南京南瑞继保电气有限公司的吕航、龚啸、丁杰、李力，在2023年第6期《电气技能》上撰文，提出基于二次回路数字化建模的保护运维技能提升方法，可免配置实现常规采样、电缆跳闸保护设备的二次回路自动测试及在线监视，有利于提升继电保护系统运行掩护水平。

基于DL/T 860模型规范，智能变电站实现了过程层虚回路建模，为智能变电站的高效设计、集成、运维等奠定了根本。
但长期以来，采取电缆连接的二次回路设计缺少数字化模型，变电站二次系统施工验收和运检环节仍普遍采取纸质图纸资料查询、人工试验验证等传统方法，给变电站全生命周期高效培植及掩护造成阻碍，对二次设备采取常规采样、电缆跳闸办法的变电站影响更大。

纵然对付采取数字采样、跳闸办法的智能变电站，合并单元、智能终真个二次回路数字化建模包含光纤、压板、空开、电流电压回路、重动继电器、操作回路等各种实回路模型，对付全面支撑保护运维运用也是非常必要的，如支持实现一、二次设备模型自动关联，支持全环节安措步骤自动天生等。

保护设备测试方面，目前保护单装置测试、屏柜级测试及变电站级系统联调，尤其是涉及常规采样、电缆跳闸办法的保护掌握设备的情形，完备依赖人工完成测试用例中的输入、输出、报文配置。
对付变电站级系统联调，须要测试职员对照二次回路设计图纸，逐一进行人工测试验证，测试效率很低，质量也难以担保。
设备系统在线监测方面，由于常规二次回路设计数字化模型的缺失落，导致采取常规采样、电缆跳闸办法的变电站难以实现二次回路自动监视功能，无法及时创造回路隐患，影响了保护运行的可靠性。

近年来，业内专家已经开展了变电站数字化回路建模技能研究，制订了变电站回路数字化设计规范，规范二次设备回路接口、屏柜数字化设计及全站二次回路等的建模，为提高变电站制造、设计、施工、调试、运维等各环节履行效率及质量铺平了道路。

本文提出基于二次回路数字化建模的保护运维技能提升方法，以实现常规采样、电缆跳闸保护设备的二次回路自动测试及在线监视运用功能自动配置，提高运维运用实用化水平，提升继电保护系统运行掩护水平。

1.1 数字化设计文件

变电站数字化设计文件包括单装置物理描述（individual physical description, IPD）文件、屏柜物理描述（cubicle physical description, CPD）文件和变电站物理描述（substation physical description, SPD）文件，均采取XML文件格式。

IPD文件描述二次设备的设备配置，包含设备的板卡、端口等物理能力的设计配置。
通过构造化模型表示设备（Device）、子设备（SubDevice）、部件（Part）、元件（Component）和连接点（Pin）各元素间的层级关系。
IPD模型构造示意图如图1所示。

图1 IPD模型构造示意图

在IPD文件的根本上，构建屏柜数字化设计描述CPD文件，描述屏柜的设备配置，包括屏柜的二次设备、压板、屏柜端子及屏柜内部连线关系等物理能力的屏柜设计配置。
模型层次构造包含屏柜（Cubicle）、设备（Device）、功能区域（FunctionArea）、连接（Core）、接口（Interface）和接口连接点（Point）等元素。

在IPD文件和CPD文件的根本上，构建变电站数字化设计描述SPD文件，描述变电站二次回路物理配置、连接拓扑关系的设计配置。
模型层次构造包含变电站描述（Substation）、区域（Region）、屏柜（Cubicle）、间隔（Bay）、设备引用（DeviceRef）和线缆（Cable）等元素。

1.2 二次设备物理接口及信息关联

IPD文件中的Component元素表示电气设备上的实现一个特定逻辑功能的连接点组合，智能电子设备（intelligent electronic device, IED）的Component元素可以包含icdRef属性，用于关联其IED能力描述（IED capability description, ICD）文件模型，这是IPD和ICD文件实现设备物理接口与信息关联的依据。

装置端子与旗子暗记关联紧张有以下几种运用处景：

1）通过端子关联干系旗子暗记。
以二次回路在线监测运用为例，保护A开出端子连接到保护B的开入端子，需确定该开入端子对应的旗子暗记，在保护B的IPD文件中定位该开入端子，从端子的icdRef属性即可关联到保护B 的ICD模型中对应旗子暗记。

2）通过旗子暗记关联干系端子。
以回路可视化运用为例，收到某保护开入旗子暗记变位事宜顺序记录（sequence of events, SOE）后，在干系保护IPD文件中探求该旗子暗记引用路径icdRef对应物理端子，可在干系回路上直不雅观展示该变位事宜。

3）通过旗子暗记描述关联干系的端子。
以自动测试运用为例，基于测试用例中输入、输出标准旗子暗记描述，在IPD文件中匹配端子描述属性name与旗子暗记描述同等的端子，以确定测试用例中对应的测试仪输入、输出通道。

2.1 单装置闭环自动测试

基于IPD文件，测试仪向保护输出测试量，保护动作跳闸后，通过检测与跳闸报文对应的保护跳闸动作情形，实现闭环自动测试。

继电保护测试仪通过测试电缆与保护装置仿照量、开入、开出插件连接，同时连接保护站控层网口。
保护装置闭环测试示意图如图2所示，以仿照保护A相区内故障为例进行解释。

图2 保护装置闭环测试示意图

如图2示例，根据测试用例配置须要在保护A相电流输入测试量，在IPD文件中匹配端子描述属性name与“保护电流A相”同等的端子，确定1n01为保护A相电流输入端子，根据测试设备与保护装置间的测试电缆连接情形，从干系通道向保护1n01端子输出测试电流仿照区内A相故障。

保护动作跳闸后收到“A相跳闸动作”跳闸报文，ICD文件中该跳闸旗子暗记的引用路径为PROT/ PTRC1.Tr.phsA，检索IPD文件确定开出端子2n05的icdRef属性与该旗子暗记引用路径同等，结合测试电缆连接情形从干系通道获取该跳闸触点动作情形，完成保护装置闭环自动测试。

2.2 保护屏柜闭环自动测试

基于CPD文件，测试仪从干系通道向保护输出测试量，保护动作跳闸后检测与跳闸报文对应的保护跳闸动作情形，完成闭环自动测试。

继电保护测试仪通过测试电缆与保护屏柜端子连接，同时连接保护站控层网口。
保护屏柜闭环测试示意图如图3所示，以仿照保护A相区内故障为例进行解释。

图3 保护屏柜闭环测试示意图

如图3示例，根据测试用例配置须要在保护A相电流输入测试量，基于IPD文件确定1n01为保护A相电流输入端子，基于CPD文件确定保护1n01连接到屏柜1D9端子，结合测试设备与屏柜间的测试电缆连接情形，从干系通道向屏柜1D9端子输出测试电流仿照区内故障。

保护动作跳闸后获取“A相跳闸动作”跳闸报文，综合ICD及IPD文件，确认该跳闸旗子暗记引用路径对应的开出端子2n05，基于CPD文件确定保护2n05连接到屏柜5D6端子，结合测试电缆连接情形从干系通道获取该跳闸触点动作情形，完成屏柜级的保护装置闭环自动测试，实现屏柜内部连线的精确性自动校验。

2.3 系统级闭环自动测试

基于CPD文件，测试仪从干系通道向保护输出测试量，根据SPD文件确定吸收被测保护跳闸旗子暗记的二次设备开入端子，通过开入端子icdRef属性确定对应的遥信旗子暗记引用路径，保护动作跳闸后检测干系遥信变位情形，完成设备间二次回路连线精确性验证。

继电保护测试仪通过测试电缆与保护屏柜端子连接，同时连接变电站站控层网络。
变电站屏柜间回路测试示意图如图4所示，以仿照保护A相动作启动失落灵为例进行解释。

图4 变电站屏柜间回路测试示意图

如图4示例，根据测试用例配置须要在保护A相电流输入测试量，基于SPD文件中线路保护IPD信息确定1n01为保护A相电流输入端子，基于线路保护屏柜CPD信息确定保护1n01连接到屏柜1D9端子，结合测试设备与屏柜间的测试电缆连接情形，从干系通道向屏柜1D9端子输出测试电流仿照区内故障。

保护动作跳闸后获取“启动A相失落灵”报文，从线路保护IPD信息确认该旗子暗记引用路径对应的开出端子2n10，从线路保护屏柜CPD信息确定保护2n10连接到屏柜5D11端子，基于SPD文件中屏柜连线信息，确认线路保护屏柜5D11端子连接到母线保护屏柜2D25端子。

从母线保护屏柜CPD信息确定2D25端子连接到母线保护装置5n03端子，从母线保护IPD信息确定5n03端子的icdRef属性为PROT/B05BFGGIO1. Ind1.stVal，ICD文件对应的旗子暗记为“岔路支路05_A相启动失落灵开入”，检测母线保护装置该旗子暗记变位情形，完成线路保护与母线保护间回路连线精确性验证。

3.1 屏柜间回路关联

变电站运行中有保护动作跳闸的情形下，根据SPD文件获取吸收该保护装置跳闸旗子暗记的保护装置开入端子，从保护装置的跳闸触点端子查询所连接的跳闸压板，进而查询所连接的屏柜端子，查询连接到的其他保护屏柜端子，查询所连接的吸收该保护装置跳闸旗子暗记的保护装置开入端子。

保护二次回路在线监视示意图如图5所示，基于SPD文件回路设计，线路保护动作启动A相失落灵端子2n11连接到启动A相失落灵压板，进而连接到线路保护屏柜5D11端子，连接到母线保护屏柜2D25端子，连接到岔路支路XX启动A相失落灵压板，连接到母线保护装置5n03端子。

图5 保护二次回路在线监视示意图

3.2 基于回路模型的在线监视

根据吸收跳闸旗子暗记保护装置IPD信息中干系开入端子icdRef属性获取对应旗子暗记的引用路径，检讨该遥信变位是否与源端保护跳闸情形同等，两者同等解释保护设备间回路正常，否则解释保护设备间回路存在问题。

如图5示例，根据母线保护IPD文件，5n03端子icdRef属性为PROT/B05BFGGIO1.Ind1.stVal，ICD文件中该引用路径对应的旗子暗记为“岔路支路05_A相启动失落灵开入”，检索线路保护动作跳闸期间该开入遥信变位情形，如果与源端保护跳闸情形同等，则解释保护设备间回路正常，反之解释保护设备间回路存在问题。

3.3 跳合闸回路在线监视

基于SPD文件获取连接操作箱跳闸位置触点的保护装置开入端子，基于干系保护装置IPD信息获取对应开入旗子暗记的引用路径，检讨开关位置遥信变位是否与源端保护跳合闸情形同等，两者同等解释跳合闸及开关位置干系回路正常，否则解释干系回路存在问题。

如图5所示，以A相为例，基于SPD文件回路设计，操作箱A相跳闸位置连接到线路保护屏柜3D11，进而连接到线路保护3n09端子，根据线路保护IPD文件，3n09端子icdRef属性为PROT/ GGIO1.Ind1.stVal，ICD文件中该引用路径对应的旗子暗记为“分相跳闸位置TWJa”，检索线路保护动作跳闸期间A相开关位置遥信变位情形，如果与源端保护跳闸情形同等，则解释跳合闸及开关位置干系回路正常，反之解释干系回路存在问题。

二次回路数字化建模事情支撑实现全站二次系统数字化建模，表示了最新的技能发展方向，符合二次系统数字孪生等技能发展趋势。

基于数字化设计模型建立的设备信息、接口、回路间的关联关系，本文提出的基于回路数字化建模的自动测试及二次回路在线监视运用自动配置方法，有利于提升保护测试效率及回路在线监视能力。
目前，基于二次回路数字化建模的保护设备运维技能已在多个数字化设计试点工程中得到运用和验证，取得了良好的运用效果。
随着数字化设计技能的运用推广，该项技能将助力保护运维技能的发展，进一步提升继电保护系统运行掩护水平。

本事情成果揭橥在2023年第6期《电气技能》，论文标题为“基于二次回路建模的保护运维技能”，作者为吕航、龚啸 等。