智能變電站二次安措診斷方法的研究與應用

胡玉金

摘要：相對于常規變電站，智能變電站保護裝置的出口、功能回路采用軟壓板和虛端子連接，其可視性和直接操作性有所降低。該方法制定了保護裝置、合并單元和智能終端在不同場景狀態下的安措規則，設計了二次安措規則專家庫;以二次安措專家庫為基礎，解析SCD文件，分析出需要檢修的裝置與相關二次設備的虛端子連線，給出操作票制定提示，并在操作票執行前后分別對操作票和執行結果進行分析診斷，給出診斷結果;在操作票診斷的基礎上，實時監視檢修過程中壓板的狀態變化，在誤操作改變裝置場景狀態時及時給出告警提示。該方法在現場的應用取得了良好的防誤效果，對二次安措的執行有積極的作用。

關鍵詞：二次設備;安措;智能變電站;專家庫

隨著智能變電站大規模的發展，智能變電站的安全運行備受關注。智能變電站全站采用IEC 61850規約，二次回路采用光纖網絡傳遞數字信號，取代了常規變電站的電纜回路。智能變電技術高度網絡化的同時也使得二次回路模糊化，給二次設備檢修帶來了新問題。常規變電站開出回路的安措有明顯電氣斷點，在跳合閘、遙控、啟失靈等開出回路分別串入硬壓板。運行設備檢修時，退出線路保護裝置啟動失靈壓板、保護出口壓板，能有效確保不發生誤出口。與傳統變電站不同，智能變電站的二次回路安全隔離措施多采用斷開光纖回路、投退保護裝置的軟壓板、投退智能終端設備的出口硬壓板、投退檢修壓板等方式。不同的安全隔離措施具有不同隔離機制和優缺點。多次拔插光纖易損壞光纖，軟壓板的投退依賴于軟件的可靠性，不直觀，易出錯，而單一的安全隔離措施可靠性不高，因此智能變電站的二次安措多采用雙重安全隔離措施模式。大量文獻對智能變電站檢修二次安措提出了優化方案，利用投退軟壓板斷開數字通道，斷開光纖回路形成物理回路斷點，橫向確定隔離范圍，縱向制定操作順序。也有文獻提出建立合理的安措規則數據庫以提高安措分析效率和可靠性，自動生成二次安措策略。安措輔助預警防誤操作一定程度上能提高檢修操作的安全性。智能變電站的安全隔離措施比常規站更智能、更靈活，同時也更復雜。研究有效方法、合理運用安全隔離措施，對提高智能變電站的檢修操作的安全和效率，保障人身及設備的安全具有重要意義。

一、智能變電站安措防誤介紹

智能變電站保護裝置的二次回路用光纜進行連接，其模擬量的采樣和開關量的采樣、出口，分別通過SV和GOOSE報文進行傳輸。圖1中，線路保護裝置獲取線路合并單元發送過來的電流SV報文、母線電壓SV報文及線路智能終端發送過來的GOOSE報文，進行保護邏輯判斷，若符合跳閘條件則通過智能終端進行跳閘。安全措施主要是指在變電運行及檢修工作中為了人身、電網及設備安全，將待檢修設備與運行設備進行安全隔離的措施。智能變電站改、擴建及裝置檢修時，二次設備的安全措施操作由跳閘出口軟壓板、GOOSE發送/接收軟壓板、SV接收軟壓板、檢修壓板等多種安措技術組合而成。由于軟壓板是存在于保護裝置中的虛擬壓板，數量多、不直觀且無“明顯電氣斷開點”，因此在操作過程中易造成漏投退、誤投退等。同時，智能變電站裝置新增加了檢修機制。裝置投入檢修壓板后，上送報文中的檢修狀態位置，此報文為檢修態報文。處于正常運行狀態的保護裝置接收到檢修態報文，會判別開入量或采樣信息“狀態不一致”，丟棄該檢修態報文，并閉鎖相關保護。處于正常運行狀態的智能終端收到“狀態不一致”的遙控或跳合閘指令后，也會丟棄該檢修態報文，不進行跳合閘動作。變電站典型線路間隔保護裝置與母線保護裝置、合并單元/智能終端之間的二次回路連接關系。正常運行時，線路保護裝置接收線路合并單元和母線合并單元發送的模擬量，并配合母線保護和對側線路保護進行保護邏輯判斷，對智能終端進行跳合閘控制。線路保護裝置進行檢修時，需要斷開與上述裝置之間的邏輯連接關系，以免誤動。

二、關鍵技術

1.智能推理機原理

變電站二次設備在線監測與診斷采用“模型驅動”模式來實現智能推理。智能推理機自身不包含任何推理邏輯，而是通過加載智能診斷模型庫（文件）來獲得智能診斷邏輯，根據從數據庫獲取的二次設備屬性，與所加載的智能診斷模型id進行匹配，生成智能診斷實例，加載腳本進行邏輯計算并生成結論，獲得推理結果。

2.二次設備專家診斷庫

規則對于不同類型和不同制造廠商的保護設備，診斷規則存在明顯差異。如線路保護無GOOSE接收壓板，母線保護則需要診斷GOOSE接收壓板，不同類型保護的主保護功能壓板也不同。不同制造廠商的保護設備在保護壓板配置、Ref描述上也存在差異。診斷規則根據變電站一、二次設備的配置可能有所變化。為此，二次安措智能診斷無論是建模還是功能實現應具備靈活性和可擴展性，以適應復雜多變的診斷規則。

三、基于在線監測與診斷的二次設備檢修安措策略

智能變電站二次設備檢修前需明確變電站一、二次設備的運行狀態，采取合理的安全隔離措施。通過對二次安措智能診斷技術的研究，利用知識和經驗總結出規則，經過邏輯運算推理得到結果，形成安措規則，從而建立變電站二次安措專家智能診斷庫。對變電站的二次設備運行狀態進行在線實時分析和診斷，反映出裝置和相關壓板狀態，展示包括異常原因、影響范圍及解決建議在內的診斷結果。安措執行過程是否準確，需通過系統邏輯判斷，一旦操作不當就需告警提示，禁止操作，確保安措執行到位。智能變電站二次設備運行中首先啟動一次設備拓撲，獲取一次設備運行信息，并基于一次設備拓撲計算一次設備運行狀態;啟動二次設備拓撲，獲取二次設備信息（包括相關壓板信息）;智能推理機根據二次設備的類型，依次從智能診斷模型庫中調用相應的智能診斷模型，通過字符型關鍵字模塊并基于一次拓撲和二次拓撲的信息生成智能診斷實例庫。智能推理機計算智能推理實例，判別裝置狀態和診斷置壓板狀態，從而生成診斷報告，實現二次設備運行狀態的在線監測與診斷。智能變電站二次設備安措智能診斷過程關鍵在于智能推理機，一次設備拓撲、二次設備拓撲、字符型關鍵字模塊等是進行智能診斷的基礎，在多模塊的支持下智能推理機判斷二次設備的運行狀態，并給出相應報告。若安措操作符合規則，則順利進行，否則告警提示，防止誤操作。

結語

本文通過對智能變電站二次安措特點的分析，提出了二次安措診斷方法，變電站10kV母線增加小電源并網運行，對變電站的一、二次設備及回路提出了新的要求，在改造過程中變動較大。

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