隨著我國智能電網(wǎng)的飛速發(fā)展，越來越多的智能變電站開始并網(wǎng)運行。智能變電站的二次設(shè)備在經(jīng)過長時間帶負(fù)荷運行后，設(shè)備固有缺陷可能在某個階段集中暴發(fā)，由于變電站人員配備長期不足，所以變電站檢修工作矛盾越發(fā)凸顯。

檢修人員在現(xiàn)場執(zhí)行安措和安全出口過程中人工校核工作繁重且易出錯。首先，在保護(hù)設(shè)備定檢之前，需要逐項核對定值、壓板狀態(tài)、光纖鏈路狀態(tài)等信息；其次，在執(zhí)行完安措后恢復(fù)初始狀態(tài)時，還需要逐項核對定值、壓板狀態(tài)、光纖鏈路狀態(tài)等信息并依次恢復(fù)初始狀態(tài)。另外，不同的人員進(jìn)行現(xiàn)場作業(yè)，可能導(dǎo)致二次回路存在不確定性，因此需要頻繁校核二次回路及出口信息。

目前，國內(nèi)針對安措本身校核的研究文獻(xiàn)較多，但鮮有涉及安措初始狀態(tài)校核和整組出口校核方面的內(nèi)容。針對上述存在的不足和不完善之處，本文提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)信息交互的智能變電站安措初始狀態(tài)和出口校驗方法。

該方法通過研究常用二次安全策略隔離機(jī)制，利用制造報文規(guī)范（manufacturing message specification, MMS）網(wǎng)絡(luò)采集二次設(shè)備的定值、壓板狀態(tài)、鏈路狀態(tài)，同時配合現(xiàn)場過程層（generic object oriented substation event, GOOSE）、鏈路狀態(tài)信息采樣值（sampled value, SV）完成對裝置和回路狀態(tài)信息的自動判別和準(zhǔn)確顯示，結(jié)合安措票的自動生成和校核，最終實現(xiàn)二次設(shè)備安措初始狀態(tài)和安全出口狀態(tài)的精準(zhǔn)校核。

1 二次安全策略隔離機(jī)制

在二次設(shè)備檢修作業(yè)之前，需要通過安全措施隔離檢修作業(yè)對正常運行設(shè)備進(jìn)行采樣、跳閘（包括遠(yuǎn)跳）、合閘、起失靈等信號的干擾，并確保執(zhí)行安全措施本身不影響二次設(shè)備正常運行。圖1為智能變電站二次設(shè)備信號鏈路的典型連接關(guān)系邏輯框圖。圖中清楚反映出保護(hù)與智能終端、保護(hù)與合并單元或保護(hù)與合智一體、保護(hù)與其他保護(hù)之間的信號鏈路邏輯關(guān)系。

針對這種典型信號鏈路的二次設(shè)備進(jìn)行檢修作業(yè)，常用的隔離機(jī)制包括軟壓板機(jī)制、檢修機(jī)制、光纖機(jī)制、出口硬壓板機(jī)制。下面將對這幾種隔離機(jī)制的特征進(jìn)行詳細(xì)介紹。

圖1 典型連接關(guān)系邏輯框圖

1.1 軟壓板機(jī)制

保護(hù)中的軟壓板主要包括GOOSE接收和發(fā)送壓板、SV接收壓板、功能壓板，其中GOOSE/SV壓板和保護(hù)與其他設(shè)備的通信相關(guān)。具體作用說明如下：

• 1）當(dāng)退出保護(hù)GOOSE發(fā)送軟壓板時，保護(hù)不向其他IED設(shè)備發(fā)送GOOSE變位信息。
• 2）當(dāng)退出保護(hù)GOOSE接收軟壓板時，保護(hù)不處理其他IED設(shè)備發(fā)來的GOOSE變位信息。
• 3）當(dāng)退出保護(hù)SV接收軟壓板時，保護(hù)不接收合并單元或合智一體發(fā)送的采樣值信息。

1.2 檢修機(jī)制

智能變電站二次設(shè)備的檢修機(jī)制有別于傳統(tǒng)二次設(shè)備。首先，檢修狀態(tài)的間隔層裝置將帶檢修標(biāo)志的MMS報文上送站控層監(jiān)控系統(tǒng)；其次，檢修狀態(tài)的過程層裝置僅對品質(zhì)為TEST的GOOSE、SV報文進(jìn)行處理，對其他報文不進(jìn)行任何邏輯處理。其中，當(dāng)采用SV級聯(lián)時，檢修狀態(tài)的間隔合并單元會接收母線合并單元的SV報文獲取電壓。

1.3 光纖機(jī)制

智能變電站過程層裝置之間網(wǎng)絡(luò)報文信息通過光纖傳輸，斷開裝置間的光纖鏈路，可以有效隔離檢修裝置與運行裝置間信號的傳輸。

1.4 出口硬壓板機(jī)制

智能變電站的出口硬壓板處于智能終端和斷路器之間的電氣回路中，由智能終端控制，可作為明顯的斷開點。當(dāng)智能終端出口硬壓板退出回路時，出口硬壓板兩端的二次回路被可靠斷開。

2 校驗方法研究

現(xiàn)場設(shè)備定檢有一套完整的操作流程：

• ①在執(zhí)行安措之前，先從站控層和過程層網(wǎng)絡(luò)獲取并保存定檢間隔的壓板、定值信息，并生成模板；
• ②根據(jù)定檢環(huán)境（一次設(shè)備是否停電、是否支持插拔光纖、是否出口聯(lián)動）以及二次安全策略隔離機(jī)制，生成相應(yīng)安措票；
• ③根據(jù)安措票校核安措執(zhí)行過程，并在執(zhí)行過程中校驗整組安全出口；
• ④在定檢完成后，將實時壓板、定值與保存的模板進(jìn)行比對，校核與初始狀態(tài)不一致項；
• ⑤根據(jù)校核結(jié)果逐項恢復(fù)至初始狀態(tài)，并執(zhí)行下一步安措。

2.1 安措初始狀態(tài)校核

安措初始狀態(tài)校核的意義在于，提醒檢修人員當(dāng)前二次設(shè)備狀態(tài)不符合執(zhí)行安措的條件，以及提示安措執(zhí)行結(jié)束后需要恢復(fù)的二次設(shè)備狀態(tài)。安措初始狀態(tài)校核能保證安全措施嚴(yán)格按照操作順序執(zhí)行，從而降低誤操作的概率。

根據(jù)變電站配置文件（substation configuration discription, SCD），建立可視化的圖形展示文件，將數(shù)據(jù)采集單元采集的信息與變電站圖形文件進(jìn)行關(guān)聯(lián)，獲取變電站安全措施初始狀態(tài)，對安全措施票接收及解析單元獲得的安全措施票進(jìn)行初始狀態(tài)校核。安措狀態(tài)校核流程如圖2所示。

圖2 安措初態(tài)校核流程

保護(hù)和測控裝置進(jìn)行安措初始狀態(tài)校核：首先通過站控層網(wǎng)絡(luò)獲取設(shè)備MMS模型，然后從模型中相關(guān)數(shù)據(jù)集獲取裝置壓板狀態(tài)和定值信息。合并單元和智能終端進(jìn)行安措初始狀態(tài)校核：首先通過過程層網(wǎng)絡(luò)獲取GOOSE報文，然后從報文相應(yīng)控制塊中取對應(yīng)壓板通道狀態(tài)。

各設(shè)備類別對應(yīng)的檢測條目如下：

• 1）保護(hù)裝置：檢修硬壓板（dsRelayDin）、功能軟壓板、GOOSE發(fā)送軟壓板、GOOSE接收軟壓板、SV接收軟壓板（dsRelayEna）、定值（dsSetting）、通信狀態(tài)（dsCommstate）。
• 2）測控裝置：檢修硬壓板（dsDin）、檢同期軟壓板、檢無壓軟壓板、不檢定軟壓板（dsRelayEna）、通信狀態(tài)（dsCommstate）。
• 3）合并單元：檢修硬壓板。
• 4）智能終端：檢修硬壓板（只適用于停電檢驗）、就地/遠(yuǎn)方壓板。

當(dāng)進(jìn)行安措初態(tài)校核時，首先將獲取到的各個設(shè)備壓板、定值通道信息保存作為模板；接著在現(xiàn)場檢修任務(wù)完成后或新的檢修任務(wù)開始前，通過同樣的操作校核通信狀態(tài)，獲取設(shè)備實時的壓板、定值狀態(tài)；最后與模板進(jìn)行比對校驗，得到狀態(tài)不一致信息，并逐項恢復(fù)，確保執(zhí)行安措條件或安全運行環(huán)境正確。

2.2 安措票生成與校核

本文基于二次安全策略隔離機(jī)制，綜合是否一次設(shè)備停電、是否支持插拔光纖、是否出口聯(lián)動的條件，設(shè)計出了一套自動生成安措票規(guī)則。

以線路保護(hù)裝置定檢不帶開關(guān)傳動為例，安措票生成和校核邏輯如下所述。

1）線路保護(hù)與關(guān)聯(lián)的其他保護(hù)之間

退出其他保護(hù)的GOOSE輸入壓板（例如母線保護(hù)的GOOSE輸入壓板）。若無軟壓板且支持拔光纖模式，則拔線路保護(hù)至其他保護(hù)光纖；若無軟壓板且不支持拔光纖模式，且關(guān)聯(lián)的其他保護(hù)為縱聯(lián)保護(hù)，則退本線路保護(hù)的縱聯(lián)保護(hù)功能壓板，關(guān)聯(lián)的對側(cè)縱聯(lián)保護(hù)執(zhí)行跳閘改信號操作，并退對側(cè)縱聯(lián)保護(hù)的功能軟壓板；若無軟壓板，且不支持拔光纖模式，且其他關(guān)聯(lián)保護(hù)不是縱聯(lián)保護(hù)，則關(guān)聯(lián)保護(hù)陪停。

退出線路保護(hù)對其他保護(hù)的GOOSE輸出壓板。若其他保護(hù)為縱聯(lián)保護(hù)，則退本線路保護(hù)的縱聯(lián)保護(hù)功能壓板，執(zhí)行對側(cè)縱聯(lián)保護(hù)跳閘改信號，并退對側(cè)縱聯(lián)保護(hù)功能軟壓板。

對于關(guān)聯(lián)保護(hù)的陪停措施，不僅需要退出待陪停保護(hù)對除本線路保護(hù)外的所有其他關(guān)聯(lián)IED的GOOSE輸出壓板，還要退出與待陪停保護(hù)關(guān)聯(lián)的其他保護(hù)的GOOSE輸入壓板。具體情況分類如下：

（1）與待陪停保護(hù)關(guān)聯(lián)的IED為保護(hù)時。分別退出待陪停保護(hù)與此保護(hù)的GOOSE輸入輸出壓板。若此保護(hù)無GOOSE輸入壓板，且待陪停保護(hù)無對應(yīng)GOOSE輸出壓板時：支持拔光纖的情況下，則拔掉此虛連接光纖；不支持拔光纖的情況下，則提示告警“輸入輸出壓板缺失”。

（2）與待陪停保護(hù)關(guān)聯(lián)的IED為智能終端或合智一體時。若待陪停母線保護(hù)和本線路保護(hù)關(guān)聯(lián)的是同一個智能終端，則處理方式與本線路保護(hù)一致。若待陪停母線保護(hù)和本線路保護(hù)關(guān)聯(lián)的不是同一個智能終端：陪停母線保護(hù)有對此關(guān)聯(lián)智能終端的GOOSE輸出壓板，則退出此壓板；沒有GOOSE輸出壓板且支持拔光纖的情況下，則拔掉此虛連接光纖，不支持拔光纖的情況下，則退出關(guān)聯(lián)智能終端或合智一體的跳閘出口硬壓板。

2）線路保護(hù)與關(guān)聯(lián)的智能終端之間

退出本線路保護(hù)對智能終端的GOOSE輸出軟壓板。若支持拔光纖，則拔掉保護(hù)至智能終端的GOOSE光纖；若不支持拔光纖，則退出智能終端的跳閘出口硬壓板。

3）線路保護(hù)與關(guān)聯(lián)的合并單元之間

無需處理。

4）線路保護(hù)與關(guān)聯(lián)的合智一體之間

退出本線路保護(hù)對合智一體的GOOSE輸出軟壓板。若支持拔光纖，則拔掉保護(hù)至合智一體的GOOSE光纖；若不支持拔光纖，則退出合智一體的跳閘出口硬壓板。

2.3 安全出口校驗

在停電檢驗過程中，因不同專業(yè)人員之間交叉作業(yè)會導(dǎo)致無法順利進(jìn)行整組試驗或遙控出口，因此需要頻繁校核二次回路及出口信息。為了防止這種現(xiàn)象，需要實時在線校驗安全出口是否滿足要求。具體校驗內(nèi)容如下。

1）綜自人員校驗（遙控、遙信、遙測），邏輯方程如下：

（1）后臺：遙控安全出口=“測控、合并單元和智能終端三者檢修狀態(tài)一致”∩“智能終端遙控出口硬壓板投入”∩“測控裝置遠(yuǎn)方硬壓板投入”∩“智能終端開關(guān)就地/遠(yuǎn)方把手切換至遠(yuǎn)方”∩“測控裝置投入軟壓板（若有，則投入SV接收軟壓板∩檢同期）”∩“光纖鏈路無異常”。

（2）遠(yuǎn)動：遙控安全出口=“測控、合并單元和智能終端三者檢修狀態(tài)一致”∩“智能終端遙控出口硬壓板投入”∩“測控裝置遠(yuǎn)方硬壓板投入”∩“智能終端開關(guān)就地/遠(yuǎn)方把手切換至遠(yuǎn)方”∩“測控裝置投入軟壓板（若有，則投入SV接收軟壓板∩（檢同期∪檢無壓∪不檢定））”∩“光纖鏈路無異常”。

2）保護(hù)人員校驗，邏輯方程分以下具體幾種情況：

• （1）不帶合并單元整組安全出口=“保護(hù)和智能終端檢修狀態(tài)一致”∩“保護(hù)裝置GOOSE發(fā)送軟壓板”∩“智能終端出口硬壓板”∩“光纖鏈路無異常”。
• （2）帶合并單元整組安全出口=“保護(hù)和智能終端檢修狀態(tài)一致”∩“保護(hù)裝置GOOSE發(fā)送軟壓板”∩“保護(hù)裝置SV接收軟壓板”∩“智能終端出口硬壓板”∩“光纖鏈路無異常”。
• （3）主變/線路保護(hù)起失靈出口=“主變/線路保護(hù)、母差及失靈保護(hù)檢修一致性”∩“主變/線路保護(hù)起失靈發(fā)送軟壓板投入”∩“母差及失靈保護(hù)失靈接收軟壓板投入”∩“光纖鏈路無異常”。
• （4）失靈保護(hù)聯(lián)跳主變出口=“母差保護(hù)和主變保護(hù)檢修一致性”∩“母差保護(hù)發(fā)送主變聯(lián)跳軟壓板”∩“主變保護(hù)失靈聯(lián)跳GOOSE接收軟壓板”∩“光纖鏈路無異常”。
• （5）線路保護(hù)遠(yuǎn)方跳閘出口=“母差及失靈保護(hù)、線路保護(hù)檢修一致性”∩“線路保護(hù)遠(yuǎn)方跳閘軟壓板投入”∩“光纖鏈路無異常”。

在校驗安全出口條件時，通過MMS、SV、GOOSE報文獲取保護(hù)、測控、合并單元、智能終端的軟硬壓板、開關(guān)把手、通信鏈路等狀態(tài)信息。所有信號狀態(tài)若滿足上述出口規(guī)則，則表示開關(guān)可正常出口，當(dāng)有條件不滿足時，校核出的不滿足項即可指示出口失敗原因。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

根據(jù)上述研究成果，本文設(shè)計了一種基于網(wǎng)絡(luò)的智能變電站安措初始狀態(tài)和出口校驗方法，結(jié)合安措票自動生成和校核開發(fā)了一套校驗程序，并對該方法進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用。

在福建省某220kV變電站中，采用這套現(xiàn)場校驗方法進(jìn)行了現(xiàn)場校驗。現(xiàn)場檢修流程如圖3所示。

圖3 變電站現(xiàn)場檢修流程

用一根網(wǎng)線將校驗裝置連接至全站站控層交換機(jī)，用于采集所有保護(hù)和測控的MMS信息；3根光纜分別連接至220kV過程層A網(wǎng)、220kV過程層B網(wǎng)、110kV過程層網(wǎng)，用于采集過程層所有的SV、GOOSE。現(xiàn)場接線方式示意如圖4所示。

圖4 現(xiàn)場接線方式示意圖

在安措操作之前，先與預(yù)先保存的狀態(tài)進(jìn)行比對，初態(tài)校核（如圖5所示），包括軟硬壓板、保護(hù)定值等，有效地檢查出了不符合安措操作要求的狀態(tài)。現(xiàn)場校核發(fā)現(xiàn)一條110kV線路定值沒有恢復(fù)初態(tài)，通過校驗結(jié)果及時發(fā)現(xiàn)了遺漏的地方，避免了對后續(xù)安措的執(zhí)行造成影響。

圖5 初態(tài)校核

在對一條220kV線路帶開關(guān)整組進(jìn)行實驗之前，先進(jìn)行了出口條件校驗，包括裝置檢修狀態(tài)、保護(hù)GOOSE出口壓板、SV接收壓板、智能終端出口硬壓板等信息狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)GOOSE跳閘出口壓板未投入，有效檢測出是否滿足出口條件，如圖6所示。

圖6 出口條件校核

以上現(xiàn)場實際校驗過程，驗證了該安措初始狀態(tài)和安全出口校驗方法的可行性，證實其具有良好的實際效果和推廣意義。可將該校驗方法廣泛應(yīng)用于智能變電站運維檢修、現(xiàn)場消缺、送電調(diào)試、驗收、繼電保護(hù)調(diào)試全景信息平臺運維檢修和調(diào)試培訓(xùn)等多種場合。

4 結(jié)論

針對傳統(tǒng)安措校驗手段在智能變電站實施安措和安措恢復(fù)過程中存在的復(fù)雜性和不確定性，本文設(shè)計了一種智能變電站安措初始狀態(tài)和安全出口校驗方法，提出了基于站控層和過程層信息的校驗流程，并開發(fā)了具有上述技術(shù)特點的現(xiàn)場校驗程序，結(jié)合基于二次安全策略隔離機(jī)制的安措票自動生成和校驗，提高了現(xiàn)場校驗的效率和可靠性。

本文研究的智能變電站現(xiàn)場校驗方法提升了現(xiàn)有安措校驗技術(shù)水平，對加快現(xiàn)場實施定檢、安措和安措恢復(fù)工作具有一定的促進(jìn)作用。