变电站智能电子装置通信配置中SCL应用探究

摘要： SCL语言是IEC61850规定的变电站通用语言，它与IEC61850相结合，不但可以清楚地描述配置信息，并同时实现信息在不同设备间的共享。

Abstract： SCL language is the specified common language of IEC61850 substation.To combine it with IEC61850 not only can clearly describe the configuration information and also achieve sharing of information between different devices at the same time.

关键词： SCL语言；远程配置；数据交换

Key words： SCL language；remote configuration；data exchange

中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）29-0189-02

0 引言

在变电站的自动化系统与变电站调度系统中，IED（智能电子器件）的配置是极其重要的。根据配置的情况更新应用系统，并由操作系统对智能电子器件的实际应用。在实际操作与运营管理的过程中，这是非常重要的环节。这样的操作可以让工作人员手工输入IED配置信息完成。以保证系统的安全性为前提，IED的配置管理，同样可以经过网络进行远程设置。计算机、网络技术与自动化的发展可支持电力系统应用的软件集成。网络远程设置也日益受到重视。但由于各个地区的基本状况不太相同，使用的联络手段以及通讯设施也可能不同。而各个变电站内使用的IED更是由于厂家以及型号的不一致，则在应用配置的调度端进行应用实时更新以及对控装置，这样既能够维护数据的转换也可以节约时间。为改变相应的问题，《变电站通信网络系统》中定义专用变电站配置语言Subsataion Configuration Language（以下简称SCL）[1][2]。SCL的使用让远程传输标准化，从而避免了协议转换及数据维护的开销。在节约的成本的同时，让系统使用更加方便。

1 变电站的自动化系统的结构

当变电站的自动化系统实现了自动化这样的一种性能后，就可以使变电站内的信息资源共享化，从而为变电站节约开支、减少维护工作量，提高了维护水平及变电站的运行安全性，带来了一定的宏观收入，因此为变电站的未来发展提供了前提保障。

同时，我们也了解到在实现变电站的自动化的过程中，也需要掌握一定的机电保护知识，确保其在自动化的过程中有一定的安全性和可靠性。不能因为盲从为了实现变电站的自动化而忽视安全，一定要注意继电保护的安全可靠性以及继电保护设备中电磁兼容性的性能需要。变电站的自动化内容：包括采集电气量和控制、调节和监视电气设备（如断路器等）的运行情况，以便使变电站能够正常的工作和实际操作，注意变电站的安全状况；在发生事故时，由继电保护、故障录波等完成瞬态电气量采集和监控，保证迅速排除故障，使变电站在事故发生后能够迅速恢复正常的运行。从发展的角度看，变电站的自动化还包括如高压电气本身设备的监视工作（如变压器、避雷器、断路器等状态的和绝缘监测），并将变电站的信息传输给运行方式科、调度中心、继电保护工程师以及维修中心，这样既能够保护原始数据也能够制定维修计划。

国际大电网会议工作组在研究变电站的数据流的过程中，在分析变电站的自动化需要的功能的同时，将这些功能划分为如下的功能组：①监视、控制的功能；②自动控制的功能；③测量表计的功能；④继电保护的功能；⑤继电保护相关的功能；⑥接口功能；⑦系统功能。为了实现和更好的运用这些功能，为变电站进行分层结构设置的自动化系统结构，使其达到更好的效果。每一层功能都有其自己的特点及其作用，每个功能的一组设备用以完成变电站层的功能是指全部变电站有关的设备和功能。每一个功能都有其自身的特性而每一个功能在变电站中的作用也不是完全相同的，比如说间隔层就是由间隔内的设备以及功能组成的，而在每个间隔层内的设备也是由继电保护单元以及控制单元组成的。变电站层则是通过网络与间隔层相连接而组成的，扰动记录、继电保护设备可以与测量、控制设备相连接，测量、控制设备可以与网络相连接；或者测量、控制设备和扰动记录、继电保护设备分别可以与网络相连接。设备层，随着科学技术的发展，变电站中的一次设备由于带有执行器和智能传感器的电子设备而增加了新的内容。而在这些新增加的内容当中设备与设备之间可以自由地进行信息的相互交换，以数字信号为方式的电流和电压传感器是一种以交换数字信号为目的的一种手段。这种以交换为目的的信息包括：电流和电压值，诊断和状态信息，模拟量同步采样以及测量值的检测，这种方式既可以促进间隔层之间的交流也可以更好的完善设备与设备间的接口。在设备与设备之间相互交流信息的过程中，可以促进相互之间的作用。例如在变电站中隔离刀闸、电力变压器、断路器以及其他变电站设备传输命令或参数，在这一过程中我们可以充分了解设备所传来的状态及信息。变电站的自动化系统会受到很多因素的影响，比如说：变电站的管理系统和设备的维护体制，继电保护可靠性的不同要求，功能、实际的操作能力与数据的观察与检测的相关规律，变电站的实际运行状况，全部的功能在变电站中所起到的作用也是逐步实现的。在实现的过程中也会有不同的要求和阻力，不同的性能以及发展水平有可能会受到功能配置的左右，有的时候也可能受到技术水平发展状况的影响。

依目前的状况来看，大多数的自动化系统几乎都是采用二层结构的方式，即变电层和间隔层。在间隔层内，上述各种原因同样也会影响设备的相关配置。由于继电保护功能与测量、控制功能是由一个设备来完成，所以说串行口的方式只有一种，但这并不是唯一的一种方式。同样也可以通过其他的设备来完成测量、控制功能与继电保护功能。用网络或串行口这样的一种方式连接，主要是由于设备与功能所执行的任务是不同的，要求也是不同的，并且进行维护与管理人员也是来自不同的专业人员，这样才能更好的分工合作。而且这种方式既可以提高工作的效率也可以加强管理。事实证明这是一种非常好的方式，具有推广功能。而这种方式的准确度大概为2%～3%。同时也会通过基本的状况制定相应的规划，将其基本的功能运用到实际的商品中来。建立一个间隔层使其运用到产品中，并根据其不同的状况运用不同的设备来完成不同的保护功能。在我国，大部分的商品是继电保护的电气量采样和模拟量的采样有两个不同的设备完成，但却用一个共同的电源。如果能使用两个电源，用不同的设备进行相应的操作。我国目前的产品主要是由于控制功能和继电保护功能这两部分组成的，继电保护功能与控制功能主要应用于模数转换器与电流互感器，这样既可以确保产品的精准度也可以提高产品质量，可共用一个电源、CPU与机壳。才能、从宏观的角度讲也可以促进产品的价值量。其实相差并不大。

2 SCL模型

2.1 SCL简介 为了可以有效地表述IEC61850对象模型，在IEC61850第六章中规定了基于XML的变电站的配置描述语言SCL，并提出来SCL对变电站的自动化系统进行配置和管理。SCL用来描述变电站的系统、变电站的IED设备以及变电站的网络通信的结构配置。最终的目的是为了让不同制造厂商的系统配置工具和设备配置工具间交换系统的配置信息，实现相互操作。并有四种SCL的文件类型：①ICD：用以表述IED的能力。②SSD：用以表述变电站的功能要求以及通信设置。③SCD：用以表明将每个孤立智能电子设备如何整合成为完善功能的变电站自动化系统的过程。④CID：用以对IED的各个参数进行功能的配置[3]。

2.2 兼容模型[4] 所谓的兼容模型，主要是指SCL对于变电站和变电站内的IED的差异性，规定了统一建模的方法。并对变电站内同配置相关的各个对象地描述方式作出一个明确、详细地规定。与IEC61850中定义的各个公共设备和其相关组件的对象相结合，SCL就可以轻松地搭建描述变电站和变电站内IED的配置信息的模型。

在SCL配置的文件中，为了很好地屏蔽掉各个装置的差异性，需按照相同的方法描述装置。SCL模型可包含5个方面的信息：①主要的系统结构的模型，包含变电站使用主设备、以及相应的功能开关和其拓扑连接。②IED结构的模型，包含通信及应用两类主要信息。③通信系统结构的模型，例如在某个点用某个接入某条线。④可使逻辑节点类定义的模型实例化，包括实际会用到的对象数据及服务，用户还可以通过使用与这些定义相互结合的实际装置来确定实际的逻辑节点。⑤一次系统功能与逻辑节点的关联模型。

3 利用SCL来建立IEC61850模型[5]

由于IEC61850模型的结构层次与SCL中的IED的模型描述结构在形式上看存在区别，而在变电站的自动化系统实际运用时，就需将SCL的对象模型，转换为IEC61850的数据模型。

①公共数据类的模型建立。所谓的公共数据类模型，就是指SCL中所应用的数据类型的模板（Data、Type、Templates）来定义的部分数据模型。

②数据集的模型建立[6]。根据SCL中所描述的数据集及数据集成员，并将其加入到多叉树中相应的位置上去。

③控制块的模型建立。控制块模型中包含日志控制块、GSE控制块、采样值控制块和报告控制块。

4 结论

本文介绍了SCL在变电站中智能通信配置中的应用，并由SCL文件生成IEC61850的对象树过程，阐述了基于SCL，IEC61850变电站的自动化系统配置的过程。相比于传统变电站的自动化系统，IEC61850的配置方式具有很多优势：减少变电站的自动化系统在工程化时的工作量、实现了各个厂商产品之间的互操作等。作为一种新技术，SCL目前在国内变电站自动化系统中应用还不成熟，仍需要我们在实践中不断地完善、创新。随着IEC61850标准在中国的全面推广，我们将会地感受到SCL所带来越来越多的好处。

参看文献：

[1]谭文恕.变电站通信网络和系统协议IEC61850介绍[J].电网技术，2001，25（12）：8-15.

[2]兰森林，张沛超.基于SCL模型的IED配置器的设计与实现.继电器[J].2005，33（12）：48-51.

[3]LAN Sen-lin，ZHANG Pei-chao. Design and Implementation of IED Configurator Based on SCL Model[J].2005，33（12）：48-51.

[4]王茜，宋雨.SCL与CIM信息模型的分析与比较[J].华东电力，2011，39（4）：0581-0583.

[5]金闪，章坚民，章立宗等.SCL语言在变电站装置数字化ERTU中的应用[J].机电工程，2010，22（05）：56-59.

[6]罗建，朱伯通，蔡明等.基于CIM XML的CIM和SCL模型互操作研究[J].电力系统保护与控制，2011，39（17）：134-138.