智能變電站采用先進、可靠、環保的智能設備，在IEC 61850通信規范基礎上實現了全站信息數字化、通信平臺網絡化，改變了以往傳統變電站采集、保護、出口由單一裝置實現的現狀，而由繼電保護、合并單元、智能終端等自動裝置連接組成的系統來實現。

隨著我國經濟技術發展，對電力需求越來越大，“十三五”期末預計新建智能變電站將達到8000座，我國已成為智能變電站投運數量最多的國家。二次檢修安全措施作為應對智能變電站投運后消缺、檢修、升級及改擴建等現場工作的技術保障，對確保智能變電站人身和設備安全及電網的穩定可靠運行具有重要意義。

目前在智能變電站二次安措方面已有較多的研究。在安措票自動生成方面，基于變電站配置描述（substation configuration discription, SCD）對象模型、典型繼電保護語義、形式化描述機制、專家系統等技術，實現了安措票的自動生成，大幅提高安措票編制的效率和正確性。

在安措票閉環管理方面，基于移動作業終端，建立一套完整的二次安措信息化管理系統，通過該系統可以實現安措信息的全過程收集及無紙化辦公，實現了安措票的全生命周期管理。在二次安措具體實施方面，提出了二次安措的一般性原則，并分析了典型檢修狀態以及非典型檢修狀態下的具體實施細節。

在安措工作管理方面，提出了一套基于移動互聯網的二次安措確認系統，使試驗人員嚴格按照流程執行安措工作，保證了安措工作的安全、正確執行。在二次安措離線校核方面，主要研究安措票的校核，檢驗該操作是否會造成保護的誤閉鎖或誤動作。在二次安措在線監視校核方面，主要實現軟壓板的監視和遙控防誤閉鎖。

以上幾個方面研究多是相互獨立開展，并沒有融合貫通構成完整的二次安措系統，且在線監視和校核僅僅是對可從站控層網絡上實時采集的部分信息簡單監視，例如軟壓板、檢修壓板等，無法實現包括空開、出口硬壓板、電壓/電流互感器端子連片等在內的所有相關信息全覆蓋、全流程監視和校核。

針對上述問題，本文開發出一套基于智能變電站站控層網絡的二次安措在線監視和校核系統，由安措配置自動出票管理軟件、二次安措服務器和離線終端構成。安措配置自動出票管理軟件實現手動圖形開票或者安措票自動生成，以及安措票的全生命周期管理功能。二次安措服務器和離線終端配合實現安措執行過程中所有安措狀態信息的在線監視與校核、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 二次安措相關狀態采集方法

1.1 直接監視的狀態

直接監視的狀態包括各個智能電力設備（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控裝置采集上送。二次安措服務器接入站控層網絡，解析制造報文規范（manufacturing message specification, MMS）文件，可實時獲取此類信號狀態及其變化信息。

1.2 間接監視的狀態

間接監視的狀態主要指IED的光纖連接狀況，無相應遙信進行直接監視，但可通過IED發出的鏈路中斷信號進行間接監視。二次安措服務器實時采集MMS網絡中的鏈路告警等信息，告警定位功能自動分析出光纖鏈路故障點，進而得到安措執行過程中的光纖拔插情況。

1.3 無法實時監視的狀態

無法實時監視的狀態包括空氣開關、出口硬壓板、電壓/電流互感器端子連片等狀態。對于此類安措狀態信息，無法通過MMS網實時監視，因此在安措執行過程中，由監護人在離線終端上確認每一步的操作信息及狀態，最后通過離線終端回傳的方式發送給二次安措服務器，實現信號狀態的采集。

2 方案設計及軟件實現

對于安措票生成及管理、安措實施及管理，已有文獻論述，此處不再贅述。本文重點討論安措在線監視和安措在線校核等系統難點。

2.1 整體設計流程

整體設計方案流程如圖1所示。

圖1 整體設計流程

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

2）用戶通過圖形化界面選定檢修設備，經過自動生成安措規則計算，同時依據當地的安措票模板格式，自動生成Word版安措票和XML版電子安措票。其中電子安措票內容包括檢修域、影響域設備、詳細的安措執行步驟及期望值、操作對象的引用名等信息。

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入離線終端和二次安措服務器，終端和服務器解析電子安措票，獲取到操作步驟、期望值等信息。

5）二次安措服務器通過MMS服務進程，實時從站控層網絡獲取二次安措相關狀態信息，以圖形可視化的方式實時更新，對安措操作進行在線監視和校核，發現異常，告警提示。

6）安措執行過程中，監護人在離線終端上對每一步的操作內容進行確認，包括操作內容和對象狀態等，離線終端對操作步驟進行離線校核。

7）操作完畢，將離線終端記錄的操作信息和對象安措狀態回傳到二次安措服務器，更新無法實時監視的安措相關狀態信息，例如出口硬壓板、空開、電流/電壓互感器端子排連片等。

8）二次安措服務器圖形化界面上實時更新回傳的狀態信息，最終將安措票、監視到的各種報文、校核結果等內容歸檔入歷史庫，并提供查詢接口，可按安措票號、起止時間、設備過濾等查詢條件進行檢索。

2.2 安措在線監視軟件架構及實現

1）安措在線監視軟件架構

安措在線監視軟件基于Linux系統研發，采用Qt語言實現軟件平臺，開發出配置庫、實時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象的實時狀態信息、告警報文信息、歷史檢索信息等內容。

2）安措在線監視軟件實現

圖2所示為安措在線監視軟件設計結構圖。

二次安措服務器接入MMS網，通過MMS服務與站內IED連接，讀取裝置實時上送的各種安措狀態信息。通過離線終端讀取無法實時監視的安措狀態信息，通過報文以及圖形化界面實時更新顯示，最終把結果存入歷史庫歸檔。

圖2 安措在線監視軟件設計結構圖

2.3 安措在線校核軟件架構及實現

1）安措在線校核軟件架構

安措在線校核軟件同樣基于Linux系統研發，采用Qt語言實現軟件平臺，通過移植MMS 應用、XML解析功能和圖形可視化功能，用戶可方便獲取判定結果。

2）安措在線校核軟件實現

圖3所示為安措在線校核軟件設計結構圖。

圖3 安措在線校核軟件設計結構圖

用戶導入電子安措票，程序根據電子安措票解析出安措執行步驟及期望結果，同時通過MMS 網讀取以及離線終端回傳的方式，獲取當前安措執行狀態，再根據期望結果進行判定，最后通過可視化表格界面展示在線校核結果。

3 安措在線監視技術

3.1 關聯域的自動生成

關聯域由檢修域和影響域構成。檢修域由待檢修設備組成，包括保護、測控、終端等智能設備。影響域則是開展檢修工作時，有可能受到影響的二次運行設備所組成的域。

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、線路保護等裝置，影響域包含母線保護裝置。我們以A套設備為例進行說明。

在圖4所示安措票一覽表中導入一張電子安措票，點擊該電子安措票，自動生成圖5所示的關聯域視圖。

關聯域能夠清楚地表達檢修域和影響域所含設備，以及設備間所傳輸的虛端子數據流。點擊數據流箭頭，自動生成并彈出相應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依據MMS報文實時更新。

圖4 安措票一覽表視圖

圖5 關聯域視圖

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 安措狀態的監視

系統以屏柜為單位，自動生成各個屏柜安措狀態圖，圖中包括二次安措所有相關狀態信息，例如軟壓板、空氣開關、檢修壓板、出口硬壓板、光口連接、電壓/電流互感器端子連片、裝置通信狀態等內容。

各種安措狀態采用圖形和顏色區分，當發生狀態變化時，外加閃爍提示。用戶在監視畫面上能夠清晰地查看各種安措對象的實時狀態以及變化情況，直觀地把控安措工作的開展。圖8和圖9分別為線路保護柜和線路智能控制柜安措狀態圖。

圖8 線路保護柜安措狀態圖

圖9 線路智能控制柜安措狀態圖

3.3 告警報文的監視管理

圖10所示為告警顯示視圖。實時動態展示站內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，提供對歷史數據的查詢、調閱、導出、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方面：

1）時間設定。可以實現某個時間段內報文信息的查詢。

2）過濾設置。輸入安措票號，能夠查詢出該安措票執行期間所上送的報文信息；選擇指定間隔或者設備，能夠查詢出對應間隔或設備的報文信息。

3）歷史安措票。輸入安措票號，可以調出該安措票的執行和校核結果報告信息。

圖11 信息檢索瀏覽視圖

4 安措在線校核技術

依據導入的電子安措票，軟件解析出操作步驟、期望值等信息，自動生成安措在線校核界面，如圖12所示。

1）智能跳過。表示該步驟暫時跳過在線校核。對于出口硬壓板、空開、端子連片等無法實時獲取的信號狀態，軟件自動勾選該步驟，在線監視時自動跳過，不對后續步驟做閉鎖判別邏輯，其狀態由離線終端回傳獲得。

2）回路類別。表示具體安措操作內容的類別。

3）安全措施內容。表示具體的安措執行步驟信息。

圖12 安措在線校核視圖

4）執行情況。初始狀態表示操作執行前的狀態；當前狀態表示操作執行后的狀態；目標狀態表示正確操作下應該達到的狀態；正確與否表示當前操作步驟是否正確，若當前狀態和目前狀態一致，則判定執行正確，否則判定執行錯誤。

5）變位時間。表示當前狀態的觸發時間。

6）備注。表示對操作步驟的補充說明。

5 結論

本文分析了二次安措在線監視和校核的需求，在對二次安措相關狀態采集方法進行研究后，設計了二次安措在線監視和校核系統；然后對系統中關鍵的方案設計及軟件實現、在線監視技術和在線校核技術進行了較為深入的探討，并結合具體事例，進行了效果演示。

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