隨著智能變電站技術的不斷發展，投入使用的智能變電站越來越多，智能變電站也成為了中國電網的重要組成部分。與常規站不同，智能站中，由于光纖、軟硬壓板的廣泛應用，使得大部分的二次信息不再以實體電路形式展現在操作人員面前，而是存儲在SCD（system configuration description）文件中，通過網絡通信的方式進行數據傳遞。

二次檢修安全措施作為運行設備與檢修設備之間的安全防線,對二次檢修期間保障電網的安全運行具有重要作用。當智能站進行二次檢修時，容易因工作不到位而導致運行設備繼電保護誤動或拒動等重大電網事故發生。目前采用傳統的人工擬票，容易出現編制錯誤，并且編制效率低下，無法保證二次檢修安措的正確性和有效性。

針對上述問題，本文提出了基于專家系統的智能變電站二次檢修安措票自動生成技術。該技術通過分析智能站安全措施票的制定原則，構建典型安措規則庫，解析SCD文件，構建配置數據庫，最后由安措票自動生成技術完成對檢修IED（intelligent electronic device）二次信息的規則匹配，自動生成檢修安措票。

該技術為智能站的智能化運維提供了新的探索，為解決人工擬票所帶來的工作量大、工作復雜易出錯等問題提供了新的方案，提高了二次運維檢修人員的工作效率，保證了二次檢修安全措施工作的有效性和正確性。

1 智能站二次檢修安措

1.1 智能站與傳統站二次檢修安措的區別

傳統站中，二次回路以實體電路形式存在，檢修過程中遵循“明顯電氣開斷點”的原則。在檢修過程中，退出與檢修回路相關的硬壓板，會產生明顯的電氣開斷點，保證檢修過程中，為運行設備不因檢修操作而誤動作，通常采用“短電流，斷電壓，拆跳閘”的方法作為二次回路的安全隔離措施。

與傳統站不同，智能站中廣泛應用數字信號實現網絡通信，因此無法再遵循“明顯電氣開斷點”的原則進行隔離檢修。通常采用投入裝置檢修硬壓板，拔出裝置背板光纖，退出裝置GOOSE（generic object oriented substation event）發送/接收軟壓板等安全措施進行檢修隔離。

1.2 智能站安措隔離措施

智能站安措隔離措施主要有以下幾種。

• 1）退出保護裝置的保護功能軟壓板，該裝置將退出相應的保護功能。
• 2）退出保護裝置上的GOOSE發送軟壓板，該裝置將不再對外發送相應GOOSE信號。
• 3）退出保護裝置上的GOOSE接收軟壓板，該裝置將不再處理其他裝置所發送的相應GOOSE信號。
• 4）退出智能終端的出口硬壓板，形成明顯開斷點，將一次設備與二次控制回路可靠開斷。
• 5）退出保護裝置上的SV（sampled value）接收軟壓板，該裝置相應的回路采樣值不再顯示，該回路的采樣值不參與邏輯計算。
• 6）投入裝置檢修硬壓板，該裝置置位檢修狀態。

1.3 典型二次安措票

依照國家電網公司所頒布的Q/GDW 11357—2014《智能變電站繼電保護和電網安全自動裝置現場工作保安規定》，得到典型二次安措票范例如下：

• 1）退出檢修相關的保護功能軟壓板。
• 2）退出檢修相關GOOSE接收/發送軟壓板。
• 3）退出檢修相關的出口硬壓板。
• 4）退出檢修相關的SV接收軟壓板。
• 5）投入檢修裝置的檢修硬壓板。
• 6）斷開檢修相關的CT、PT回路連接片。

對于無法通過投或退軟壓板實現隔離的SV、GOOSE的光纖回路，可選擇拔掉光纖來實現。以上智能站的安措隔離措施和典型二次安措票是形成智能站安措規則庫的基礎。

2 專家系統檢修安措規則庫

2.1 專家系統

專家系統是指某專業領域內，計算機利用專業知識、經驗，對人類專家求解能力進行建模，模仿人類專家解決復雜的專業問題，并達到人類專家水準。基于專家系統的智能變電站檢修安措票自動生成技術的總體方案如圖1所示。

圖1 總體方案設計結構

圖1所示，知識庫有兩部分內容，一部分是推理過程中所遵從的智能站的一般知識和形成安措票的專家庫，是該行業專家多年工作經驗和研究所得出的結論；另一部分是SCD文件解析得到的系統配置數據，是智能變電站二次部分的整體結構，推理機制通過分析配置數據內檢修間隔與運行間隔的關系，匹配規則庫中的規則，給出相應的操作意見。

2.2 專家系統安措規則庫的構建

智能站設備檢修一般按間隔進行，通常是對整個間隔范圍內的IED進行檢修。檢修過程中，若安全措施不當，則運行設備可能會誤動作。

智能站安措票編制時，需根據檢修任務，按安措規則對檢修裝置進行隔離操作，保證檢修設備在檢修期間不會對運行設備產生影響。智能站中，由于光纖、軟硬壓板等的廣泛使用，檢修裝置的有效隔離不再單純依靠退出相關硬壓板產生明顯的電氣開斷點實現，智能站的安措隔離措施如1.2節所述。

根據國家電網公司所提出的《智能變電站繼電保護和電網安全自動裝置現場工作保安規定》，整理并制定了智能站二次安全措施規則如下。

• 規則 1：退出檢修設備保護功能壓板。
• 規則2：退出檢修設備與運行設備的起失靈軟壓板。
• 規則3：退出運行設備與檢修設備之間的失靈聯跳軟壓板。
• 規則4：退出運行設備與檢修設備的其他的跳閘軟壓板。
• 規則5：退出檢修設備出口硬壓板。
• 規則6：退出運行設備對檢修設備的SV接收軟壓板。
• 規則7：投入所有檢修設備的檢修壓板等。

為了讓計算機能夠識別規則，采用產生式規則編程對規則進行處理，決策規則可定義為if- Conditions then-Result，只有if所帶條件部分滿足時，then之后的操作語句才會被激活。條件部分由多個條件共同構成，條件之間關系僅用“與（and）”極性表示，結論部分保持惟一。

例如對規則2的編程如下：

if(<裝置i為檢修裝置>and<裝置j為運行裝置>and<裝置i和裝置j相關聯>and<該回路為啟動失靈回路>) then(斷開起動失靈回路/退出裝置i的啟動失靈壓板；優先級別為2000+i*10)；由此所構建的智能站安措規則庫，是推理機制推理的主要依據。

3 智能變電站配置數據庫的構建

3.1 SCD文件讀取和解析

SCD文件作為能夠反映智能變電站系統配置信息的核心文件，文件中詳細描述了智能變電站內所有IED的實例配置和通信參數信息、IED之間的通信配置以及變電站一次系統的結構等。智能變電站配置數據庫的構建實際是對SCD文件中二次信息的提取和補充。

選用DOM方法和TinyXML解析工具對SCD文件進行讀取和解析。

3.2 IED虛回路信息配置

IED虛回路信息配置中存儲著IED與IED之間的虛回路連接關系信息。

以IED1為例，遍歷所有IED下的Input節點，搜索外部引用ExtRef中的iedNam為IED1，則該IED為IED1的發送關聯IED，對該IED的接收數據集與IED1的發送數據集進行匹配，得到IED1發送虛回路數據；對IED1的Input節點進行ExtRef的逐個搜索，得到IED1的接收關聯IED，對IED1的接收數據集與所搜索的IED的發送數據集進行匹配，得到IED1接收虛回路數據。對所有的IED都進行此項操作，最終得到IED的虛回路信息配置。遍歷每個IED得到所有的IED虛回路信息構建IED虛回路信息配置。

3.3 屏柜信息配置

在現有SCD文件中，對于屏柜內的裝置信息、光纖信息、回路端子信息、硬壓板信息、和空開信息等均未描述，而這部分信息詳細反映了現場的實際情況，是檢修安措方案制定過程中不可缺少的一部分，因此需要對這部分信息進行補充。

屏柜信息配置結構如圖2所示。

圖2 屏柜信息配置結構

由IED虛回路信息配置和屏柜信息配置共同形成了智能變電站配置數據庫。

4 安措票自動生成技術

安措票自動生成技術通過對配置數據庫的遍歷，得到檢修相關信息，并在在規則庫中進行匹配，最后將匹配結果按優先級別進行排列，自動生成所需的安措票，步驟如下。

1）構建IED狀態-關聯矩陣。IED狀態-關聯矩陣中描述了IED所處狀態以及IED之間的關聯關系。

矩陣中對角上元素表示IED狀態，其中

2）提取檢修相關信息。由檢修任務中確定檢修IED，對檢修IED按保護裝置-合并單元-智能終端等進行排列，依次對IED在系統配置數據庫中遍歷搜尋其相關信息，將所得結果按一定的規則排列并存儲。為方便規則匹配，對所提取的檢修相關信息中的安措操作對象（軟硬壓板、空開、回路端子等）進行編碼，編碼信息見表1。

表1 回路編碼表

3）規則匹配。按所排列的順序依次對待檢修IED的每條信息在規則庫中進行規則匹配，得到安措規則，每條安措規則下均含有優先級別信息，按優先級別對所得安措規則進行有序排列，得到所需的安措票。安措票自動生成技術流程圖如圖3所示。

圖3 安措票自動生成技術流程圖

5 防誤校驗與模擬預演

5.1 防誤校驗

防誤校驗在操作項未知的情況下進行，從首項操作逐一進行，由已驗證的操作項代入驗證下一操作項。校驗具體操作項時，先校驗變電站數據是否有效，后由預置的典型操作順序庫判斷該項操作項目是否滿足當前典型操作順序，校驗完所有操作項后，仍需在系統配置數據中進行查漏，檢索檢修間隔二次回路等數據是否有遺漏的必須項。若防誤校驗結果存在錯項或漏項，則需要專業人士對該安措票進行部分的修正，修正后重新進行防誤校驗，直至通過。

5.2 模擬預演

對于已進行防誤校驗的合格票，進行模擬預演，針對合格票中的操作項進行自動預演展示，除了以列表化的顏色變化表現當前的預演步驟外，還在檢修對象二次回路圖上動態展示過程的變化。

6 案例分析

以東崗變系統崗內Ⅰ路間隔檢修為例。一次主接線方式如圖4所示。

220kV電壓等級的繼電保護及相關的設備、網絡等均采用雙重化原則配置，兩套保護之間不存電氣聯系或信號傳遞，二者獨立工作，互不干擾。為了不重復分析，本文以第一套保護為例展開。

1）構建IED狀態-關聯矩陣

確認檢修任務為崗內Ⅰ路間隔檢修，確定檢修范圍為崗內Ⅰ路第一套保護裝置（IED1），崗內Ⅰ路第一套合并單元（IED2），崗內Ⅰ路第一套智能終端（IED3），根據IED的狀態及IED之間的連接關系，對所有IED進行構建相關IED狀態-關聯矩陣如圖5所示。

圖5所示的IED狀態-關聯矩陣中IED1～IED3分別表示崗內Ⅰ路間隔內的第一套保護裝置，第一套合并單元和第一套智能終端；IED4表示母線第一套保護裝置，IED5表示母線第一套合并單元，其他表示與崗內Ⅰ路間隔無關聯關系的IED。矩陣對角上元素表示為該IED的狀態，非對角上元素表示兩個IED之間的關聯關系。由矩陣可知，檢修間隔為崗內Ⅰ路間隔，與檢修間隔相關聯的運行IED有母線第一套保護裝置和母線第一套合并單元。

2）提取檢修相關信息

對檢修IED按IED1-IED2-IED3排序。

圖4 一次主接線方式

圖5 IED狀態-關聯矩陣

以IED1為例進行信息提取，在系統的配置數據庫中進行遍歷，得到如下信息，分別見表2和表3。

表2 IED1虛回路信息配置

表3 IED1屏柜信息補充

表2中描述了IED1與其他IED所關聯的二次虛回路信息。表3中描述了IED1的屏柜信息。同理，依次得到IED2和IED3配置信息。

3）規則匹配

操作意見：退出IED1上對IED4的起失靈軟壓板；優先級別值：2000（規則優先級別）+1（IED優先級別）=2001。

匹配結束，執行下一條信息的規則匹配。

其他的信息規則匹配過程，這里就不再贅述。對所有檢修IED的配置信息進行遍歷并進行規則匹配后，得到每條配置信息的操作意見，按照優先級別值按從小到到排列，刪除優先級別值為零的操作意見，最終得到檢修所需的安措票見表4。

表4 崗內Ⅰ路間隔檢修安措票

表4所得為崗內Ⅰ路間隔檢修安措票，該安措票通過防誤校驗確定無錯項或漏項，最后經模擬預演，確定該票為合格票，可進行開票操作。

結論

本文通過分析智能站安全措施票的制定原則，構建典型安措規則庫，解析SCD文件，構建配置數據庫，由安措票自動生成技術完成對檢修IED二次信息的規則匹配，自動生成檢修安措票，最后通過防誤校驗和模擬預演驗證所生成安措票的合理性，必要時經人為干預。

該技術不僅減少了運行人員的勞動強度，同時還減少了因人為因素所產成的工作失誤，為解決人工擬票所帶來的工作量大，易出錯等問題提供了新的解決方案，也為智能變電運維提供了安全可靠的技術支持。