智能變電站二次系統可視化及安措管理裝置開發

國網甘肅省電力公司張掖供電公司 邱雁莊 韓金澤 金 鋮

目前在智能變電站中，廣泛采用了微機保護系統，提高了繼電保護裝置動作的靈敏性和可靠性，對于保障電力系統的安全運行發揮了重要的作用。然而,智能變電站中二次系統較為復雜，應強化對二次設備檢修安措的管理，提高檢修作業的安全性。本文詳細對智能變電站二次系統可視化技術及安措管理裝置開發技術進行了分析。

在目前電力系統新建的變電站中，基本都為智能化變電站，廣泛應用了合并單元、智能終端、交換機和傳輸路由器等智能化網絡設備，并采用光纜替代常規變電站中的電纜，使得網絡通信信號替代了傳統的電信號。與此同時，二次系統的結構也變得更加復雜，在檢修二次設備時存在著較大的安全風險。為了提高智能變電站二次設備定檢和缺陷處理的安全和規范化水平，保證人身、設備和電網安全，本文介紹了利用可視化技術開發的智能變電站二次系統安措便攜式管理裝置，并詳細介紹了該裝置的實現原理和應用情況。

1 智能變電站二次系統檢修

1.1 智能變電站中需檢修的二次設備類型

智能變電站在對二次系統進行檢修時，如果采用人工的方式擬安措工作票，擬票的效率較低，且難度較大，也容易出錯。為了強化對智能變電站二次系統檢修安措的管控，可以利用可視化技術，將二次檢修安措進行可視化展示。通過采用智能變電站二次系統可視化安措管理裝置，可以提高二次檢修的工作效率，保證檢修前所做的安措工作的正確性。在智能變電站中需要進行檢修的二次設備主要包括合并單元、智能終端、交換機、保護裝置等，其中交換機檢修一般通過console口登錄到交換機進行配置或者直接更換設備，本文不對這種二次設備檢修進行闡述。合并單元和智能終端在檢修的過程中，需要保護裝置的配合，但保護裝置中的二次回路集成度較高，在檢修的過程中應強化安措管理。

1.2 GOOSE和SV安措技術

GOOSE安措技術主要包括以下幾類：一是光纖隔離，但此時智能終端到一次設備之間的回路依然沒有隔離，在檢修的過程中存在一定的安全風險，并且光纖插頭重復多次拔插也會影響緊固效果。二是退出GOOSE軟壓板，此時如果智能終端自身出現故障，也做不到隔離智能終端到一次設備之間的回路，并且如果保護裝置中的軟件運行異常，軟壓板可能會投入，故這種安措的可靠性不高。三是通過投入檢修壓板隔離，這種安措方式當保護裝置故障時，可能失效。

對于SV安措技術，主要包括投入檢修壓板和退出SV接收壓板。當二次設備需要進行檢修并且檢修壓板一致時，表示安措已做好。當檢修壓板不一致時，則退出或閉鎖保護。

2 智能變電站二次系統的可視化技術

在智能變電站二次系統中，采用GOOSE和SV網絡報文信號來實現變電站中的裝置保護和控制等功能，使得網絡數字化通信替代了傳統的線纜回路，降低了變電站的工程造價投資，并且也能夠提高變電站二次系統運行的可靠性。在二次系統中，目前廣泛采用IEC 61850通信標準規約進行統一的信息建模，并按照統一的傳輸規約，實現數據信息的共享和互操作；同時，將變電站分為三層兩網，具體為站控層、間隔層和過程層以及GOOSE和SV網。以某線路保護為例，其保護功能安裝三層進行分解如圖1所示。

圖1 線路保護功能的分解和分配

在圖1中，按照IEC 61850通信規約標準，線路保護可以分解為各個功能模塊。在上面建立的模型當中，具有PTOC定時過電流、RREC自動重合閘、XCBR斷路器、CSWI開關控制器、PDIS距離保護、測量功能MMXU、壓互TVTR、流互TCTR、IHMI人機接口等節點，這些節點按照功能的不同分配在圖中的不同層。

將二次保護設備建立好模型之后，對于二次回路的可視化，將設備的連接端口分為發送端和接收端，這樣二次回路中的信號都具有方向性，通過數據間的映射關系可以構成相應的虛擬導線，并替代了傳統的二次電纜。在可視化圖形連接中，采用帶方向的箭頭表示信號的傳輸方向和設備的連接關系，并反映GOOSE及SV信號的傳輸。在可視化圖形展示的步驟中，首先導入需要檢修的變電站SCD文件并進行解析，得到裝置的數據信息和映射關系，在此基礎上建立二次回路連接模型。其次是設計軟件界面，完成可視化圖形的繪制。最后可以對二次回路之間的連接關系進行校驗，保證連接和映射關系的正確性。

3 智能變電站二次檢修安措管理裝置開發

3.1 智能變電站二次檢修安措管理裝置的功能

通過智能變電站二次檢修安措便攜式管理裝置，可以實現將二次設備中看不見摸不著的虛擬連接通過可視化技術轉化為圖形化的線路連接，能夠實現對智能變電站二次設備安全檢修的有效管理，避免出現設備檢修安措工作不全或者過度的問題。該智能變電站二次檢修安措便攜式管理裝置的主要功能包括以下幾點：一是能夠建立安措模板，通過調用模板，可以輕松便捷地生成特定二次設備的安措工作票。二是通過建立安措管理的數據庫系統，將檢修安措工作票一鍵導入到手持式設備上，并能夠實現對地區電網中的變電站歷史安措票和原始操作數據的記錄、存儲、統計和查詢等。三是通過使用該智能變電站二次檢修安措便攜式管理裝置，可以實現對變電站中二次設備檢修安措的有效管理，減少二次繼電保護設備出現誤碰、誤整定、誤接線和誤投退壓板等人為錯誤的發生概率，提高智能變電站二次安措工作的可靠性，并提高變電站的運維檢修管理技術水平。

3.2 智能變電站二次檢修安措管理裝置功能的實現

在智能變電站二次檢修安措管理裝置中，是根據可視化技術將GOOSE和SV安措策略進行可視化展示和管理，從而可以直接在便攜式管理裝置上查看二次安措的相關數據信息，提高檢修效率并實現智能擬安措票的功能。對于安措策略可視化的實現原理，可以采用基于測控裝置的實現技術，如可以在GOOSE控制模塊中增加相應的信號，通過獲取并解析MMS報文，可以得到GOOSE回路的狀態，并進行可視化展示。此外，對于二次檢修安措管理裝置中的智能擬票功能，圖2為二次檢修安措管理裝置系統的操作步驟。

圖2 二次檢修安措管理裝置系統的操作步驟

從圖2可以看出，在導入數據模型文件并完成圖形繪制之后，就可以進入到智能擬票環節，并實現對安措票和操作票的管理。在智能擬票的過程中，可以采用基于知識圖譜的擬票方法，通過建立搜索引擎對變電站二次系統中的關鍵詞進行識別，并采用C/S模式開發二次系統檢修安措票自動生成系統，避免在檢修過程中出現誤操作的情況。此外，通過智能變電站二次可視化檢修便攜式管理裝置中的歷史安措票記錄、存儲和統計功能，可以對檢修作業進行統計分析，發現在檢修過程中可能存在的問題，提高并改進管理裝置的實際應用性能。

結論：智能變電站是今后的發展趨勢，利用可視化技術將智能變電站二次設備檢修安措進行可視化展示，是提高二次設備檢修安全水平的重要措施。本文系統分析了智能變電站二次回路的可視化技術和二次安措管理裝置的實現原理，并介紹了智能擬票的操作步驟，在實際電力系統二次檢修領域中可以加以推廣應用。