題中，主要包含了有以下幾項工作：（1）學(xué)習(xí)智能變電站的相關(guān)理論知識，了解IEC61850通信協(xié)議的內(nèi)容。（2）在MATLAB的Siumlink仿真模塊中構(gòu)建出220kV變電站一次設(shè)備的運行模型，并進行變電站一次設(shè)備參數(shù)的設(shè)置。（3）在SCLConfigurator軟件中進行SCD文件的修改、編寫，對智能電力裝置之間的通信配置和變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的進行配置，完成電力系統(tǒng)自動化配置。（4）將變電站仿真運行模型與實際的智能保護設(shè)備通過光纖模塊進行連接，根據(jù)運行條件和狀態(tài)進行保護裝置的設(shè)置，利用IEC61850的通信協(xié)議對變電站通信設(shè)備進行標準化，實現(xiàn)一次設(shè)備與二次設(shè)備之間的互聯(lián)互通。（5）在變電站一次設(shè)備仿真模型中，對模塊進行短路故障的設(shè)置，使保護裝置在故障的時間區(qū)間里能夠迅速、自動可靠的動作，將故障清除。2智能變電站的仿真運行機理及相關(guān)概念2.1智能變電站基本概念變電站的核心功能是變換電壓等級和接收、分配電能。智能變電站在具備基礎(chǔ)功能上，功能更為完善、運行更為智能化。在國家電網(wǎng)公司發(fā)布的《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》中對智能變電站有著明確的定義：“智能變電站是采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護和監(jiān)測等基本功能，并根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動化控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。”。智能變電站可以分為兩個部分：智能高壓設(shè)備和變電站統(tǒng)一信息平臺。智能高壓設(shè)備會在運行方式發(fā)生改變時做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)反應(yīng)，在故障發(fā)生時迅速、可靠的動作。變電站統(tǒng)一信息平臺的作用主要有兩個：進行系統(tǒng)橫向信息的共享使管理系統(tǒng)的上層應(yīng)用之間獲得統(tǒng)一的信息；對系統(tǒng)縱向信息的標準化使其各層應(yīng)用對其上層應(yīng)用支撐的透明化。對兩個功能進行理解，橫向的信息共享而獲得統(tǒng)一的信息，即同一層的設(shè)備接收到下層設(shè)備傳遞過來的信息是統(tǒng)一、一致的，確保沒有差別。系統(tǒng)縱向信息的標準化，即不同層的設(shè)備內(nèi)部協(xié)議規(guī)約或者其他技術(shù)等可以不一致，但是它們可以通過設(shè)備與設(shè)備之間進行通信的MMS(制造報文規(guī)范)接口的標準化，使不同層之間的設(shè)備可以無障礙的進行信息交互。通過縱向信息的標準化可以解決不同設(shè)備之間因內(nèi)部復(fù)雜的原理結(jié)構(gòu)而不能進行信息傳送的問題。按照系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)上劃分，智能變電站分為三個層次：過程層、間隔層和站控層，如圖2.1所示，為智能變電站的系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖。過程層的設(shè)備包括智能一次設(shè)備、合并單元和智能終端，主要進行開關(guān)量或者模擬量的采集以及控制命令的執(zhí)行。間隔層由保護裝置、測控裝置、計量裝置等智能電力裝置所組成，完成智能變電站設(shè)備運行信息的采集、測量和控制等。智能變電站結(jié)構(gòu)最為核心的部分是站控層，它由GPS設(shè)備、多個工作站、遠動站和五防系統(tǒng)等共同構(gòu)成，它們一起完成對智能變電站設(shè)備和運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，并能夠通過外部系統(tǒng)完成信息交互和數(shù)據(jù)的共享。在智能變電站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，含有2層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò)，它們對3層設(shè)備起到連接作用。通過站控層網(wǎng)絡(luò)，變電站可以實現(xiàn)站控層設(shè)備之間的橫向通信和站控層與間隔層之間的縱向通信。過程層網(wǎng)絡(luò)含有GOOSE網(wǎng)和SV網(wǎng)，利用GOOSE網(wǎng)可以實現(xiàn)間隔層設(shè)備之間的橫向通信，通過過程層設(shè)備與GOOSE網(wǎng)、SV網(wǎng)的配合能夠?qū)崿F(xiàn)縱向通信。這兩層網(wǎng)絡(luò)都采用雙重網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可以分為A網(wǎng)和B網(wǎng)，A網(wǎng)和B網(wǎng)傳送的信息都各不相同，它們將各自收集到的信息傳輸?shù)綄?yīng)的設(shè)備，使設(shè)備獲得的信息更具有針對性，同樣也提高了信息的利用率。圖2.1智能變電站的系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖（一個設(shè)備間隔）圖2.2傳統(tǒng)變電站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖傳統(tǒng)變電站是我國的第一代變電站，智能變電站是不斷發(fā)展的計算機科學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)變電站相互結(jié)合的成果，它們既有相同的部分，也有不一樣的部分。傳統(tǒng)變電站和智能變電站作為變電站，它們最終實現(xiàn)作用和功能是一樣的，都可以進行電壓等級的變換和電能的匯集、分配，他們區(qū)別僅僅是實現(xiàn)方式上的不一致。根據(jù)圖2.1和圖2.2，將傳統(tǒng)的變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與智能變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對比，智能變電站與傳統(tǒng)變電站的區(qū)別在于設(shè)備之間的連接方式以及使用設(shè)備的不同。智能變電站在過程層和間隔層之間進行信息、運行狀態(tài)傳送的電纜被光纖所取代，與電纜相比，光纖的布線方便，同時也可以提升設(shè)備信號傳遞的速度，提高工作的效率和運行的可靠性。在設(shè)備方面，智能變電站采用的是智能一次設(shè)備，如電子式互感器、智能變壓器、智能斷路器等。依據(jù)以上的基礎(chǔ)概念以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，結(jié)合本課題的仿真內(nèi)容以及需要實現(xiàn)的功能等，以下給出本課題仿真的智能變電站系統(tǒng)架構(gòu)圖，如圖2.3。圖2.3本文智能變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2智能變電站的特征智能變電站作為技術(shù)不斷創(chuàng)新進步和通信發(fā)展中的一個產(chǎn)物，在經(jīng)歷了傳統(tǒng)階段、綜合自動化階段、數(shù)字化階段后，形成了獨有的一些特征：系統(tǒng)分層分布化。智能變電站根據(jù)IEC61850通信協(xié)議將變電站分為“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)——站控層、間隔層、過程層、站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò)。這種分層分布化非常利于各層設(shè)備之間的集中管理，同一上層設(shè)備之間的信息數(shù)據(jù)能夠通過變電站統(tǒng)一信息平臺進行系統(tǒng)橫向信息共享，對獲得的信息進行統(tǒng)一化處理。而不同層之間也可以通過系統(tǒng)縱向信息的標準化，即通信接口的統(tǒng)一，達到不同層之間設(shè)備的透明化，使異構(gòu)系統(tǒng)之間能夠信息互通。智能變電站之間這種統(tǒng)一的“三層兩網(wǎng)”構(gòu)架，不僅實現(xiàn)了信息的共享，也解決了設(shè)備之間相互操作性差的問題和后期運行維護復(fù)雜的問題。一次設(shè)備智能化。作為智能變電站的重要特征，智能變電站一次設(shè)備的智能化，是在傳統(tǒng)的一次設(shè)備功能的基礎(chǔ)上，采用統(tǒng)一的信息模型和信息交換模型，運用IEC61850通信協(xié)議和信息管理系統(tǒng)進行各設(shè)備或系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的交流互動。智能化的一次設(shè)備通過良好的信息交互性、先進的運行狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷手段，能夠正確的判斷一次設(shè)備的運行情況，準確對故障或不正常工作狀態(tài)進行預(yù)測和識別，同時將檢測的結(jié)果及時的反饋給相關(guān)診斷系統(tǒng)，讓運行維護人員可以根據(jù)檢測結(jié)果及時做出相應(yīng)的處理。二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化。變電站的二次設(shè)備指的是對一次設(shè)備的運行狀態(tài)進行監(jiān)視、測量、控制和保護的設(shè)備，它的基本任務(wù)是將故障從電力系統(tǒng)中切除，反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常運行狀態(tài)，做出判斷并動作于發(fā)出信號或跳閘。智能變電站基于傳統(tǒng)二次設(shè)備的功能，通過將IEC61850通信協(xié)議應(yīng)用于變電站內(nèi)的通信，對二次設(shè)備間的通信接口進行標準化，利用最新的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實現(xiàn)變電站二次設(shè)備的信息交互、數(shù)據(jù)共享、互操作等的功能。智能二次設(shè)備可以通過光纖和IEC61850通信協(xié)議利用設(shè)備的分布式控制來取代傳統(tǒng)的總線控制，這提高了設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣纫彩馆斔偷男畔⒏訕藴驶?。更加標準化的信息通信。智能變電站全站采用國際通用的通信規(guī)約IEC61850通信協(xié)議來實現(xiàn)信息的交互。具有良好的交互性。變電站作為最重要的電能資源匯集再分配的中心，要求它具有良好的信息交互能力，這可以保證電力系統(tǒng)在運行的時候具有較高的可靠性、精準性，在電力系統(tǒng)發(fā)生運行方式變化或發(fā)生故障的時候能夠快速判斷而做出反應(yīng)。智能變電站在進行信息采集以后，不但能夠快速將數(shù)據(jù)輸送進行變電站內(nèi)部設(shè)備之間的分享，還能夠與該智能變電站在內(nèi)的電力網(wǎng)系統(tǒng)進行良好的交流互動。低碳環(huán)保。近幾年來，各個國家的能源發(fā)展布局、電能供給情況、電力的發(fā)展方式正發(fā)生著重大的變化。全球以能源多元化、清潔化為發(fā)展風(fēng)向，以優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、推進能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型為目的。在這種形勢下，智能變電站不僅具備電壓變換、智能化配置平臺功能，也可以減少能量的損耗，實現(xiàn)節(jié)能減排。在智能變電站中，將傳統(tǒng)高能耗的電子元件和設(shè)備用集成度高而且能耗低的設(shè)備取代，同樣的，我們用光纖電纜取代傳統(tǒng)電纜進行通信，這些改善方式都有效的降低了能源的損耗。在新能源發(fā)展方面，智能變電站的出現(xiàn)對提高新能源的利用率有一定的促進作用，新能源發(fā)電完全可以依托著智能變電站的發(fā)展而發(fā)展。運行可靠性高。可靠性作為電網(wǎng)繼電保護最基本的性能和作為用戶對電能的基本要求之一，智能變電站提高了保護裝置中的組成元件質(zhì)量和可靠性，保護回路也有了一定程度的簡化，在這些的基礎(chǔ)之上，依托于變電站智能化的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使得保護設(shè)備能夠在故障發(fā)生前做出預(yù)判或在故障以及不正常工作狀態(tài)發(fā)生時迅速做出反應(yīng)，并能夠快速對事件進行處理，這有效減少了由于故障造成的供電損失，實現(xiàn)了電網(wǎng)的高質(zhì)量運行。2.3HIL（硬件在環(huán)）本課題進行智能變電站仿真的實驗，在這個過程中采用“虛”與“實”結(jié)合的實驗方法，將電腦仿真與二次保護設(shè)備連接起來完成實驗過程，通過接收電腦的仿真數(shù)據(jù)使真實的保護設(shè)備模擬實際的運行狀況。通過網(wǎng)絡(luò)層的相互連接將兩個原本相互獨立運行的部分，可以共同運作起來。這一“虛”與“實”結(jié)合的方式在計算機專業(yè)術(shù)語里面稱為“HIL”，即“硬件在環(huán)”。在本實驗中，由硬件保護設(shè)備和實時的仿真系統(tǒng)兩部分組成HIL系統(tǒng)。HIL系統(tǒng)的仿真部分由仿真主機與智能終端、合并單元等組合而成，由繼電保護設(shè)備組成硬件部分。使用“HIL”的方式進行實驗，可以降低實驗的成本和時間，并且可以將設(shè)備最大利用化。硬件在環(huán)的仿真方式不僅彌補了單純使用計算機仿真的不足，還提高了實驗結(jié)果的可信度。2.4智能變電站的通信協(xié)議智能變電站的設(shè)備通信以IEC61850通信協(xié)議為標準，實現(xiàn)了變電站的規(guī)范化和標準化，以及設(shè)備間的透明化。本文的智能變電站仿真通信依托于IEC61850通信協(xié)議進行設(shè)備間的信息交互。IEC61850通信協(xié)議標準將智能變電站劃分成了“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，并且對各層之間的通信接口進行了定義。在智能變電站“三層兩網(wǎng)”的基本結(jié)構(gòu)中，IEC61850對各層進行了進一步的分解，將它們細分為一個個實現(xiàn)智能變電站不同功能的小單元，這些小單元是智能變電站中的智能電力裝置，是變電站SAS（SubstationAutomationSystem）系統(tǒng)中重要的基本單元，這個小單元簡稱為IED。一個或者多個IED相互配合可以實現(xiàn)監(jiān)察測試和遠程控制等的功能。在IEC61850通信協(xié)議的標準下，IED就是一個個的智能設(shè)備，要實現(xiàn)這些設(shè)備的功能，IEC61850通信協(xié)議定義了邏輯節(jié)點LN，這些邏輯節(jié)點對應(yīng)著智能變電站對應(yīng)的一些功能，一個邏輯節(jié)點可以對應(yīng)一個IED或者多個IED，即一個功能可以由一個或者多個IED來完成。目前，已有91個通用功能的邏輯節(jié)點，通過屬性功能等的劃分，可以分為：控制，狀態(tài)，取代，配置，描述等的類別。特別的，每個IED必須有兩個邏輯節(jié)點LN0和LPHD，里面包含每個設(shè)備必備的信息。LN是功能物理邏輯的概念，而邏輯設(shè)備LD就是LN功能的匯集。IEC61850通信協(xié)議標準采用面向?qū)ο蠼＜夹g(shù)，通過對智能變電站進行信息模型的構(gòu)建來描述這一應(yīng)用的具體功能。如圖2.4，在IEC61850通信協(xié)議標準中，利用服務(wù)器、邏輯設(shè)備、邏輯節(jié)點、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)屬性的分層模型組成了IED的信息模型，完成對實際設(shè)備的抽象。在這個模型中服務(wù)器可以提供設(shè)備外部看見的功能服務(wù)，邏輯設(shè)備作為集合邏輯節(jié)點的虛擬設(shè)備，邏輯節(jié)點表示物理設(shè)備的功能描述，數(shù)據(jù)含有邏輯節(jié)點的信息，數(shù)據(jù)屬性則是對數(shù)據(jù)的定義。圖2.4信息模型結(jié)構(gòu)圖通過上面的信息模型，有個概念：可以將設(shè)備復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)通過抽象實物化建立一個模型，讓復(fù)雜的變電站系統(tǒng)可以用精準的計算機可以懂的語言描述出來，并利用這個語言對智能變電站進行自動化配置，這也是本文需要進行的工作。利用上面的信息模型，構(gòu)建出后文SCD文件配置時信息模型圖。以220kV線路1保護為例，如圖2.5。圖2.5220kV線路1保護信息模型IEC61850通信協(xié)議還引入了GOOSE(GenericObjectOrientedSubstationEvent面向通用對象的變電站事件)和SV/SMV（采樣測量值）的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸方式，會在后文中有所提及。IEC61850通信協(xié)議在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用非常的廣泛，不僅使智能變電站內(nèi)的通信標準化，這種通信協(xié)議還標準了智能變電站與智能變電站之間、智能變電站與電力系統(tǒng)的控制中心之間的通信。2.5智能變電站內(nèi)的保護通信方式在本課題中主要運用到的繼電保護方式為線路的縱聯(lián)保護和變壓器的差動保護。以線路的縱聯(lián)保護為例，保護的動作需要用到線路兩端的信息，兩端的保護設(shè)備將通信設(shè)備和通信通道傳送來的保護信息，在內(nèi)部進行邏輯比較后迅速做出正確判斷。輸電線路縱聯(lián)保護結(jié)構(gòu)如圖2.6?？v聯(lián)保護保護動作運用到基爾霍夫電流定律原理，在正常情況下，兩端電流值流入會等于流出，但是在故障發(fā)生的時候兩端電流會有較大的電流差，當兩端電流差值超過正常運行值時保護啟動。本課題中，由于線路阻抗等的原因，正常運行時會有一定的電流差值。圖2.6輸電線路縱聯(lián)保護結(jié)構(gòu)圖本課題智能變電站仿真的繼電保護通信設(shè)備之間通信方式用到的是光纖通信。光纖通信以光纖作為保護信息傳遞的媒介，在電力系統(tǒng)通信中廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的電纜通信相比，光纖通信有通信容量大、耗材少、無感應(yīng)性能等的特點。本文的智能變電站仿真運用到了單模光纖和雙模光纖。它們的區(qū)別如下表2.1：表2.1單模與雙模光纖的區(qū)別區(qū)別點名稱單模光纖雙模光纖顏色黃色橙色傳播光束數(shù)目一束光多束光傳輸距離較遠較近3開放式智能變電站仿真及自動化配置的實現(xiàn)開放式智能變電站仿真系統(tǒng)由兩大部分構(gòu)成：仿真系統(tǒng)和硬件保護部分。如圖3.1，簡單的描述了開放式的HIL仿真系統(tǒng)架構(gòu)，硬件保護部分由圖中的淡黃色區(qū)域的保護、測控、采集裝置的真實二次設(shè)備組成，仿真系統(tǒng)部分由圖中的仿真主機、信號發(fā)生器、智能終端、交換機等構(gòu)成。整個HIL仿真系統(tǒng)要能運作起來需要先對兩部分進行配置：仿真系統(tǒng)的配置以及保護裝置的配置，這也是本章節(jié)需要進行的工作。仿真系統(tǒng)的配置和管理是基于開放的MATLAB仿真平臺，保護裝置的配置和管理是基于開放的IEC61850協(xié)議標準。圖3.1開放式的HIL仿真系統(tǒng)架構(gòu)后面的具體工作也以此為藍圖展開。3.1智能變電站一次設(shè)備模型建立及設(shè)置本課題進行的是220kV智能變電站的仿真運行。在這里首先運用MATLAB的Simulink仿真模塊構(gòu)建出具有基本運行元件的220kV智能變電站的一次設(shè)備模型，再對具體元件進行參數(shù)設(shè)置。3.1.1元件模塊的選擇表3.1元件模塊的使用仿真模塊模塊選用電源Three-PhaseSource輸電線路DistributedParametersLine變壓器Three-PhaseTransformer(ThreeWindings)測量采集Three-PhaseV-IMeasurement負載Three-PhaseSeriesRLCLoad開關(guān)Three-PhaseBreaker故障Three-PhaseFault波形顯示Scope在上表3.1，主要列出來本課題變電站一次設(shè)備模型使用的元件模塊，下面對其作進一步的說明。（1）電源模塊。電源模塊在電力系統(tǒng)設(shè)計中是不可缺少的部分，在現(xiàn)實變電站系統(tǒng)中相當于是發(fā)電站。在本課題中，采用Three-PhaseSource模塊作為電源向變電站供電。其中采用了兩個Three-PhaseSource模塊，220kV側(cè)的電源模塊和110kV側(cè)的電源模塊。（2）輸電線路模塊。課題中設(shè)置了220kV和110kV共兩條輸電線路，為了能夠在仿真中更好的描述波的傳輸過程，采用的是DistributedParametersLine模塊。（3）變壓器模塊。在本課題中，考慮到仿真的變電站的變壓器有三個電壓等級，220kV/110kV/35kV，選用三相三繞組的Three-PhaseTransformer(ThreeWindings)模塊。（4）測量采集模塊。采用Three-PhaseV-IMeasurement模塊作為電壓、電流量采集的模塊。用該模塊對運行的一次設(shè)備進行電壓和電流數(shù)據(jù)的采集，相當于是互感器的作用，負責(zé)傳遞數(shù)值數(shù)據(jù)。（5）負載模塊。采用靜態(tài)負荷模型模塊Three-PhaseSeriesRLCLoad模塊來模擬線路上的用電負載。（6）開關(guān)模塊。開關(guān)模塊選用Three-PhaseBreaker模塊，該模塊類似于變電站一次設(shè)備中刀閘（隔離開關(guān)）的作用。（7）故障模塊。選用Three-PhaseFault模塊作為故障模塊，添置在在需要仿真故障的區(qū)域。（8）波形顯示模塊。為了方便觀察變電站運行時某區(qū)域的電流或者電壓的數(shù)值以及故障發(fā)生時的數(shù)值變化，可以利用Scope模塊采集Three-PhaseV-IMeasurement模塊的數(shù)據(jù)來進行波形的顯示（9）Powergui模塊。Powergui模塊是MATLAB中的電力系統(tǒng)圖形用戶分析界面。它通過Simulink仿真模塊中的功能來連接不同的元件模塊，具有分析電力系統(tǒng)模型的重要功能。（10）母線模塊。在MATLAB的中是沒有具體的母線模塊的。母線在整個電力系統(tǒng)中的作用是連接各個分支線路，對電能進行傳輸、匯集和再分配，即母線可以看作是一個電能交匯的節(jié)點，那么就可以利用負載模塊的分支線路與輸電線路的銜接節(jié)點作為一個母線模塊。這個變電站仿真模型中含有110kV母線和220kV母線各一個，110kV母線是單母線，可以用一個銜接節(jié)點來表示，220kV母線是雙母線結(jié)構(gòu)，可以用兩個銜接節(jié)點表示，并且在兩節(jié)點之間通過母聯(lián)開關(guān)相連接。3.1.1元件模塊的連接在選出了構(gòu)建變電站一次設(shè)備模型需要使用到的元件模塊后，參考實際變電站的設(shè)備布局進行元件模塊之間的連接。模塊之間的連接采用這樣的走向：220kV電源——220kV輸電線路——220kV母線——220kV側(cè)負載——220kV/110kV/35kV變壓器——35kV側(cè)負載——110kV側(cè)負載——110kV母線——110kV側(cè)線路——110kV電源。其排布如圖3.3。圖3.2雙母線模塊上圖3.1為220kV的雙母線模型，兩母線之間互為備用，當其中一段母線發(fā)生故障時，發(fā)生故障的母線所連接的用電負載可以不必斷電，通過另一段母線繼續(xù)供電，提高了供電的可靠性。圖3.3220kV變電站一次設(shè)備模型在上圖3.3中，根據(jù)電力系統(tǒng)的知識，出于對運行的安全性考慮，110kV及以上系統(tǒng)運行時需要中性點直接接地，而35kV系統(tǒng)運行時中性點應(yīng)經(jīng)消弧線圈接地。為了更簡單直觀的說明各電壓等級的分布以及各出線數(shù)量等，在這里按照變電站的一次主接線圖的繪圖標準繪制了圖3.4的一次主接線圖，這個圖中展示了本課題中智能變電站使用的一次設(shè)備并且可以較直觀的看出各電氣元件之間的連接關(guān)系。圖3.4一次主接線圖3.1.2元件模塊參數(shù)的設(shè)置將各個元件模塊連接完成后，按照運行的需求對各模塊進行相關(guān)參數(shù)的設(shè)定。電源模塊。仿真模型中有兩個電源模塊：220kV供電源和110kV供電源。兩個電源都大于等于110kV，電源中性點采用直接接地方式：Yg?？紤]到線路輸送時會有一定的損耗問題情況，在設(shè)置電源電壓數(shù)值時，將電壓提高了大約10%的額定電壓的數(shù)值。在我國使用的電是正弦交流電，它的頻率為50Hz，所以電源模塊以及其他模塊需要進行頻率設(shè)置時，都設(shè)置為50Hz。其他部分設(shè)置采用了默認值。如圖3.5和圖3.6為具體的參數(shù)設(shè)置。圖3.5220kV電源模塊參數(shù)設(shè)置圖3.6110kV電源模塊參數(shù)設(shè)置輸電線路模塊。本課題的輸電線路共有兩段，220kV輸電線路和110kV輸電線路。在這里模擬80km的輸電距離，將它們都設(shè)置為80km長的輸電線路。其他線路電阻、電感、電容值采用默認值。具體設(shè)置如圖3.7和圖3.8。圖3.7220kV輸電線路模塊參數(shù)設(shè)置圖3.8110kV輸電線路模塊參數(shù)設(shè)置變壓器模塊。仿真模型中采用的是三繞組變壓器模型，電壓等級為220kV/110kV/35kV三個電壓等級。在220kV和110kV電壓等級側(cè)采用中性點直接接地的方式，35kV電壓等級側(cè)采用中性點經(jīng)消弧線圈接地。將變壓器容量設(shè)置為100MVA，三個線圈電壓值將220kV、110kV、35kV對應(yīng)填入，其他參數(shù)可以采用系統(tǒng)的默認值。如圖3.9和圖3.10為具體的參數(shù)設(shè)置。圖3.9變壓器模塊參數(shù)設(shè)置圖3.10變壓器模塊參數(shù)設(shè)置（4）測量采集模塊。在本課題中的電流、電壓數(shù)值的采集由Three-PhaseV-IMeasurement模塊進行，將數(shù)據(jù)采集后進行波形的顯示，來觀察系統(tǒng)在運行時的電壓和電流的情況，利于故障發(fā)生時進行判斷。這一模塊主要設(shè)置的是需要采集的電流、電壓區(qū)域的命名，在Simulink中所有該模塊的命名都不允許重復(fù)。為了方便仿真的進行，所有命名采用對應(yīng)采集信息模塊的名稱作為區(qū)分的命名形式。（5）負載模塊。負載模塊在該仿真模型中共有4個，220kV線路側(cè)包含有兩個，110kV線路側(cè)和35kV側(cè)各有1個。在經(jīng)過調(diào)試以后，對四個模塊進行了以下的參數(shù)設(shè)置，如圖3.11、3.12、3.13、3.14。圖3.11220kV_1負載模塊參數(shù)設(shè)置圖3.12220kV_2負載模塊參數(shù)設(shè)置圖3.1335kV負載模塊參數(shù)設(shè)置圖3.14110kV負載模塊參數(shù)設(shè)置（6）開關(guān)模塊。本文的變電站仿真中配備了有多個開關(guān)模塊，起到接通和斷開線路電源的作用，也可以改變系統(tǒng)運行的接線方式。在本課題中，所有的開關(guān)模塊主要設(shè)置為在仿真開始后由常開的“open”狀態(tài)轉(zhuǎn)換為常閉的“close”狀態(tài)，即變電站開始運行后，所有的電氣設(shè)備通電。（7）故障模塊。依據(jù)本課題的實驗室配備，分別在變電站模型的220kV輸電線路、110kV輸電線路、220kV雙母線、220kV母聯(lián)、110kV母線、變壓器區(qū)域內(nèi)設(shè)置故障，在故障模塊中設(shè)置故障時間區(qū)間為[52025404560658085100105120125140145160165180185200]，進行單相接地故障或兩相間故障等的故障測試，仿真變電站的故障運行狀態(tài)。如圖3.15，為其中一個故障模塊的設(shè)置。圖3.15故障模塊參數(shù)設(shè)置（8）波形顯示模塊。波形顯示模塊主要是用采集來的實時電壓、電流數(shù)據(jù)進行顯示。在該模塊中可以根據(jù)顯示的需要進行顯示窗口數(shù)量等的設(shè)置。（9）Powergui模塊。在本文的變電站仿真模型中主要對powergui模塊進行仿真類型和取樣時間進行了設(shè)置，其他部分采用默認值。仿真類型選用的是Discrete即離散化電氣模型，對數(shù)據(jù)進行離散化的分析處理。設(shè)定采樣時間為0.00005s。設(shè)置如圖3.16。圖3.16Powergui模塊參數(shù)設(shè)置（10）其他。為了使模型仿真可以較長時間的運行，在這里將模型仿真停止時間設(shè)為無窮，即“inf”，停止可以按仿真的停止鍵，進行手動操作。設(shè)置如圖3.17。圖3.17仿真時間設(shè)置3.2IED配置前的工作上面已經(jīng)完成了變電站一次設(shè)備的模型建立，接下來要進行的工作是對已有的變電站模型進行自動化配置。在進行具體的配置前還需要先進行以下的工作，為后續(xù)的配置工作做鋪墊。3.2.1全站IED的命名智能變電站的每一個智能電力裝置都需要有唯一的一個命名，以便于區(qū)分和進行后續(xù)的操作。在這里按照IED的命名規(guī)則，如表3.2，為本課題中的每一個IED賦予一個名稱。IED的命名規(guī)則使用七位大寫字母和數(shù)字組合表示，第一位用來區(qū)分IED的類型，第二位是使用的對象類型，第三位和第四位用來區(qū)別電壓等級，第五、六位用來編號排序，最后一位是設(shè)備套數(shù)，這一位在只有單套的成套設(shè)備時可以忽略。本課題的IED的具體命名如表3.3。表3.2IED的命名規(guī)則表3.3IED命名3.2.2裝置通訊IP地址的配置在實際的智能變電站中，設(shè)備間要進行數(shù)據(jù)的相互傳送，就必須確保它們處在同一網(wǎng)絡(luò)下?？梢詫⑺性O(shè)備的子網(wǎng)掩碼進行統(tǒng)一，配置為：00，這樣所有設(shè)備都在同一區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)之下。處在同一網(wǎng)絡(luò)下的設(shè)備為了能夠按照需要向其他的設(shè)備傳輸信息，就需要為每臺保護設(shè)備設(shè)置不同的IP地址，具體的IP地址如表3.4。表3.4保護設(shè)備的IP地址保護設(shè)備IEDIP地址PL2206PL2209PL1106PL1107PT2202PM2204PM1105PF22023.2.3定義IED裝置的GOOSE、SMV、APPID地址在記事本中以xml格式對SCD文件中的各個IED的GOOSE、SMV、APPID地址進行定義。按照規(guī)定，變電站內(nèi)裝置的地址定義范圍應(yīng)為：GOOSE范圍：01-0C-CD-01-00-00到01-0C-CD-01-07-FF，SMV范圍:01-0C-CD-04-00-00到01-0C-CD-04-07-FF，GOOSE的APPID范圍：0000到3FFF，SMV的APPID范圍:4000到7FFF。設(shè)置的具體地址如表3.5。表3.5相關(guān)設(shè)備地址設(shè)置IEDGOOSE地址APPIDSMV地址APPIDIL220101-0C-CD-01-12-3B123BIL220201-0C-CD-01-12-451245ML220101-0C-CD-01-12-33123301-0C-CD-04-00-174017ML220201-0C-CD-01-12-37123701-0C-CD-04-00-194019IML110101-0C-CD-01-11-98119801-0C-CD-04-00-014001IML110201-0C-CD-01-11-99119901-0C-CD-04-00-024002IM220101-0C-CD-01-12-591259IM220201-0C-CD-01-12-5D125DMM220101-0C-CD-01-12-61126101-0C-CD-04-00-1B401BIM110101-0C-CD-01-12-791279MM110101-0C-CD-01-11-F911F901-0C-CD-04-00-134013IF220101-0C-CD-01-11-041104MF220101-0C-CD-01-12-65126501-0C-CD-04-00-1D401DIT220101-0C-CD-01-12-721272MT220101-0C-CD-01-12-69126901-0C-CD-04-00-1F401FIMT110101-0C-CD-01-11-F211F201-0C-CD-04-00-104010IMT350101-0C-CD-01-11-DA11DA01-0C-CD-04-00-0C400C3.2.4裝置之間虛端子連接圖要進行智能變電站的自動化配置，就必須要清楚設(shè)備之間是怎么連接的，設(shè)備在信息輸送時是有怎么樣的對應(yīng)關(guān)系的。在GOOSE、SV網(wǎng)絡(luò)下，智能變電站在裝置之間的信息傳輸有著一一對應(yīng)的關(guān)系，這些對應(yīng)關(guān)系相當于傳統(tǒng)變電站設(shè)備端子之間的連接關(guān)系，為了可以更加清晰的知道設(shè)備信息收發(fā)之間的連接關(guān)系，將這些一一對應(yīng)的關(guān)系形象化為虛端子，這樣設(shè)備之間就有了“實體”的端子連接關(guān)系，便于理解和運用GOOSE、SV信號。引入了虛端子的概念之后，就必須要設(shè)計設(shè)備之間的虛端子連接圖，便于后面在IED配置時，有明確的裝置之間的連接關(guān)系。根據(jù)本課題實驗室所具備的實驗設(shè)備和仿真的功能需求，設(shè)計出了以下的虛端子連接圖，如圖3.18是變壓器保護的虛端子連接圖，圖3.19包含雙母線保護、母聯(lián)保護、單母線保護的虛端子連接圖，圖3.20是220kV線路1保護和110kV線路1保護的虛端子連接圖，（）為后面SCD文件中進行IED配置時提供參考。圖3.18虛端子連接圖1圖3.19虛端子連接圖2圖3.20虛端子連接圖33.3智能變電站的自動化配置有了3.2節(jié)的準備工作，接下來進行智能變電站保護系統(tǒng)的具體配置。要對一個變電站的保護系統(tǒng)進行自動化配置，需要有與該變電站結(jié)構(gòu)、功能和運行需求相匹配的配置文件，里面包含智能變電站所有IED智能電子保護設(shè)備的配置和能夠?qū)崿F(xiàn)IED的對應(yīng)功能的信息以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通訊信息。智能變電站保護設(shè)備有了這些配置信息，才能夠按照變電站的具體運行要求進行工作。智能變電站進行自動化配置需要用到SCL語言，SCL語言是變電站用到的設(shè)備配置語言。SCL文件包含有：ICD文件、SSD文件、SCD文件和CID文件。其中ICD文件在自動化配置中相當于是IED的“空殼”，只提供IED最基本的數(shù)據(jù)模型和相關(guān)服務(wù)，還沒有被賦予名稱和具體的通信參數(shù)。SSD文件包含于SCD文件中，是系統(tǒng)的規(guī)格文件，提供變電站的一次設(shè)備架構(gòu)信息。SCD文件利用ICD文件和SSD文件進行IED的具體功能配置和設(shè)備內(nèi)在之間的通信設(shè)置。CID文件由SCD文件生成，已經(jīng)含有變電站各個IED的具體釋意和功能。通過以上四種文件之間的關(guān)系，智能變電站自動化配置的流程如下圖3.21。圖3.21智能變電站自動化配置流程圖基于以上內(nèi)容，本課題按照上面建立的變電站模型和相關(guān)的功能，在已有的ICD文件和SSD文件基礎(chǔ)上，著手于對SCD文件進行修改和編寫，對已有具體功能的ICD進行命名配置，變?yōu)榫唧w的IED，這些IED共同完成智能變電站的保護任務(wù)。再利用配置的SCD文件生成CID文件，將CID文件數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄茏冸娬驹O(shè)備中。本課題中SCD文件編寫使用到的軟件是SCLConfigurator。如圖3.22是軟件SCLConfigurator初始化的界面。在這里創(chuàng)建以SCL文檔結(jié)構(gòu)定義的Header、Substation、Communication和IED4個目錄對象。圖3.22SCLConfigurator初始化的界面3.3.1Header部分Header部分一般記錄有SCD文件中最基本的一些信息，如設(shè)備版本號、修訂版本、文件修改的日期記錄、修改人名稱等，信息可以自行修改。具體的界面如下圖3.23。圖3.23Header部分界面3.3.2Substation部分Substation部分描述的是變電站的模型?？梢詫ψ冸娬镜闹鹘泳€圖進行編輯。3.3.3Communication部分這一部分包含有智能變電站中的通信方式和類型。通信的方式主要有：MMS（制造報文系統(tǒng)）、GOOSE（報文通訊）、SV以及GOOSE與SV共同組網(wǎng)的方式。其中MMS通信類型在站控層又可以分為A網(wǎng)和B網(wǎng)，具體命名如下圖3.24。本課題中主要用到界面列表的前四種類型，在配置IED的時候，主要進行的是過程層SV網(wǎng)以及GOOSE網(wǎng)之間的配置。圖3.24Communication部分通信方式設(shè)置MMS及GOOSE是智能變電站基本的通訊方式，MMS主要運用于監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，進行站控層網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸；GOOSE主要運用于傳送實時的保護信號，進行過程層網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸。3.3.4IED部分在IED部分的目錄下，提供了對智能變電站所有IED的管理配置，根據(jù)該課題的變電站模型需要，進行IED的添加以及配置。IED的添加前面已經(jīng)將本課題需要用到的設(shè)備IED進行了規(guī)范命名，現(xiàn)在要將各一次設(shè)備的保護IED添加入軟件的IED目錄下。每個保護設(shè)備的IED，在一個設(shè)備間隙中，應(yīng)含有一個合并單元和一個智能終端。合并單元用來將間隔內(nèi)的互感器模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量進行數(shù)據(jù)傳輸。智能終端是具有測控功能的智能保護設(shè)備，可以完成二次設(shè)備對一次設(shè)備的控制功能。在這里以其中一個IED的220kV線路1保護的添加為例。如圖3.25，對需要添加的IED按照SCD命名原則進行命名，并選擇相應(yīng)存儲路徑下的ICD文件作為該設(shè)置的ICD文件名稱。圖3.25IED的命名接下來是“Schema校驗”的校驗結(jié)果頁面，如圖3.26。圖3.26Schema校驗頁面對重復(fù)命名的部分做添加IED名稱為前綴的處理，如圖3.27、3.28。圖3.27重復(fù)部分添加前綴圖3.28重復(fù)部分添加前綴如下圖3.29、3.30是子網(wǎng)類型的選擇。依照ICD中已有的通信類型的名稱，為SCD文件中的通信名稱選擇對應(yīng)的名稱，并設(shè)置了通信類型。圖3.29子網(wǎng)類型選擇頁面圖3.30IED中SCD子網(wǎng)設(shè)置完畢IED添加成功，如圖3.31、3.32。圖3.31添加成功界面圖3.32IED列表中添加成功的IEDIED添加完成，如圖3.33。其中圖中順序1-8為實驗室現(xiàn)有的保護裝置，可以完成該課題變電站一些故障的基本保護動作，后面的一些IED為較完整的智能保護系統(tǒng)應(yīng)有的IED。圖3.33添置完畢的IED列表IED的更新在完成智能變電站所有IED的添加后，需要進行對IED更新的步驟。在IED列表中單擊右鍵選擇“Update”的選項，如圖3.34，這個IED更新向?qū)⒂靡粋€外部的ICD文件來更新當前SCL文檔中的一個IED，并需要進行接下來的一些選擇操作。圖3.34IED更新向?qū)螕粝乱徊?，進入下一個步驟，如圖3.35，指定ICD文件的全路徑文件名，可以通過“Browse”來選擇使用指定路徑下的ICD文件名。圖3.35ICD文件名稱設(shè)定繼續(xù)點擊下一步，如圖3.36，為校驗結(jié)果的界面，可以進行下一步。圖3.36校驗結(jié)果界面進入下一個步驟，如圖3.37，勾選需要更新的選項，默認全部勾選。圖3.37更新項目選擇界面下一步，如圖3.38，更新完成，執(zhí)行操作。圖3.38更新完成界面IED的配置上一節(jié)已經(jīng)完成了對IED的添加和更新，接下來，本節(jié)將對IED進行具體的配置，完成IED之間的通訊連接配置。在本課題中的保護只涉及到了差動保護，利用差動保護原理對故障進行區(qū)分，并通過保護設(shè)備將故障切除。在本節(jié)的配置中根據(jù)差動保護在實際的保護運行中需要采集到信息數(shù)據(jù)或者狀態(tài)信息進行具體配置，這些信息會利用智能變電站的合并單元和智能終端來將數(shù)據(jù)匯集并通過GOOSE網(wǎng)或者SMV網(wǎng)進行保護裝置間的信息傳送。下面是具體的配置過程。在IED的目錄下可以對SCL文檔中具體的一個IED進行配置。選擇其中一個IED，如220kV線路1保護，如圖3.39，在這個界面中可以對220kV線路1保護的IED進行具體的配置，配置界面的底部有幾個選項按鈕，在SCLConfigurator中可以對IED的LogicDevice、LogicNode、DataSet、GSEControl、SMWControl、Inputs、ReportControl進行配置。LogicDevice配置。按照功能將保護設(shè)備的邏輯設(shè)備進行劃分可以分為五個部分：LDO（公用LD,包含裝置信息）、PORT（保護LD，包含保護的功能等）、RCD（錄波LD）、PIGO（保護GOOSE過程層的訪問點LD）、PISV（保護SV過程層的訪問點LD）；將合并單元劃分為兩個部分：MUGO（合并單元GOOSE訪問點LD）、MUSV（合并單元SV訪問點LD）；將智能終端劃分為一個部分：RPIT（開關(guān)閘刀位置等信息LD）.以220kV線路1保護為例，在圖3.39中顯示了220kV線路1保護下的所有的LD，LogicDevice界面中只能對LD的Description進行修改，其余操作都不被允許。圖3.39IED配置（2）LogicNode配置。在LogicNode界面中，可以對其中一個LogicDevice下的LN進行配置。如圖3.40，通過界面頂部的LD按鈕可以切換不同LD下的LN。LogicNode界面只能對邏輯節(jié)點執(zhí)行刪除、上移或者下移、節(jié)點Description修改的操作，其余操作不允許進行。圖3.40LogicNode界面（3）DataSet配置。如圖3.41，這是下一個按鈕選項，可以對具體的LN下的DA進行配置。選擇其中一個DA可以顯示該DA下的FCDA的相關(guān)信息。圖3.41DataSet界面（4）GSEControl、SMWControl配置。在GSEControl、SMWControl的配置界面中，可以對IED中某個LD下的LN0的所有GSEControl和SampledValueControl進行配置。（5）Input配置。Input用于Goose及SMV的接收端的配置，通過定義外部IED的信號(外部信號)與自身IED的信號(內(nèi)部信號)的關(guān)聯(lián)，即可實現(xiàn)Goose和SMV接收端的配置。SCD文件的IED配置中重要的一步是對所有的IED之間的通信進行配置，IED之間要進行信息通訊數(shù)據(jù)的傳輸，這些數(shù)據(jù)將通過GOOSE或者SMV網(wǎng)在設(shè)備之間進行傳輸。所以需要在SMV網(wǎng)或者GOOSE網(wǎng)下將各設(shè)備之間進行“連接”，而Inputs界面進行的工作是將自身內(nèi)部信號與其他IED的外部信號形成一一對應(yīng)的關(guān)系，使智能設(shè)備之間能夠進行通訊，并且可以正確動作。在這里以三繞組變壓器的配置為例，先進行SMV網(wǎng)下的設(shè)備通訊配置。如圖3.42，在界面最左邊的大綱目錄下選擇IED目錄下的目標IED進行設(shè)置，在這里以PT2201A的主變保護為例進行設(shè)置。選擇中間界面頂部的LD按鈕切換到PISV的LN節(jié)點界面，這個節(jié)點包含了SMV網(wǎng)的通訊聯(lián)系信息，再選擇Inputs界面進行配置。在設(shè)置連接關(guān)系時，必須要先選擇與自身IED進行SMV通訊的外部信號。在這里與自身IED（PT2201A的主變保護）有SMV通信關(guān)系的是變壓器的三端三個電壓等級的合并單元，它們負責(zé)向變壓器保護設(shè)備傳輸在運行中采集到的電壓或電流等的信息。因為對于自身IED（PT2201A的主變保護）來說，自身設(shè)備是屬于自身內(nèi)部的部分，而合并單元是向它發(fā)送信號的一方，相當于是外部信號，應(yīng)在界面右邊部分的IEDSelector下選擇ExternalSignal外部信號，將需要的FCDA（功能約束數(shù)據(jù)屬性）文件拖入界面中，如圖3.43。通過上面的步驟便將發(fā)送SMV信息的外部IED添加進列表了。圖3.42PISV下的Inputs界面圖3.43PISV下的外部信號的添加下一步要將自身IED的內(nèi)部信號添加到對應(yīng)的外部信號對應(yīng)的位置，即自身的IED中需要接受外部信號的部分。如圖3.44將IED選擇器的下端按鈕切換到內(nèi)部信號的列表下，選擇與外部信號對應(yīng)的內(nèi)部信號，這兩個信號都需要選擇M1信息類型下的外部信號和內(nèi)部信號，來完成兩個IED發(fā)送與接受之間的匹配。PT2201A的IED的SMV網(wǎng)的Inputs配置完成如圖3.45，這樣IED的SMV網(wǎng)的信息傳遞就有了對應(yīng)關(guān)系。圖3.44PISV下的內(nèi)部信號的添加圖3.45Inputs操作界面——SMV網(wǎng)之間的內(nèi)、外部信號添加匹配完成在現(xiàn)實中為了減少智能變電站二次設(shè)備中進線的數(shù)量，會將部分采集信息匯合在一起。在這里可以在合并單元和合并單元之間進行信息的合并，將多個合并單元的數(shù)據(jù)匯集在一個合并單元后，通過光纖將數(shù)據(jù)傳輸給信號交換機，信號交換機將接受到的信息復(fù)制成多份，發(fā)送給對應(yīng)的保護設(shè)備。這樣也就減少了二次側(cè)進線的數(shù)量。在這里對部分合并單元進行采樣信息的合并。以主變220kV側(cè)合并單元和母差保護的合并單元為例，在它們之間建立SMV網(wǎng)的聯(lián)系，進行采集信息的合并。如圖4.46，在這里將母差保護合并單元的電壓采集信號“傳輸”給主變220kV側(cè)合并單元進行合并。圖4.46合并單元信息的合并在上面已經(jīng)完成了SMV網(wǎng)通訊的配置，而在變電站的保護系統(tǒng)中，智能保護裝置在接受到合并單元傳遞過來的一次設(shè)備采集信息后，需要通過自身的保護判定，在故障發(fā)生時，將跳閘的信號通過Goose網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送給智能終端來控制開關(guān)斷開，同時，智能終端也會回送開入、開出等的信息給保護裝置。依據(jù)于此，接下來需要進行GOOSE網(wǎng)通訊的Inputs配置。與SMV網(wǎng)的配置一樣，要選擇與自身IED有GOOSE網(wǎng)聯(lián)系的IED的外部信號，將它們添加到Inputs界面中，再將與那些外部信號有對應(yīng)關(guān)系的內(nèi)部信號添加到Inputs界面相應(yīng)的位置，同樣形成外部信號和內(nèi)部信號的一一對應(yīng)關(guān)系。GOOSE層網(wǎng)絡(luò)主要傳輸?shù)氖亲冸娬緝?nèi)的重要實時信號，用于在IED之間傳輸開入、開出等的信號，所以GOOSE網(wǎng)主要支持的是保護設(shè)備與智能終端之間的通信。在這里以PT2201A主變保護與主變220kV側(cè)智能終端A的IED在GOOSE網(wǎng)層面的配置為例，它們的配置步驟和上一節(jié)中SMV網(wǎng)通訊的配置步驟一樣，只不過GOOSE網(wǎng)層面需要注意的是，應(yīng)該選擇IED選擇器目錄下的G1信息類型來選擇對應(yīng)的外部信號和內(nèi)部信號。因為對于智能終端來說，自身設(shè)備是屬于自身內(nèi)部的部分，而保護設(shè)備是發(fā)送命令的一方，相當于是外部信號，所以保護設(shè)備目錄下的PCDA添加為外部信號，智能終端目錄下的相關(guān)添加為內(nèi)部信號。如圖4.47、4.48，添加內(nèi)、外信號完畢。圖3.47選擇外部信號圖3.48選擇外部信號3.4保護設(shè)備的參數(shù)設(shè)置在配置完保護設(shè)備的SCD文件后，需要對保護設(shè)備儀器進行一些控制面板上的設(shè)置，才能保證在運行時可以正確動作。繼電保護設(shè)備作為二次設(shè)備，與一次設(shè)備之間通過互感器會有一個變比，經(jīng)過測試，將設(shè)備變比設(shè)為6:1，確保設(shè)備能夠在故障發(fā)生正確動作。具體設(shè)置圖見附錄。以縱聯(lián)差動保護作為一次側(cè)設(shè)備的保護方式的二次設(shè)備間是成對存在來進行保護動作的，為了確保收發(fā)兩端保護設(shè)備是對應(yīng)的雙方，需要將保護設(shè)備1的對側(cè)識別碼與保護設(shè)備2的本側(cè)識別碼是一致的，反過來保護設(shè)備1的本側(cè)識別碼與保護設(shè)備2的對側(cè)識別碼也需要一致，才能夠確保兩方能夠接收到對方的信號。如在本實驗中的兩臺110kV線路保護裝置，分別將他們的本側(cè)識別碼設(shè)置為300和301，對側(cè)識別碼設(shè)置為對側(cè)設(shè)備。本課題中涉及到的所有設(shè)備保護都是差動保護，所以在設(shè)備進行設(shè)置的時候，關(guān)閉了保護設(shè)備的其他保護方式的軟壓板，只開放差動保護方式的壓板，這個設(shè)定與上面的IED配置相呼應(yīng)。具體的一些保護設(shè)備控制面板設(shè)定圖見附錄。3.5自動化配置文件的導(dǎo)入由于智能化的設(shè)備的光纖接線，免除了大量端子排之間的接線復(fù)雜問題，但也造成了使用者不了解其中接線結(jié)構(gòu)的問題，為了解決這一問題引入了“虛端子”的這個概念。本課題使用的許繼虛端子配置工具軟件知道一個IED有幾個通信的通道和利用什么方式進行通信的，以及具體的IED內(nèi)部的“端子”與哪些“端子”連接。本課題中主要利用許繼虛端子配置工具軟件將已有的SCD文件導(dǎo)出為CID文件和虛端子文件，同時將這些文件下裝到保護設(shè)備中，讓設(shè)備可以清楚的知道自己需要進行的工作。打開許繼虛端子配置工具軟件，如圖3.49，是XJ虛端子配置工具的初始化界面，選擇虛端子的模塊進行具體的操作。進入虛端子模塊，選擇加載上面已經(jīng)編寫好的SCD文件，加載完成后如圖3.50。從列表中可以非常直觀的看到SCD文件中含有的設(shè)備保護、智能終端以及合并單元等。圖3.49初始化界面圖3.50裝置列表選擇其中一個模塊可以加載出里面的虛端子信息，這里選擇第一個模塊為例，里面包含的信息如圖3.51、3.52、3.53。在圖3.51中，可以很直觀的看到與變壓器保護有通訊關(guān)系的每個IED，圖中的方框代表一個IED，IED之間通過S(SMV)或者G(GOOSE)網(wǎng)絡(luò)連接，進行通訊。具體內(nèi)容在下一章節(jié)會進行進一步的分析。圖3.51列表信息圖3.52IED的虛端子信息圖3.53IED的虛端子具體信息上面是虛端子工具中可以向我們展示的SCD文件內(nèi)容信息，要將配置文件導(dǎo)入保護裝置需要進行接下來的操作。將配置好的SCD文件，利用XJ虛端子配置工具自動生成與過程層通訊的配置文件。裝有虛端子工具的設(shè)備與保護裝置通過網(wǎng)線連接在一起，以便于文件的下裝。在上面已經(jīng)將SCD文件導(dǎo)入到了虛端子中，單擊其中一個IED，在虛端子界面的底部選擇“導(dǎo)出虛端子”的按鈕，這一操作會生成過程層配置文件ied_cfg.xml，如圖3.54。圖3.54導(dǎo)出虛端子文件接下來選擇虛端子界面下的“文件操作”按鈕，選擇與電腦連接的裝置名，這里是WMH-801保護裝置，利用“FTP”將配置文件上傳到保護裝置里。如圖3.55。在彈出的窗口中，如圖3.56，進行圖中圈住的方框的操作，將上面生成過程層配置文件ied_cfg.xml拖入上傳目標文件目錄下，點擊上傳的按鈕，配置文件下裝完成。圖3.55上傳配置文件圖3.56上傳目標文件將文件導(dǎo)入設(shè)備成功以后，各個保護設(shè)備也就有了明確的工作內(nèi)容，通過相互之間的配合可以實現(xiàn)智能變電站的保護功能。本章節(jié)進行了變電站一次設(shè)備模型的構(gòu)建和SCD文件中各IED的配置，在準備好了這些工作后，接下來可以將各設(shè)備之間聯(lián)通，進行智能變電站的仿真測試。4智能變電站仿真的測試4.1MATLAB故障的仿真波形為了簡化操作的進行，在變電站一次設(shè)備模型中主要進行變電站故障發(fā)生率較高的兩相相間故障和故障發(fā)生時損害較嚴重的三相接地故障的仿真，并觀察正常波形和故障波形。4.1.1輸電線路故障先進行輸電線路模塊的仿真，將故障設(shè)置在輸電線路的保護范圍內(nèi)。如下圖。圖4.1220kV輸電線路故障模塊圖4.2110kV輸電線路故障模塊220kV輸電線路設(shè)置故障模塊，分別對220kV輸電線路進行三相接地故障和兩相相間（A、C相之間）故障的仿真，取線路兩端的電流、電壓的數(shù)據(jù)進行故障前后的比較。仿真結(jié)果如圖4.3、4.4。圖4.3220kV輸電線路故障仿真圖（三相接地故障）圖4.4220kV輸電線路故障仿真圖（兩相相間故障）上面兩張圖中，波形【1】、【3】為線路兩端的電壓量，波形【2】、【4】為兩端的電流量，最后一個波形【5】為兩個電流量的之間的差流。兩張圖中，都是在第5秒的時候發(fā)生故障，發(fā)生故障時電流會發(fā)生突增，電壓降低。波形【3】由于故障接近數(shù)據(jù)采集模塊，故障發(fā)生時電壓降為零（三相接地故障的判據(jù)：三相電壓都為零）。在正常運行的時候，兩個系統(tǒng)的電流差流110kV輸電線路設(shè)置故障模塊，分別對110kV輸電線路進行三相接地故障和兩相相間（A、C相之間）故障的仿真，取線路兩端的電流、電壓的數(shù)據(jù)進行故障前后的比較。仿真結(jié)果如圖4.5、4.6。圖4.5110kV輸電線路故障仿真圖（三相接地故障）圖4.6110kV輸電線路故障仿真圖（兩相相間故障）上面兩張圖中，波形【1】、【3】為線路兩端的電壓量，波形【2】、【4】為兩端的電流量，最后一個波形【5】為兩個電流量的之間的差流。兩張圖中，都是在第5秒的時候發(fā)生故障，發(fā)生故障時電流會發(fā)生突增，電壓降低。波形【3】由于故障接近數(shù)據(jù)采集模塊，故障發(fā)生時電壓降為零。4.1.2變壓器故障將故障設(shè)置在變壓器保護的區(qū)域內(nèi)，進行變壓器故障的仿真。圖4.7變壓器故障模塊因為變壓器的輸入輸出端的三個電壓等級不一致，導(dǎo)致正常運行時三個流入流出的電流之間相加的相量和是不為零的。為了能夠?qū)ψ儔浩鬟\用電流差動保護，在這里做了一個小處理來區(qū)別正常運行狀態(tài)和故障狀態(tài)的電流差值。先確定220kV電壓等級側(cè)為輸入端，110kV和220kV側(cè)為輸出端，通過電流的采集，可以確定在正常運行時220kV側(cè)電流為125A，110kV側(cè)電流為225kV，35kV側(cè)電流為8A。輸出側(cè)的電流之和為233A，輸出側(cè)電流之和乘以一個增益值K=0.5365就會等于輸入側(cè)的電流值，將輸入側(cè)的電流值與輸出側(cè)電流和之間的電流差來構(gòu)成三繞組的變壓器保護。圖4.8是電流數(shù)據(jù)連接圖。變壓器故障仿真波形如圖4.9.圖4.8變壓器各端電流數(shù)據(jù)采集處理圖4.9變壓器三相接地故障仿真圖【4】【3】【2【4】【3】【2】【1】圖4.10變壓器兩相相間故障仿真圖在上圖4.9、4.10中，波形【1】為220kV側(cè)的電流值，波形【2】、和【3】分別為110kV、35kV側(cè)的電流值。波形【4】為220kV與110kV、35kV側(cè)電流和乘以增益后的電流差，正常運行時，該值接近為零，在第5秒時，故障發(fā)生，該值驟增，超過正常范圍值，保護啟動。4.1.3母聯(lián)故障對雙母線之間的母聯(lián)開關(guān)保護范圍內(nèi)設(shè)置故障，觀察故障仿真的波形圖。設(shè)置的故障區(qū)域如圖4.11。圖4.11母聯(lián)故障模塊下圖4.12和4.13為母聯(lián)保護區(qū)域內(nèi)發(fā)生三相接地故障和兩相相間故障的波形圖，其中波形【1】、【3】為保護兩端的電壓值，波形【2】、【4】為保護兩端的電流值，波形【5】為兩端電流差。當電流差值突增是，故障發(fā)生。圖4.12母聯(lián)三相接地故障仿真圖圖4.13母聯(lián)兩相相間故障仿真圖4.1.4110kV母線故障在110kV母線的保護區(qū)域內(nèi)設(shè)置故障，故障發(fā)生區(qū)域如圖4.14。由于這里涉及到有三端信息采集點，在運用差動保護來區(qū)分正常運行和故障的情況時，采用和前面變壓器仿真模塊的同一方法，利用基爾霍夫電流定律，流入的電流等于流出的電流。將流入節(jié)點（這里為110kV母線）的電流與流出節(jié)點電流之和做電流相量差比較，當電流差值突增，故障出現(xiàn)。圖4.14110kV母線故障模塊如圖4.15和4.16為故障仿真波形圖，在第5秒時，故障發(fā)生，電流差突增。其中，波形【1】、【2】、【3】為三端的電流值，【1】為流入值，【2】、【3】為流出值。波形【4】為電流差值。圖4.15110kV母線三相接地故障仿真圖4.16110kV母線兩相相間故障仿真4.2變電站仿真模型與智能二次設(shè)備之間的互聯(lián)互通在本課題的智能變電站仿真實驗室中，二次保護設(shè)備有：220kV母線保護、110kV線路保護、220kV母聯(lián)保護、220kV線路保護、110kV母線保護、220kV變壓器保護。在這里將前面建立的變電站仿真模型傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息與已經(jīng)自動化配置好的二次保護設(shè)備進行連接，實現(xiàn)它們之間的互聯(lián)互通，進行智能變電站的整體仿真。4.2.1一次設(shè)備與二次設(shè)備之間的連接在前面第三章節(jié)對各個裝置之間的通訊IP地址以及配置完成了，接下來可以將各個設(shè)備之間連接起來，連接起來進行具體的通訊。為了實現(xiàn)智能變電站的整體仿真，需要將變電站一次設(shè)備模型的運行數(shù)據(jù)傳送給二次設(shè)備，相互反饋。以110kV的線路保護為例，有兩臺110kV的線路保護斷路器對110kV輸電線路進行保護，將仿真模型數(shù)據(jù)與110kV保護設(shè)備1通過信號發(fā)生器（作為合并單元）連接，信號發(fā)生器在兩個設(shè)備之間一端通過網(wǎng)線另一端通過雙模光纖進行數(shù)據(jù)的傳輸。另一端，在電腦仿真中打包同樣的仿真模型數(shù)據(jù)與110kV保護設(shè)備2通過信號發(fā)生器（作為合并單元）連接，同時，兩保護設(shè)備之間要通過光纖進行收、發(fā)兩端的連接。具體連接如下圖4.17。圖4.17設(shè)備之間的聯(lián)通4.2.2SCD文件查看分析用KM9Kscdtool工具可以非常直觀的看到在前面配置的SCD文件中各個IED設(shè)備的信息，在這里將上一章節(jié)的IED配置的IED內(nèi)、外信號之間的“連接”形象化，各個設(shè)備之間的所有信號通訊口連接都是一個端子，形象命名為“虛端子”，將虛擬的端口形象化。通過點擊具體的裝置模塊，來查看設(shè)備之間是怎么進行連接的，又是通過什么方式進行信息傳送的，通過這個工具軟件可以將SCD文件的內(nèi)容更加形象的呈現(xiàn)出來。如圖4.18是加載入SCD文件后的頁面，顯示了SCD文件中含有的所有設(shè)備。圖4.18IED信息模塊列表點開其中一個IED模塊，如變壓器保護，可以看到保護模塊由哪一些部分組成，他們之間交互又是通過哪一種通信方式的。如下圖4.19是變壓器的保護模塊圖。在該模塊中點擊其中一段連接線，里面會有詳細的內(nèi)部虛端子連接圖，如圖4.20。而這一些內(nèi)部虛端子的連接對應(yīng)的就是上一個章節(jié)里面的Inputs配置界面內(nèi)部信號和外部信號的配置，在這里以物理連線的方式呈現(xiàn)出來，可以更加直觀的看出他們內(nèi)部連接關(guān)系。圖4.19變壓器保護模塊圖4.20虛端子連接圖4.2.3報文分析在裝置聯(lián)通以后，可以將保護設(shè)備的運行信息傳輸?shù)诫娔X，在二次設(shè)備運行時進行報文的捕捉和分析，如果可以順利捕捉到報文，說明設(shè)備之間已經(jīng)可以聯(lián)通并進行通信傳輸了。在本課題實驗中可以利用報文捕捉分析來判斷保護設(shè)備是否配置正確。本課題中利用裝有ZHNPA軟件的電腦與保護設(shè)備連接后捕捉報文來對報文進行分析，對運行中產(chǎn)生的信息進行捕捉，如在運行中的電流和電壓信息、檢修信息、故障信息等。報文的捕捉和分析在實際的智能變電站運行中起著非常重要的作用，對于智能二次保護設(shè)備的故障排除工作不可或缺。軟件基本的操作界面如圖4.21。圖4.21軟件操作界面從圖4.21可以知道，一個報文文件打開的時候，在軟件的主界面會顯示所有的報文，可以根據(jù)界面上顯示的報文捕捉時間、網(wǎng)口號、APPID等來選擇需要的報文。點擊相應(yīng)的報文，會在報文分析區(qū)展示具體的報文信息。接下來，選取實驗過程中110kV線路1保護與合并單元的連接在正常運行時捕捉到的一個報文進行分析。如圖4.22，4.23，在報文分析區(qū)中的“SequenceofData”下可以顯示21個通道的數(shù)值，這個通道的值是兩臺設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)傳輸時獲取到的值，每一個“通道”由兩個“虛端子”形成。在上一小節(jié)通過SCD文件查看工具可以非常直觀的看到抽象實物化的“虛端子”之間的連接，本節(jié)就是獲取兩個具有對應(yīng)關(guān)系的“虛端子”之間連接通道的信息，通過兩個工具之間的配合使用，可以更加明確設(shè)備之間的是“怎么傳輸”、“傳輸?shù)氖鞘裁础薄Ｔ谶M行實驗測試時，選取電壓值6個值進行傳送，在圖4.23中，共有7個通道有數(shù)值，第一個通道值中顯示的是基準值，其余的6個通道值是接收的6個電壓值。一個通道對應(yīng)兩個端子之間的連接，通道與保護裝置和合并單元端子之間對應(yīng)關(guān)系如表4.1。圖4.22報文分析1500-798721500-79872-79872312320312320-231424-231424圖4.23110kV線路1保護電壓值表4.1各通道對應(yīng)的虛端子通道對應(yīng)的虛端子通道對應(yīng)的虛端子02A相電壓1、保護A相電壓Ua108A相電流1、保護A相電流Ia103A相電壓2、保護A相電壓Ua209A相電流2、保護A相電流Ia204B相電壓1、保護B相電壓Ub110B相電流1、保護B相電流Ib105B相電壓2、保護B相電壓Ub211B相電流2、保護B相電流Ib206C相電壓1、保護C相電壓Uc112C相電流1、保護C相電流Ic107C相電壓2、保護C相電壓Uc213C相電流2、保護C相電流Ic2將界面切換到SV波形分析，如圖4.24，與上面的各個通道值相對應(yīng)的，圖中顯示示的是通道的波形圖，一個通道對應(yīng)一個波形。在波形分析界面中有T1和T2兩個光標，TI光標是黃色的虛線部分，表示起始的接受位置，T2光標是紫色的虛線部分，T2光標可以在波形分析界面通過單擊定位，在定位后，可以在波形界面上方看到兩個光標的報文接收時間、采樣時間等的信息。在圖