智能變電站采用先進(jìn)、可靠、環(huán)保的智能設(shè)備，在IEC 61850通信規(guī)范基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化，改變了以往傳統(tǒng)變電站采集、保護(hù)、出口由單一裝置實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)狀，而由繼電保護(hù)、合并單元、智能終端等自動(dòng)裝置連接組成的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展，對(duì)電力需求越來越大，“十三五”期末預(yù)計(jì)新建智能變電站將達(dá)到8000座，我國(guó)已成為智能變電站投運(yùn)數(shù)量最多的國(guó)家。二次檢修安全措施作為應(yīng)對(duì)智能變電站投運(yùn)后消缺、檢修、升級(jí)及改擴(kuò)建等現(xiàn)場(chǎng)工作的技術(shù)保障，對(duì)確保智能變電站人身和設(shè)備安全及電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行具有重要意義。

目前在智能變電站二次安措方面已有較多的研究。在安措票自動(dòng)生成方面，基于變電站配置描述（substation configuration discription, SCD）對(duì)象模型、典型繼電保護(hù)語義、形式化描述機(jī)制、專家系統(tǒng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了安措票的自動(dòng)生成，大幅提高安措票編制的效率和正確性。

在安措票閉環(huán)管理方面，基于移動(dòng)作業(yè)終端，建立一套完整的二次安措信息化管理系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)安措信息的全過程收集及無紙化辦公，實(shí)現(xiàn)了安措票的全生命周期管理。在二次安措具體實(shí)施方面，提出了二次安措的一般性原則，并分析了典型檢修狀態(tài)以及非典型檢修狀態(tài)下的具體實(shí)施細(xì)節(jié)。

在安措工作管理方面，提出了一套基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的二次安措確認(rèn)系統(tǒng)，使試驗(yàn)人員嚴(yán)格按照流程執(zhí)行安措工作，保證了安措工作的安全、正確執(zhí)行。在二次安措離線校核方面，主要研究安措票的校核，檢驗(yàn)該操作是否會(huì)造成保護(hù)的誤閉鎖或誤動(dòng)作。在二次安措在線監(jiān)視校核方面，主要實(shí)現(xiàn)軟壓板的監(jiān)視和遙控防誤閉鎖。

以上幾個(gè)方面研究多是相互獨(dú)立開展，并沒有融合貫通構(gòu)成完整的二次安措系統(tǒng)，且在線監(jiān)視和校核僅僅是對(duì)可從站控層網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時(shí)采集的部分信息簡(jiǎn)單監(jiān)視，例如軟壓板、檢修壓板等，無法實(shí)現(xiàn)包括空開、出口硬壓板、電壓/電流互感器端子連片等在內(nèi)的所有相關(guān)信息全覆蓋、全流程監(jiān)視和校核。

針對(duì)上述問題，本文開發(fā)出一套基于智能變電站站控層網(wǎng)絡(luò)的二次安措在線監(jiān)視和校核系統(tǒng)，由安措配置自動(dòng)出票管理軟件、二次安措服務(wù)器和離線終端構(gòu)成。安措配置自動(dòng)出票管理軟件實(shí)現(xiàn)手動(dòng)圖形開票或者安措票自動(dòng)生成，以及安措票的全生命周期管理功能。二次安措服務(wù)器和離線終端配合實(shí)現(xiàn)安措執(zhí)行過程中所有安措狀態(tài)信息的在線監(jiān)視與校核、故障定位和告警等功能。輔助檢修人員開展二次安措工作，提高工作的正確性和安全性。

1 二次安措相關(guān)狀態(tài)采集方法

1.1 直接監(jiān)視的狀態(tài)

直接監(jiān)視的狀態(tài)包括各個(gè)智能電力設(shè)備（intel- ligent electronic device, IED）的軟壓板和檢修硬壓板。合并單元和智能終端的檢修硬壓板通過測(cè)控裝置采集上送。二次安措服務(wù)器接入站控層網(wǎng)絡(luò)，解析制造報(bào)文規(guī)范（manufacturing message specification, MMS）文件，可實(shí)時(shí)獲取此類信號(hào)狀態(tài)及其變化信息。

1.2 間接監(jiān)視的狀態(tài)

間接監(jiān)視的狀態(tài)主要指IED的光纖連接狀況，無相應(yīng)遙信進(jìn)行直接監(jiān)視，但可通過IED發(fā)出的鏈路中斷信號(hào)進(jìn)行間接監(jiān)視。二次安措服務(wù)器實(shí)時(shí)采集MMS網(wǎng)絡(luò)中的鏈路告警等信息，告警定位功能自動(dòng)分析出光纖鏈路故障點(diǎn)，進(jìn)而得到安措執(zhí)行過程中的光纖拔插情況。

1.3 無法實(shí)時(shí)監(jiān)視的狀態(tài)

無法實(shí)時(shí)監(jiān)視的狀態(tài)包括空氣開關(guān)、出口硬壓板、電壓/電流互感器端子連片等狀態(tài)。對(duì)于此類安措狀態(tài)信息，無法通過MMS網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)視，因此在安措執(zhí)行過程中，由監(jiān)護(hù)人在離線終端上確認(rèn)每一步的操作信息及狀態(tài)，最后通過離線終端回傳的方式發(fā)送給二次安措服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)信號(hào)狀態(tài)的采集。

2 方案設(shè)計(jì)及軟件實(shí)現(xiàn)

對(duì)于安措票生成及管理、安措實(shí)施及管理，已有文獻(xiàn)論述，此處不再贅述。本文重點(diǎn)討論安措在線監(jiān)視和安措在線校核等系統(tǒng)難點(diǎn)。

2.1 整體設(shè)計(jì)流程

整體設(shè)計(jì)方案流程如圖1所示。

圖1 整體設(shè)計(jì)流程

1）在檢修班組電腦上安裝安措配置自動(dòng)出票管理軟件，導(dǎo)入終版SCD和安措補(bǔ)充模型文件，解析并獲取IED之間的邏輯回路關(guān)系以及全站二次安措的對(duì)象信息。

2）用戶通過圖形化界面選定檢修設(shè)備，經(jīng)過自動(dòng)生成安措規(guī)則計(jì)算，同時(shí)依據(jù)當(dāng)?shù)氐陌泊肫蹦０甯袷剑詣?dòng)生成Word版安措票和XML版電子安措票。其中電子安措票內(nèi)容包括檢修域、影響域設(shè)備、詳細(xì)的安措執(zhí)行步驟及期望值、操作對(duì)象的引用名等信息。

3）用戶也可使用軟件圖形開票功能，自主開票，生成Word格式的安措票和XML格式的電子安措票。

4）將電子安措票分別導(dǎo)入離線終端和二次安措服務(wù)器，終端和服務(wù)器解析電子安措票，獲取到操作步驟、期望值等信息。

5）二次安措服務(wù)器通過MMS服務(wù)進(jìn)程，實(shí)時(shí)從站控層網(wǎng)絡(luò)獲取二次安措相關(guān)狀態(tài)信息，以圖形可視化的方式實(shí)時(shí)更新，對(duì)安措操作進(jìn)行在線監(jiān)視和校核，發(fā)現(xiàn)異常，告警提示。

6）安措執(zhí)行過程中，監(jiān)護(hù)人在離線終端上對(duì)每一步的操作內(nèi)容進(jìn)行確認(rèn)，包括操作內(nèi)容和對(duì)象狀態(tài)等，離線終端對(duì)操作步驟進(jìn)行離線校核。

7）操作完畢，將離線終端記錄的操作信息和對(duì)象安措狀態(tài)回傳到二次安措服務(wù)器，更新無法實(shí)時(shí)監(jiān)視的安措相關(guān)狀態(tài)信息，例如出口硬壓板、空開、電流/電壓互感器端子排連片等。

8）二次安措服務(wù)器圖形化界面上實(shí)時(shí)更新回傳的狀態(tài)信息，最終將安措票、監(jiān)視到的各種報(bào)文、校核結(jié)果等內(nèi)容歸檔入歷史庫，并提供查詢接口，可按安措票號(hào)、起止時(shí)間、設(shè)備過濾等查詢條件進(jìn)行檢索。

2.2 安措在線監(jiān)視軟件架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)

1）安措在線監(jiān)視軟件架構(gòu)

安措在線監(jiān)視軟件基于Linux系統(tǒng)研發(fā)，采用Qt語言實(shí)現(xiàn)軟件平臺(tái)，開發(fā)出配置庫、實(shí)時(shí)庫和歷史庫功能模塊，用戶通過該軟件，可方便查看二次安措所有對(duì)象的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息、告警報(bào)文信息、歷史檢索信息等內(nèi)容。

2）安措在線監(jiān)視軟件實(shí)現(xiàn)

圖2所示為安措在線監(jiān)視軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖。

二次安措服務(wù)器接入MMS網(wǎng)，通過MMS服務(wù)與站內(nèi)IED連接，讀取裝置實(shí)時(shí)上送的各種安措狀態(tài)信息。通過離線終端讀取無法實(shí)時(shí)監(jiān)視的安措狀態(tài)信息，通過報(bào)文以及圖形化界面實(shí)時(shí)更新顯示，最終把結(jié)果存入歷史庫歸檔。

圖2 安措在線監(jiān)視軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

2.3 安措在線校核軟件架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)

1）安措在線校核軟件架構(gòu)

安措在線校核軟件同樣基于Linux系統(tǒng)研發(fā)，采用Qt語言實(shí)現(xiàn)軟件平臺(tái)，通過移植MMS 應(yīng)用、XML解析功能和圖形可視化功能，用戶可方便獲取判定結(jié)果。

2）安措在線校核軟件實(shí)現(xiàn)

圖3所示為安措在線校核軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖。

圖3 安措在線校核軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

用戶導(dǎo)入電子安措票，程序根據(jù)電子安措票解析出安措執(zhí)行步驟及期望結(jié)果，同時(shí)通過MMS 網(wǎng)讀取以及離線終端回傳的方式，獲取當(dāng)前安措執(zhí)行狀態(tài)，再根據(jù)期望結(jié)果進(jìn)行判定，最后通過可視化表格界面展示在線校核結(jié)果。

3 安措在線監(jiān)視技術(shù)

3.1 關(guān)聯(lián)域的自動(dòng)生成

關(guān)聯(lián)域由檢修域和影響域構(gòu)成。檢修域由待檢修設(shè)備組成，包括保護(hù)、測(cè)控、終端等智能設(shè)備。影響域則是開展檢修工作時(shí)，有可能受到影響的二次運(yùn)行設(shè)備所組成的域。

以某220kV智能變電站，檢修一條典型220kV線路間隔為例，檢修域包含該線路的合并單元、智能終端、線路保護(hù)等裝置，影響域包含母線保護(hù)裝置。我們以A套設(shè)備為例進(jìn)行說明。

在圖4所示安措票一覽表中導(dǎo)入一張電子安措票，點(diǎn)擊該電子安措票，自動(dòng)生成圖5所示的關(guān)聯(lián)域視圖。

關(guān)聯(lián)域能夠清楚地表達(dá)檢修域和影響域所含設(shè)備，以及設(shè)備間所傳輸?shù)奶摱俗訑?shù)據(jù)流。點(diǎn)擊數(shù)據(jù)流箭頭，自動(dòng)生成并彈出相應(yīng)的虛端子軟壓板混合視圖，如圖6和圖7所示，其中軟壓板和檢修壓板狀態(tài)依據(jù)MMS報(bào)文實(shí)時(shí)更新。

圖4 安措票一覽表視圖

圖5 關(guān)聯(lián)域視圖

圖6 軟壓板虛端子混合視圖一

圖7 軟壓板虛端子混合視圖二

3.2 安措狀態(tài)的監(jiān)視

系統(tǒng)以屏柜為單位，自動(dòng)生成各個(gè)屏柜安措狀態(tài)圖，圖中包括二次安措所有相關(guān)狀態(tài)信息，例如軟壓板、空氣開關(guān)、檢修壓板、出口硬壓板、光口連接、電壓/電流互感器端子連片、裝置通信狀態(tài)等內(nèi)容。

各種安措狀態(tài)采用圖形和顏色區(qū)分，當(dāng)發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)，外加閃爍提示。用戶在監(jiān)視畫面上能夠清晰地查看各種安措對(duì)象的實(shí)時(shí)狀態(tài)以及變化情況，直觀地把控安措工作的開展。圖8和圖9分別為線路保護(hù)柜和線路智能控制柜安措狀態(tài)圖。

圖8 線路保護(hù)柜安措狀態(tài)圖

圖9 線路智能控制柜安措狀態(tài)圖

3.3 告警報(bào)文的監(jiān)視管理

圖10所示為告警顯示視圖。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)展示站內(nèi)IED上送的各種信息，方便用戶瀏覽、查找、打印等操作。

圖10 告警顯示視圖

圖11所示為信息檢索瀏覽視圖，提供對(duì)歷史數(shù)據(jù)的查詢、調(diào)閱、導(dǎo)出、打印等功能，作為輔助分析問題的手段。檢索條件包括以下幾個(gè)方面：

1）時(shí)間設(shè)定。可以實(shí)現(xiàn)某個(gè)時(shí)間段內(nèi)報(bào)文信息的查詢。

2）過濾設(shè)置。輸入安措票號(hào)，能夠查詢出該安措票執(zhí)行期間所上送的報(bào)文信息；選擇指定間隔或者設(shè)備，能夠查詢出對(duì)應(yīng)間隔或設(shè)備的報(bào)文信息。

3）歷史安措票。輸入安措票號(hào)，可以調(diào)出該安措票的執(zhí)行和校核結(jié)果報(bào)告信息。

圖11 信息檢索瀏覽視圖

4 安措在線校核技術(shù)

依據(jù)導(dǎo)入的電子安措票，軟件解析出操作步驟、期望值等信息，自動(dòng)生成安措在線校核界面，如圖12所示。

1）智能跳過。表示該步驟暫時(shí)跳過在線校核。對(duì)于出口硬壓板、空開、端子連片等無法實(shí)時(shí)獲取的信號(hào)狀態(tài)，軟件自動(dòng)勾選該步驟，在線監(jiān)視時(shí)自動(dòng)跳過，不對(duì)后續(xù)步驟做閉鎖判別邏輯，其狀態(tài)由離線終端回傳獲得。

2）回路類別。表示具體安措操作內(nèi)容的類別。

3）安全措施內(nèi)容。表示具體的安措執(zhí)行步驟信息。

圖12 安措在線校核視圖

4）執(zhí)行情況。初始狀態(tài)表示操作執(zhí)行前的狀態(tài)；當(dāng)前狀態(tài)表示操作執(zhí)行后的狀態(tài)；目標(biāo)狀態(tài)表示正確操作下應(yīng)該達(dá)到的狀態(tài)；正確與否表示當(dāng)前操作步驟是否正確，若當(dāng)前狀態(tài)和目前狀態(tài)一致，則判定執(zhí)行正確，否則判定執(zhí)行錯(cuò)誤。

5）變位時(shí)間。表示當(dāng)前狀態(tài)的觸發(fā)時(shí)間。

6）備注。表示對(duì)操作步驟的補(bǔ)充說明。

5 結(jié)論

本文分析了二次安措在線監(jiān)視和校核的需求，在對(duì)二次安措相關(guān)狀態(tài)采集方法進(jìn)行研究后，設(shè)計(jì)了二次安措在線監(jiān)視和校核系統(tǒng)；然后對(duì)系統(tǒng)中關(guān)鍵的方案設(shè)計(jì)及軟件實(shí)現(xiàn)、在線監(jiān)視技術(shù)和在線校核技術(shù)進(jìn)行了較為深入的探討，并結(jié)合具體事例，進(jìn)行了效果演示。

本文提出的智能變電站二次安措在線監(jiān)視和校核系統(tǒng)中，安措票自動(dòng)生成技術(shù)可以大大減少運(yùn)行人員編寫安措票的時(shí)間，由數(shù)min縮短到數(shù)s，且不受檢修運(yùn)維人員技術(shù)水平差異的影響，提高了二次安措票編制的效率和正確性、完整性；在線監(jiān)視和校核技術(shù)有效保證了安措執(zhí)行步驟的正確性，提高了電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平，從而為智能變電站檢修作業(yè)的有效開展提供有力的輔助手段。