中壓配電站所智能防盜及防誤聯動新技術的研究

沈飛飛，呂培強

(1.江蘇省電力公司，江蘇南京210024；2.蘇州供電公司，江蘇蘇州215000)

中壓配電站所是否具有完善的防盜及防誤操作功能直接關系到配電網的供電可靠性，隨著配電網建設步伐的加快，其規模迅速擴大，配網結構也趨于復雜，現有防盜及防誤操作模式已經不能滿足要求。文中提出的技術方案采用新型智能鎖鑰設備并使用GPRS或3GVPN專網無線通信方式，通過對智能鎖鑰進行電子授權和有效期設置可實現配電站所多層級防盜鑰匙權限管理，通過神經元構架建立防誤排他性數據模型并植入智能鑰匙設備芯片以實現防誤操作功能。

1 中壓配電站所智能防盜及防誤功能現狀

國外供電企業在實現配網自動化的基礎上延伸防盜及防誤功能[1]，對所屬的站所進行統一信息化管理，針對無人值守變配電站所防盜級別，通常配置門禁、圖像監控、防盜報警等功能。優點是：基于配網自動化系統的硬件基礎、軟件平臺可以為實現防盜及防誤功能提供強大的平臺支撐；對中壓配電站所設置的技防理念先進、周全，符合現場工作要求。缺點是：價位頗高，動輒上千萬的初期投資令人望而怯步。配網自動化的建設客觀上需要較長的過程，一般選擇在高供電可靠性要求區域、高負荷密度區域優先試點，廣大的城鎮或偏遠區域實現配網自動化還尚待時日，而這些分布廣、數量大的配電站所亟需解決防盜及防誤功能的技防措施。

國內配電站通常借鑒高壓變電站防盜及防誤系統方案[2，3]，即站所大門采用刷卡門禁、機械門禁或密碼鎖具系統，設備類采用電磁防誤系統，其優點：重點管理并識別區域內出入人員；根據人員級別控制操作并記錄事件；依托調控一體化等先進的智能化技術手段，實現對變電站全覆蓋的防盜及防誤等技防措施。缺點：刷卡門禁系統需要內部電源支持；需要增加對電路、磁路的定期維護；需要調控一體化等系統的支持，投資大、性價比低。中壓配電站所往往因突發故障造成站所全部失電，若采用大型變電站門禁系統將會導致搶修人員在特殊應急狀況下無法進入配電站所，限制了配電搶修人員的機動和快速響應能力。門禁系統需要對其電路、磁路等進行大量維護，對于分布廣、數量大的配電站所，日常工作量之大與配電站所少維護（免維護）發展方向不相適應。

無論大型變電站還是成熟的配電自動化試點區域，均在自身軟硬件系統較完備的基礎上實現防盜及防誤功能，基于大多數常規中壓配電站所現狀深入探索研究與之相適應的防盜及防誤技防措施還十分欠缺，對該領域進行技術和管理創新勢在必行。

2 基于智能鎖鑰和無線通信的防盜及防誤技術

該技術方案采用新型智能鎖鑰設備并使用GPRS或3GVPN專網無線通信方式，通過對智能鎖鑰進行電子授權和有效期設置可實現配電站所多層級防盜鑰匙權限管理，通過神經元構架建立防誤排他性數據模型并植入智能鑰匙設備芯片以實現防誤操作功能。采用遠程通信（GPRS、3G等）進行關鍵信息傳輸，通信距離不受限，終端硬件通過IC卡與管理計算機連接，可實時接收計算機發出的控制指令，同時又向計算機返回終端電磁防誤、開啟（關閉）大門的狀態量，實現IC卡一卡傳送多點防誤、防盜信息，并上傳到控制器上判斷開鎖及信息處理。

2.1 無人值守配電站所防盜及防誤聯動方案

方案主要內容:（1）現場更換無需改造大門，只需更換鎖芯；（2）采用GPRS或3GVPN專網無線通信方式進行信息傳輸；（3）遠程或事先預置進入配電站所時限，超過預置時限自動失效，該鑰匙即便遺失也無法私自開門；（4）自帶紐扣電池接觸式與鎖芯核對是否能開啟大門；（5）通用型智能鑰匙。一把智能鑰匙對應現場的配電站所；（6）鎖芯受外力意外開啟可喚醒自身向最近預置終端報警；（7）根據工作需要，可分級授權等；（8）開發輔助軟件對防盜及防誤鑰匙發放使用實現集控管理；（9）按區域運檢班組劃定智能鑰匙代碼：智能鑰匙A，智能鑰匙B，智能鑰匙C等。

2.2 防盜鑰匙授權形式

多層級防盜鑰匙權限管理包括： （1）一級授權。工區領導可以在任何時間、地點開啟所有已加裝智能鎖具的配電站所。（2）二級授權。相對應運檢班組長、現場工程師可以在任何時間、地點開啟本區域內所有已加裝智能鎖具的配電站所。（3）三級授權。運檢班組成員、非本部門檢修、維護人員只能在相對應運檢班組得到授權后，開啟授權確認時間內的對應配電站所，過時效自動失效，只能關閉大門，而不能再次開啟大門。

2.3 防誤鑰匙授權形式

防誤鑰匙與防盜鑰匙為同一把鑰匙，防誤操作通過定制相應的功能來實現，通過神經元構架建立適應配網目標網架的防誤排他性數據模型，預防人為操作失誤，所采用的交互式應答方式既能保證穩定性的防誤操作管理又能滿足特殊性管理需求。

（1）同一配電所防誤操作建模分析。同一配電所調整運行方式下開關變位信息如表1所示。

表1 同一配電所調整運行方式下開關變位信息

（a）排他性數據集合：

￡={□12，□16，□23，□24，□25，□26，z˙27，z˙36，□46，z˙56，z˙67}

（b）有效性數據集合：

￡1={□14，□15，□17，□34，□35，□37，z˙45，z˙47}

￡2={□13，□57}

（c）約束條件：

Z=Φx1+ωx2+Ψx3+υx4+τx5+σx6+ρx7+…；

其中：

IF（x1=ture,1,0），x1為相位；

IF（x2=ture,1,0），x2為設備工況；

IF（x3≤300=ture,0,1），x3為A線電流值；

IF（x4≤300=ture,0,1），x4為B線電流值；

IF（x5=￡1=ture,1,0），x5為A線重要客戶預警通知；

IF（x6=￡2=ture,1,0），x6為B線重要客戶預警通知；

IF（x7=￡=ture,1,0），x7為變電站主變負荷≤70%；

τ={Φ,ω,Ψ,υ,τ,σ,ρ}權重取值，0<τ<1且Φ+ω+Ψ+υ+τ+σ+ρ=1；

閾值min

…

（2）不同方向2座配電所防誤操作建模分析。其調整運行方式下開關變位信息如表2所示，約束條件可參照同一配電所防誤操作建模分析。

表2 不同方向2座配電所調整運行方式下開關變位信息

（3）不同方向3座配電所防誤操作建模分析。不同方向兩兩聯絡配電所調整運行方式下開關變位信息如表3所示，約束條件可參照同一配電所防誤操作建模分析。

表3 不同方向兩兩聯絡配電所調整運行方式下開關變位信息

（4）不同方向4座配電所防誤操作建模分析。不同方向井字聯絡配電所調整運行方式下開關變位信息如表4所示，約束條件可參照同一配電所防誤操作建模分析。

表4 不同方向井字聯絡配電所調整運行方式下開關變位信息

2.4 技術方案仍需完善之處

運行軟件的問題主要是誤碼導致配電站所不能在預約時間內正常開啟大門，可采用對運行軟件進行安全認證，誤碼等發生后啟動備份程序等加以解決。

需要進一步擴展與完善的功能：（1）可與電子地圖交互式操作使維護更為方便；（2）智能鎖內置統一時鐘，具備嚴格的時間限制功能，工作有效批準時間到期，智能鎖密碼自動失效；（3）為滿足系統整體抗破壞能力校核，采用S-net結構，局部破壞不影響其他部分正常工作；（4）現場采用一體化鎖扣（智能鎖）控制開鎖與閉鎖，隨時可調閱查詢防誤解鎖、開門記錄，提供全方位安全保障。

3 技術方案經濟性分析

初期試點投資按試點改造500座偏遠配電站所，較常規門禁系統投入單價將上升35%，中長期按2 000座配電站所改造計算，較常規門禁系統投入單價將下降45%，具有顯著的經濟效益。

4 結束語

針對現有配電站所防盜、防誤管理的實際需求，提出了一種中壓配電站所智能防盜及防誤聯動新技術和實現方案。方案基于智能鎖鑰和無線通信技術，可實現配電站所多層級防盜鑰匙權限管理以及防誤操作聯鎖功能，但仍需在實踐中進一步加強在抗干擾能力、聯動報警、系統升級、靈活擴展等方面的深入研究，為智能配電網建設做出新的貢獻。

[1]郝福忠，吳廣學，魚 濱.變電站輔助設施與環境監控系統設計及實現[J].電氣自動化，2011，33（4）：46-48.

[2]劉雪飛，劉國亮.關于變電站五防閉鎖裝置的探討[J].電力系統保護與控制，2008，36（19）：77-80.

[3]孫一民，侯 林，揭 萍.間隔層保護測控裝置防誤操作實現方法[J].電力系統自動化，2006，11（5）：23-25.