作為電網的重要組成部分，變電站的安全可靠運行對于電網穩(wěn)定、可靠供電具有決定性的意義。隨著電網規(guī)模的不斷擴大和新技術的發(fā)展應用，變電站中的二次設備面臨著大量定期校驗、技改擴建以及臨時消缺的工作。二次安全措施（簡稱二次安措）即通過隔離檢修設備與運行設備，確保檢修作業(yè)不影響帶電設備的正常運行，是二次設備檢修作業(yè)的“生命線”。因此，需要對。它檢修作業(yè)的二次安措進行有效管控，以確保二次安措的正確編制、嚴格審核和及時歸檔。

針對上述要點，國家電網公司制定并發(fā)布了相應的技術原則與指導意見，同時相關單位及行業(yè)內的科研機構開展了相應研究和實踐。

• 有學者以母線保護為例，分析了智能變電站擴建工程中變電站配置文件（substation configuration description, SCD）的管控方案，以提高SCD升級的安全性。
• 有學者借鑒邏輯回路的建模思路，提出了智能變電站二次系統(tǒng)物理回路的建模方法，實現(xiàn)了物理回路和邏輯回路的關聯(lián)，填補了二次光纜和網絡結構的模型配置空白。
• 有學者研究了智能變電站二次安措自動生成技術，并進行了初步現(xiàn)場應用。

但目前的研究的集中在采用采樣值（sampled value, SV）直接采樣、面向通用對象的變電站事件（generic object oriented substation event, GOOSE）直接跳閘的智能變電站的二次安措自動生成方面，且以220kV智能變電站為主要應用對象，缺乏采用常規(guī)電纜采樣、GOOSE直接跳閘模式的500kV智能變電站和500kV常規(guī)變電站的相關研究與實踐，且鮮有科研技術人員關注二次安措全生命周期的管控。

本文梳理并完善檢修作業(yè)二次安措票全過程管控流程，設計并開發(fā)了500kV變電站二次安措移動管控平臺，由后臺軟件自動生成二次安措票，由移動終端完成二次安措票的開具、審核、簽發(fā)、執(zhí)行、恢復、歸檔和查詢等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)二次安措票的在線管控。

其中結合500kV智能變電站實際工程應用中SCD的特點，根據(jù)SCD語義強度對其規(guī)范性進行檢查，建立二次設備信息補充模型及設備軟壓板與虛回路的映射關系，確保二次安措數(shù)據(jù)源的完整性，根據(jù)二次安措執(zhí)行原則來確定二次安措生成策略，從而實現(xiàn)二次安措票的自動生成。

通過建立500kV常規(guī)變電站匯編二次安措票與歷史檢修二次安措票相結合的專家數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)常規(guī)站二次檢修安措票的自動生成。

1 二次檢修安措管控的現(xiàn)狀及問題

1.1 智能變電站的二次安措情況

目前500kV智能變電站存在SV直接采樣、GOOSE直接跳閘和常規(guī)電纜采樣、GOOSE直接跳閘兩種模式?？紤]到合并單元設備的可靠性和運維檢修操作的風險性，江蘇境內新投運的500kV智能變電站均要求采用常規(guī)電纜采樣、GOOSE直接跳閘的設計方式，同時對存在SV采樣的500kV變電站進行改造，取消合并單元，統(tǒng)一采用電纜常規(guī)采樣模式。

由此，使500kV智能變電站的工程應用情況變得較為復雜，甚至有同一變電站內同時存在兩種采樣模式的情況。

無論是何種采樣模式，智能變電站的二次回路均依靠SCD和設備間的光纖連接來實現(xiàn)，其可視化程度低。目前現(xiàn)場檢修作業(yè)二次安措票的編制由檢修人員根據(jù)SCD、軟壓板布置等手動填寫完成，受限于技能水平和工作經驗，容易造成二次安措缺項和漏項，難以保證其準確性。

1.2 常規(guī)變電站的二次安措情況

500kV常規(guī)變電站經歷了30多年的發(fā)展，標準化和規(guī)范化程度日趨完善，但這也使得500kV常規(guī)變電站的二次設備與二次回路設計多樣化，很多站內經歷數(shù)次技改、擴建，國產設備與進口設備混合，“六統(tǒng)一”與“非六統(tǒng)一”設計混合。

特別是很多常規(guī)變電站運行年限久，改造次數(shù)多，導致出現(xiàn)竣工圖紙接線和現(xiàn)場實際接線不一致的嚴重情況，二次檢修人員需進行大量現(xiàn)場核對工作來保證二次安措的準確性，這無疑增加了二次檢修的工作量，同時使現(xiàn)場核對工作的安全風險增大，不利于設備的安全運行。

1.3 二次安措管控情況

二次安措通過隔離檢修設備和運行設備來保證檢修作業(yè)的安全進行，是二次檢修作業(yè)的生命線。二次安措票編制完成后，需要班組長審核簽發(fā)才能現(xiàn)場執(zhí)行，對修改后的二次安措票需要重新履行審核簽發(fā)手續(xù)，在執(zhí)行和恢復過程中需對照二次安措票逐項完成。

目前二次安措票的審批流程在線下完成，在“大檢修”體系下，500kV變電站現(xiàn)場與班組距離較遠，且工作周期較長，導致二次安措票現(xiàn)場修改后反饋不及時需重新審批，使簽發(fā)效率低下，同時對歷史檢修作業(yè)的二次安措票缺乏有效的管理和再利用，無法形成二次安措票的全流程管控。

2 平臺功能的實現(xiàn)

2.1 總體設計方案

1）網絡架構設計

該管控平臺的整體網絡架構如圖1所示。平臺采用B/S網絡架構，包括后臺服務器端、PC端和移動終端，其中將后臺服務器和PC布置在檢修班組，可將移動終端攜帶至檢修現(xiàn)場。PC搭載二次安措自動生成軟件，并通過瀏覽器訪問后臺服務器，主要完成對后臺服務器的數(shù)據(jù)收集和管理，還可通過瀏覽器完成移動端APP角色添加、權限管理、審核流程設計和典型安措票數(shù)據(jù)源的導入。

移動終端通過APP訪問后臺服務器，主要完成二次安措票的開具、編輯、審核流轉和歸檔查詢等功能。數(shù)據(jù)庫主要完成二次安措的日志流程存儲、人員管理信息、歸檔的二次安措票Word版本存儲、匯編票Word版本存儲和典型票數(shù)據(jù)源存儲等。

圖1 整體網絡架構

2）后臺軟件技術方案

將二次安措自動生成軟件布置在PC端，實現(xiàn)二次檢修作業(yè)安措票自動生成及其可視化展示，協(xié)助二次檢修人員對自動生成的二次安措票所涉及的二次回路進行二次審核。二次安措自動生成的技術流程如圖2所示。

圖2 二次安措自動生成的技術流程圖

3）移動端APP架構設計

結合現(xiàn)場實際工作和管控需求，形成如圖3所示的二次安措票在線管控流程，增加安措票修改后的二次審核簽發(fā)環(huán)節(jié)，加強現(xiàn)場人員和班組技術骨干的互動，實時反饋問題并提供專家指導。還增加了現(xiàn)場運維與檢修人員雙確認機制，共同確保二次安措的準確性和可靠性。二次安措自動生成管控平臺以移動端APP的形式布置在移動終端上。

圖3 二次安措票的在線管控流程圖

2.2 智能站二次安措自動生成的關鍵技術

1）SCD規(guī)范性檢查

SCD是智能變電站實現(xiàn)二次安措自動生成的數(shù)據(jù)基礎。由于實際工程應用中，對智能站SCD的修改、配置、下裝等工作仍依賴設備提供商和系統(tǒng)集成商，因此智能站SCD的規(guī)范性難以得到保證，現(xiàn)場工作中也不罕見。為此，需要對SCD進行規(guī)范性檢查（其體系見表1），根據(jù)SCD的語義強度進行逐層檢查。

表1 規(guī)范性檢查體系

2）二次設備信息補充模型

現(xiàn)階段工程應用中的SCD所包含的信息不能滿足二次安措票的需要，缺少硬接點信號、出口硬壓板和光纖端子等信息；對于常規(guī)電纜采樣的保護設備，還缺少交流回路信息。因此，需建立二次設備信息補充擴展模型，完善二次安措票所需的智能變電站物理信息的部分內容，從而使二次安措自動生成數(shù)據(jù)庫滿足生成準確性的要求。二次設備信息補充模型的存儲格式和說明見表2。

表2 二次設備信息補充模型的存儲格式和說明

3）軟壓板與虛回路映射關系

基于SCD建立保護軟壓板與虛回路的映射關系是準確生成二次安措中需投退軟壓板的關鍵。根據(jù)Q/GDW 1396—2012 IEC 61850《工程繼電保護應用模型》規(guī)范，GOOSE發(fā)送軟壓板與發(fā)送虛端子，可以通過ref引用名和實例號對應的方式進行映射；而GOOSE接收軟壓板和SV軟壓板描述則比較模糊，需通過人工進行映射。

在500kV智能站保護中，只有主變保護和母線保護設有GOOSE接收軟壓板，而對于采取電纜常規(guī)采樣的智能站保護，則不存在SV接收軟壓板?？筛鶕?jù)接收虛端子的引用名來區(qū)分SV鏈路和GOOSE鏈路，SV鏈路前綴為SVIN，GOOSE鏈路前綴為GOIN。

（1）GOOSE鏈路與軟壓板的映射關系

保護裝置為發(fā)送端設備，可根據(jù)虛端子描述中的特定字眼來判斷該描述對應的軟壓板類型，同時對應相應的軟壓板數(shù)據(jù)集引用名。因此，對映射關系可根據(jù)虛端子描述進行分類，通過搜索保護裝置軟壓板數(shù)據(jù)集中的引用名即可確定其對應的軟壓板，且保護裝置虛端子和軟壓板的實例號相同。

當線路或斷路器保護為發(fā)送端設備時，軟壓板與數(shù)據(jù)集中引用名的對應關系見表3。當母線保護為發(fā)送端設備時，軟壓板與數(shù)據(jù)集中引用名的對應關系見表4。當變壓器保護為發(fā)送端設備時，軟壓板與數(shù)據(jù)集中引用名的對應關系見表5。

母線或主變保護作為接收設備，再增加啟動失靈接收軟壓板，即在軟壓板數(shù)據(jù)集中尋找相對應的失靈開入軟壓板，由于虛回路和軟壓板信息沒有對應關系，因此需要人工對應，如“高壓1側失靈開入”對應“高壓1側失靈開入軟壓板”。

表3 線路或斷路器保護為發(fā)送端設備時軟壓板與數(shù)據(jù)集中引用名的對應關系

表4 母線保護為發(fā)送端設備時軟壓板與數(shù)據(jù)集中引用名的對應關系

表5 變壓器保護為發(fā)送端設備時軟壓板與數(shù)據(jù)集中引用名的對應關系

母線保護出口至智能終端和邊斷路器保護的跳閘和啟動失靈開出共用跳閘軟壓板，即在軟壓板數(shù)據(jù)集中尋找相對應的跳閘軟壓板。對智能終端不設置GOOSE發(fā)送/接收軟壓板。

（2）SV鏈路與軟壓板的映射關系

SV鏈路與SV接收軟壓板一一對應，即在軟壓板數(shù)據(jù)集中尋找相對應的SV接收軟壓板，由于虛回路和軟壓板信息沒有明確的對應關系，因此需要人工進行映射。

4）二次安措自動生成策略

以檢修設備為中心，根據(jù)二次虛回路搜索確定所有的相鄰設備，同為檢修，即為非隔離回路；一側檢修一側運行，即為安全隔離回路，確定安全隔離邊界，按照二次安措指導原則來確定所需執(zhí)行二次安措的回路。

2.3 常規(guī)站二次安措自動生成的關鍵技術

常規(guī)變電站不同于智能變電站，沒有類似于智能變電站SCD的全站數(shù)據(jù)源，因此常規(guī)變電站二次安措自動生成技術基于專家?guī)鞂崿F(xiàn)：①首先編制本地區(qū)500kV常規(guī)變電站內各類型保護設備（線路保護、主變保護、開關保護、母差保護等）在消缺、校驗、技改等不同檢修模式下的二次安措票模板，并進行匯編整合；②收集本地區(qū)500kV常規(guī)變電站歷史檢修作業(yè)的二次安措票，按設備類型和檢修作業(yè)類型進行兩級分類歸檔，通過匯編票和歷史票的組合形成完備的常規(guī)站二次安措票專家?guī)臁?/p>

從后期維護管理的便捷性、所存儲的信息量、層次關系表達上來考慮采用可擴充標注語言（extensible makeup language, XML）文件存儲的方式。層級關系上參照變電站二次安措票Word的格式進行設計。層級主要分為以下幾層：工作內容層、屏柜安措內容層、基本信息子層、二次安措步驟子層、二次設備狀態(tài)子層、停電范圍子層和回路分析子層，見表6。

鑒于歷史原因，運行年限較長的500kV常規(guī)變電站設計各具特點，為此在專家?guī)熘屑尤肓税踩L險提示模塊（例如線路保護出口至安穩(wěn)裝置、開關保護與母差保護共用電流互感器繞組等），以便軟件在調用專家?guī)靸鹊亩伟泊肫焙?，檢修人員能夠有針對性地對其進行二次審核，繼而形成準確的二次安措票。

2.4 二次安措全流程管控技術

根據(jù)二次安措在線管控流程，可將移動端APP的功能分為9個模塊，即待辦事項、已辦事項、安措開具、安措編輯、安措實施、安措歸檔、歸檔查詢、匯編查詢和工作任務。根據(jù)二次安措管控要求，班組長、工作負責人、二次安措簽發(fā)人、工作班成員具備不同權限，以實現(xiàn)二次安措的安全管控。移動端APP中不同檢修作業(yè)角色的權限分配如圖4所示。

表6 常規(guī)站層級關系存儲格式和說明

圖4 移動端APP中不同檢修作業(yè)角色的權限分配

1）待辦事項模塊

在待辦事項中，安措簽發(fā)人可查看審核工作負責人提交的二次安措票，具有通過、駁回權限。審核完成后的簽字確認會流轉至工作負責人的待辦事項中，同時進入本人已辦事項。工作負責人可以查看二次安措的審核狀態(tài)：若通過，則確認后可進入安措實施階段；若被駁回，則需進入安措編輯模塊進行修改，并再次履行審核手續(xù)。

2）已辦事項模塊

該模塊向包括工作班成員在內的所有人員開放，可由此模塊查看不同檢修作業(yè)任務的二次安措票，不支持編輯修改。

3）安措開具模塊

安措開具模塊只向工作負責人開放，移動端APP根據(jù)具體的檢修作業(yè)任務向后臺服務器發(fā)送二次安措票生成請求，服務器端根據(jù)上述信息，由軟件自動生成二次安措票，并返回至移動端APP。

4）安措編輯模塊

自動生成的二次安措支持二次編輯，可根據(jù)實際情況修改安措內容以及安措執(zhí)行順序，記錄一次設備停電范圍以及安全隔離回路分析。二次安措編制完成后，經現(xiàn)場勘查核對并簽字確認后由工作負責人發(fā)送給簽發(fā)人進行審核簽發(fā)。由簽發(fā)人駁回的二次安措也需要工作負責人在編輯模塊中進行修改。

5）安措實施模塊

安措實施模塊包含安措執(zhí)行與恢復兩階段，執(zhí)行時，由檢修人員記錄二次設備的狀態(tài)，包括壓板位置、切換把手位置、空開位置、定值區(qū)、端子狀態(tài)以及告警信號，與運維人員共同簽字確認。具備順序引導功能，執(zhí)行一步確認一步，若出現(xiàn)順序錯誤或漏項，或未對所有涉及屏柜執(zhí)行二次安措，則無法完成確認?；謴投伟泊霑r，順序相反，同時需將保護裝置狀態(tài)恢復至初始狀態(tài)，與運維人員共同完成簽字確認。

6）安措歸檔模塊

歸檔前，移動端APP將本次檢修作業(yè)二次安措內容轉換成Word格式展示，更加直觀地對本次檢修的所有二次安措票進行檢查；檢查無誤后，可將本次檢修的安措票上傳至服務器端進行歸檔處理。歸檔完畢后，可切換至歸檔票查詢界面查看歸檔是否完成。

7）歸檔票查詢模塊

支持對已歸檔的各個變電站歷史檢修作業(yè)二次安措票的下載查看（Word格式）。

8）匯編票查詢模塊

支持對本地區(qū)編制的500kV常規(guī)站及智能站匯編票的下載查看（Word格式）。

9）工作任務模塊

支持班組長導入編輯工作計劃（Excel格式），將每月的工作任務下發(fā)至相關負責人；相關負責人在此模塊可以查看各自的工作任務。

3 工程應用

該500kV變電站二次安措移動管控平臺在江蘇500kV鐘吾變保護首檢和500kV任莊變開關保護更換工程中得到了實際應用。針對實際作業(yè)項目，自動生成二次安措票，在移動端APP上完成了二次安措票的審核簽發(fā)流程以及歸檔，分別如圖5和圖6所示。

圖5 自動生成軟件的實際效果

圖6 移動端APP的實際效果

現(xiàn)場實際應用表明，智能變電站二次安措票自動生成準確性高，常規(guī)變電站自動生成的二次安措票極大減輕了檢修人員的工作量，同時對二次安措的執(zhí)行與恢復起到了引導與監(jiān)護的作用，提高了作業(yè)的規(guī)范性。實際檢修作業(yè)的二次安措票如圖7所示。

圖7 實際檢修作業(yè)的二次安措票

二次檢修人員利用在線管控平臺完成了二次安措的審核簽發(fā)流轉，實現(xiàn)了對二次安措票的全流程管控。隨著歸檔的二次安措票數(shù)量的不斷增加，該管控平臺的專家指導功效將在未來的檢修作業(yè)中愈發(fā)突顯。

4 思考與討論

1）500kV智能變電站二次安措自動生成技術的準確性取決于該站SCD的規(guī)范性以及二次設備補充信息的準確性。隨著江蘇主干網架的快速發(fā)展以及二次設備規(guī)范化和標準化程度越來越高，500kV智能變電站面臨的技改和擴建工程量會迅速增長，將導致智能站SCD頻繁被改動，電纜常規(guī)采樣、保護裝置就地化的發(fā)展趨勢也使得智能變電站技術周期進一步縮短，因此，對智能站SCD需根據(jù)工程實際進行有效管控，同時對二次設備信息補充模型也需要及時維護，以確保二次安措自動生成數(shù)據(jù)源的準確性。

由于目前二次安措在線校核受限于現(xiàn)場安全管控的要求，不具備實際應用的條件，因此，在現(xiàn)場實際工作中對于自動生成的二次安措票，仍然建議由專業(yè)人員進行二次審核，以滿足現(xiàn)場安全的需求。

2）常規(guī)變電站缺乏類似于智能變電站SCD這樣的數(shù)據(jù)源，受此限制500kV常規(guī)變電站二次安措自動生成技術依賴于專家匯編票和歷史檢修安措票，因此自動生成的二次安措票的即用性有待提升，借鑒智能站二次設備信息補充模型的思想，后期可對常規(guī)站二次圖紙進行數(shù)字化整理，從而提高其自動生成的完整性。

3）500kV變電站設計建設規(guī)范化程度的提升，有利于針對各項檢修任務制定標準化的作業(yè)流程。運檢智能化在工程應用中的可行性會進一步提高，移動互聯(lián)網、大數(shù)據(jù)以及云計算技術的發(fā)展為運檢智能化提供了可靠的技術支撐。以移動智能終端為載體，可滿足更多運維檢修作業(yè)現(xiàn)場的實際需求，例如運維人員日常巡檢測溫、檢修人員現(xiàn)場作業(yè)和遠程指導等。

5 結論

本文設計并開發(fā)了500kV變電站二次安措移動管控平臺，集成了500kV智能變電站和常規(guī)變電站二次安措票的自動生成、審核、簽發(fā)、執(zhí)行、恢復、歸檔、查詢等功能，實現(xiàn)了二次安措票的在線管控，解決了500kV變電站檢修作業(yè)二次安措票編制難度高、風險大的問題。

現(xiàn)場應用表明，該管控平臺可減少檢修人員的工作量，提高二次安措票編制、審核及簽發(fā)效率，進一步規(guī)范檢修人員的作業(yè)習慣，提高現(xiàn)場工作效率，降低電網運行安全風險。該500kV變電站二次安措移動管控平臺的開發(fā)與應用為提高運檢智能化積累了現(xiàn)場實踐經驗。