國網寧夏電力公司建設部、國網天津濱海供電公司、南京五采智電電力科技有限公司的研究人員田源、張志朋、張暢、李展、張國輝， 在2017年第3期《電氣技術》雜誌上撰文指出， 當前智慧變電站中智慧標籤技術採用私有資料庫結構方式， 該技術不規範、不統一、不利於項目的普及與推廣。
文中對基於物理回路建模的設計與“虛實對應”進行優化， 設計方法的提出基於物理回路建模檔方式， “虛實對應”提出物理回路與邏輯回路的自動解耦技術。
物理回路SPCD檔中定義二次設備板卡、埠等物理能力描述資訊及光纜連接關係，
相比較傳統變電站， 智慧變電站二次回路原理的設計改為光纜聯繫圖和變電站配置描述SCD(SubstationConfiguration Description)檔表達， 二次回路的原理設計實現了數位化。 智慧標籤[1]技術在變電站中的應用使得SCD中的邏輯回路[1-2]資訊查找簡單快捷。 智慧標籤包含了變電站所有的二次設備資訊， 包括設備物件、邏輯子網、屏櫃連接、線纜管理、資訊邏輯和虛擬連接關係尤其是跳合閘[2]、採樣等關鍵的連接關係[3-4]。
現有的智慧變電站中智慧標籤技術採用私有資料庫[3]作為智慧標籤視覺化應用的資料來源， 私有資料庫資料來源作為智慧標籤唯一解析源。 在設計智慧標籤中創建設備資訊不夠統一需要反復進行修改、手動關聯資訊邏輯和屏櫃連線過程中需要翻閱大量的資訊流圖和光纜聯繫圖來確定每根光纖的用途、ODF的光纖沒有被定義而是無序地自動生成。
此方法需要設計人員對物理回路和邏輯回路很精通同時也會消耗大量的時間。 變電站的運維、檢修、改造和擴建過程中需要確保鏈路資訊的準確性， 希望通過準確快捷的配置軟體來進行智慧標籤的配置工作。
本文針對上述問題提出了一種基於物理回路建模的智慧標籤優化方案， 設備廠商設計人員通過配置工具配置裝置物理埠自描述（IPCD）檔， 對IED設備中的裝置板卡和物理埠進行描述；設計單位將IPCD檔產生實體成屏櫃模型， 再設計屏櫃間的光纜連接和裝置間的光纖連接， 完成全站物理回路配置（SPCD）檔設計；設計單位可同步通過裝置能力自描述（ICD）檔完成全站的SCD檔設計。
將SPCD檔和SCD檔同時導入Smart Show Helper軟體自動生成智慧標籤資料庫[4]， 極大提高了智慧變電站調試、運檢和改擴建的效率及正確性， 準確實現了過程層物理回路和邏輯回路的“虛實對應”[5-7]。
1智慧標籤設計方法優化
1.1現有標籤軟體的問題
現有的智慧變電站光纜標籤系統分為生成模組軟體和解析模組軟體2個部分：設計人員使用生成模組軟體依據設計院光纜聯繫圖、資訊流圖和廠家背板圖設計變電站智慧標籤資料庫，
1.2智慧標籤設計方法優化
參考《Q/GDW 1396-2012工程繼電保護應用模型》標準[8]， 智慧變電站二次系統物理回路建模的總體思路是：設備廠商設計人員通過配置工具配置裝置物理埠自描述（IPCD）檔，
基於虛實回路的資訊流解析過程是通過將SCD檔和SPCD檔導入解析工具來實現虛實一體化設計， 可以通過移動終端設備解析， 繪製全站設備的資訊流圖和施工物理回路光纜圖[9-11]， 信息流圖可以實現“虛實對應”功能， 通過實回路可以顯示虛回路連接， 通過虛回路可以顯示實回路連接。
2智慧標籤整體設計優化
2.1智慧標籤設計流程優化
物理回路的建模方法也將參照虛回路的建模方法， 各設備廠家提供描述物理埠的IPCD檔，並通過配置工具進行光纜連接後形成描述物理埠和回路的SPCD檔，圖1為二次回路全景模型設計流程。
圖1 基於物理回路建模的智慧標籤設計流程
2.2 SPCD文件逆向解析優化
將SPCD檔導入SPCL Creator軟體中，這個流程分為兩部分，第一部分是初始化部分，第二部分是解析正式流程部分。
通過初始化SPCD檔中的IED設備模型、交換機設備模型和ODF設備模型，獲取每個設備的拓撲連接關係，即每個設備埠的物理連接路徑名。
根據初始化之後的設備拓撲連接關係，進入SPCD解析階段，SPCD層級分為變電站、小室、匯控櫃、設備和光纖等元素。主要分為屏櫃內纖芯自動解析和屏櫃與屏櫃之間的ODF光纜纖芯自動解析，屏櫃內纖芯自動解析通過設備板卡資訊的埠物理連接路徑名完成纖芯自動搜索連接，繪製成屏櫃內物理回路圖，圖2為SPCD檔屏櫃內光纖自動解析方法。
圖2 SPCD檔屏櫃內光纖自動解析方法
2.3 SCD檔逆向解析優化
智慧變電站二次系統邏輯回路SCD檔在各個IED設備中採用Inputs容器方式存儲所有虛回路的接收連線，而不存儲發送連線，這樣既可以節約模型空間，也能夠減少冗余連線，解析更為方便。將SCD檔導入Smart ShowHelper軟體，這個流程分為兩部分，第一部分是初始化部分，第二部分是解析正式流程部分。
在初始化過程SCD的解析，這個階段主要完成的是SCD檔的IED邏輯關係拓撲。在解析SCD檔中輸出資料集和Inputs連線得到IED（智慧電子設備）的輸入和輸出虛端子，以及利用Inputs（模型檔中虛端子連接存放容器）得到虛端子的連接關係。圖3為SCD檔逆向解析方法。
圖3 SCD檔逆向解析方法
2.4“虛實對應”優化
解析SPCD檔可以獲得屏櫃內部的跳纖物理回路，解析SCD檔可以獲得包含資訊流的邏輯回路，Smart ShowHelper軟體中導入SPCD檔和SCD檔，“虛實對應”技術根據SCD檔解析包含資訊流的邏輯回路。即SV直采板卡埠、GOOSE直采直跳板卡埠、SV和GOOSE組網板卡埠等資訊，自動搜索連接屏櫃與屏櫃間的ODF光纜信息，通過光纜獲得其承載的邏輯回路資訊，通過邏輯回路獲得對應物理回路的光纜資訊。圖4為“虛實對應”技術。
圖4 “虛實對應”解耦技術
3工程實例
3.1蘇州電校應用
基於物理回路建模的智慧標籤研究成果在蘇州電校實訓基地得到了示範應用。
在設計階段，首先配置工程內的物理資訊模型，包括中標設備的型號、板卡和埠資訊、組屏資訊等，其次進行虛端子回路配置，配置工程所需的虛端子回路資訊，最後自動將埠資訊與光纜纖芯資訊進行“虛實對應”，上述檔隨同其他設計資料一同交付給安裝和調試單位。見圖5蘇州電校部分智慧標籤。
圖5 蘇州電校部分智慧標籤
4結語
本文針對當前智慧變電站中智慧標籤技術採用私有資料庫結構方式，該技術不規範、不統一、不利於項目的普及與推廣，文中基於物理回路建模的智慧變電站二次系統智慧標籤的優化方案，對基於物理回路建模的設計與“虛實對應”進行優化，設計方法的提出基於物理回路建模檔方式，物理回路與邏輯回路提出了“虛實對應”技術。極大提高了智慧變電站調試、運檢和改擴建的效率及正確性，準確實現了過程層物理回路和邏輯回路的“虛實對應”。
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各設備廠家提供描述物理埠的IPCD檔，並通過配置工具進行光纜連接後形成描述物理埠和回路的SPCD檔，圖1為二次回路全景模型設計流程。圖1 基於物理回路建模的智慧標籤設計流程
2.2 SPCD文件逆向解析優化
將SPCD檔導入SPCL Creator軟體中，這個流程分為兩部分，第一部分是初始化部分，第二部分是解析正式流程部分。
通過初始化SPCD檔中的IED設備模型、交換機設備模型和ODF設備模型，獲取每個設備的拓撲連接關係，即每個設備埠的物理連接路徑名。
根據初始化之後的設備拓撲連接關係，進入SPCD解析階段，SPCD層級分為變電站、小室、匯控櫃、設備和光纖等元素。主要分為屏櫃內纖芯自動解析和屏櫃與屏櫃之間的ODF光纜纖芯自動解析，屏櫃內纖芯自動解析通過設備板卡資訊的埠物理連接路徑名完成纖芯自動搜索連接，繪製成屏櫃內物理回路圖，圖2為SPCD檔屏櫃內光纖自動解析方法。
圖2 SPCD檔屏櫃內光纖自動解析方法
2.3 SCD檔逆向解析優化
智慧變電站二次系統邏輯回路SCD檔在各個IED設備中採用Inputs容器方式存儲所有虛回路的接收連線，而不存儲發送連線，這樣既可以節約模型空間，也能夠減少冗余連線，解析更為方便。將SCD檔導入Smart ShowHelper軟體，這個流程分為兩部分，第一部分是初始化部分，第二部分是解析正式流程部分。
在初始化過程SCD的解析，這個階段主要完成的是SCD檔的IED邏輯關係拓撲。在解析SCD檔中輸出資料集和Inputs連線得到IED（智慧電子設備）的輸入和輸出虛端子，以及利用Inputs（模型檔中虛端子連接存放容器）得到虛端子的連接關係。圖3為SCD檔逆向解析方法。
圖3 SCD檔逆向解析方法
2.4“虛實對應”優化
解析SPCD檔可以獲得屏櫃內部的跳纖物理回路，解析SCD檔可以獲得包含資訊流的邏輯回路，Smart ShowHelper軟體中導入SPCD檔和SCD檔，“虛實對應”技術根據SCD檔解析包含資訊流的邏輯回路。即SV直采板卡埠、GOOSE直采直跳板卡埠、SV和GOOSE組網板卡埠等資訊，自動搜索連接屏櫃與屏櫃間的ODF光纜信息，通過光纜獲得其承載的邏輯回路資訊，通過邏輯回路獲得對應物理回路的光纜資訊。圖4為“虛實對應”技術。
圖4 “虛實對應”解耦技術
3工程實例
3.1蘇州電校應用
基於物理回路建模的智慧標籤研究成果在蘇州電校實訓基地得到了示範應用。
在設計階段，首先配置工程內的物理資訊模型，包括中標設備的型號、板卡和埠資訊、組屏資訊等，其次進行虛端子回路配置，配置工程所需的虛端子回路資訊，最後自動將埠資訊與光纜纖芯資訊進行“虛實對應”，上述檔隨同其他設計資料一同交付給安裝和調試單位。見圖5蘇州電校部分智慧標籤。
圖5 蘇州電校部分智慧標籤
4結語
本文針對當前智慧變電站中智慧標籤技術採用私有資料庫結構方式，該技術不規範、不統一、不利於項目的普及與推廣，文中基於物理回路建模的智慧變電站二次系統智慧標籤的優化方案，對基於物理回路建模的設計與“虛實對應”進行優化，設計方法的提出基於物理回路建模檔方式，物理回路與邏輯回路提出了“虛實對應”技術。極大提高了智慧變電站調試、運檢和改擴建的效率及正確性，準確實現了過程層物理回路和邏輯回路的“虛實對應”。
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