智能變電站二次檢修安全措施票自動生成系統(tǒng)

王 蘭，張 里，李紅軍，廖小君，王婷婷

（國網(wǎng)四川省電力公司技能培訓(xùn)中心，四川 成都 610072）

目前國內(nèi)學(xué)術(shù)界針對智能變電站二次安措票自動生成技術(shù)開展了大量的工程開發(fā)和理論研究。文獻(xiàn)[1]通過解析智能變電站配置文件獲取二次設(shè)備狀態(tài)量信息，通過對站控層MMS 報(bào)文進(jìn)行監(jiān)視，可視化監(jiān)測二次安措票精準(zhǔn)執(zhí)行，提高了智能變電站二次安措票執(zhí)行的效率和正確性。文獻(xiàn)[2]利用智能變電站模型文件，建立二次設(shè)備的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)模型，提出了基于馬爾科夫狀態(tài)矩陣的智能變電站安全措施校核方法，提高了二次安措票正確率。文獻(xiàn)[3]采用知識圖譜的方法，建立二次設(shè)備間的鏈路關(guān)系，并基于智能變電站搜索功能，形成二次檢修安措票自動生成技術(shù)。文獻(xiàn)[4]提出了劃分檢修安全邊界，構(gòu)建設(shè)備關(guān)聯(lián)庫，并結(jié)合SCD 文件模型，建立了“一鍵式”二次安措自動生成系統(tǒng)。

本文首先分析了國家電網(wǎng)有限公司關(guān)于智能變電站二次安措的相關(guān)文件指示精神，并收集現(xiàn)場繼電保護(hù)檢修人員擬定好的智能變電站二次檢修安措票，并將二次設(shè)備以及光纖信號等名稱進(jìn)行標(biāo)注，形成規(guī)則庫；其次選用DOM 方法或者TinyXML 工具解析智能變電站SCD配置文件，挖掘其二次設(shè)備間虛回路連接關(guān)系，形成配置數(shù)據(jù)庫；最后結(jié)合現(xiàn)場一次設(shè)備狀態(tài)將規(guī)則庫和配置庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，自動生成智能變電站二次安措票。

1 智能變電站二次安全措施規(guī)則庫建立

目前，智能變電站二次安全措施主要包括斷開發(fā)送和接收GOOSE報(bào)文軟壓板，SV報(bào)文接收軟壓板，投出口硬壓板，投“置檢修”硬壓板，拉裝置電源空開，拔光纖等。二次安全措施其主要目的是采取措施隔離待檢修設(shè)備、與運(yùn)行設(shè)備間的數(shù)據(jù)和信號交互。建立智能變電站二次安措規(guī)則庫，首先應(yīng)根據(jù)國家電網(wǎng)有限公司頒發(fā)的智能變電站二次安措相關(guān)文件精神，同時收集各地市公司繼電保護(hù)專家擬定的正確二次安措票，形成二次安措票專家知識庫；其次根據(jù)不同的檢修工作任務(wù)（年檢調(diào)試、消缺等），以實(shí)際運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)化110 kV智能變電站為例，分別對應(yīng)的線路保護(hù)裝置、元件保護(hù)裝置（包含主變保護(hù)裝置、電容器保護(hù)裝置、備自投保護(hù)裝置）以及與上述裝置對應(yīng)的合并單元和智能終端等進(jìn)行調(diào)試和消缺，如圖1所示。梳理多工作場景二次安措票并錄入數(shù)據(jù)庫，按照GOOSE鏈路安全措施、SV鏈路安全措施、拉裝置電源空開、退出口硬壓板、退功能壓板、置檢修壓板、拔光纖這樣的先后順序錄入110 kV智能變電站二次安措票；在此過程中，將二次安措票中每一條安全措施中的智能變電站二次IED設(shè)備名稱進(jìn)行重點(diǎn)標(biāo)注，從而形成二次安措票規(guī)則庫。

圖1 110 kV智能變電站二次檢修工作場景分類

2 解析SCD文件，形成配置數(shù)據(jù)庫

智能變電站SCD 配置文件是根據(jù)IEC 61850 模型進(jìn)行相關(guān)架構(gòu)產(chǎn)生的，其解析后的內(nèi)容主要包含以下部分：變電站文件、變電站相關(guān)描述、通信網(wǎng)絡(luò)地址、二次IED 設(shè)備和模型模板。主要顯示內(nèi)容為通信網(wǎng)絡(luò)部分和IED設(shè)備部分，如圖2所示。

圖2 SCD解析系統(tǒng)流程

通過讀取智能變電站SCD配置文件能夠獲取所有二次保護(hù)裝置的功能軟壓板狀態(tài)，檢修壓板狀態(tài)，GOOSE 發(fā)送接收軟壓板狀態(tài)，SV 接收壓板狀態(tài)，以及上述軟壓板所關(guān)聯(lián)的二次IED 設(shè)備虛端子連接關(guān)系。為了盡量減少對系統(tǒng)的現(xiàn)場配置從而大幅降低出錯概率，通過軟件系統(tǒng)自動讀取智能變電站SCD 配置文件。采用DOM 方法或者TinyXML 解析滿足國網(wǎng)規(guī)范的110 kV 智能變電站SCD 配置文件，同時能夠解析主流繼電保護(hù)設(shè)備廠家的ICD 模型文件，獲得二次IED 設(shè)備間的信號數(shù)據(jù)傳輸關(guān)系。采用人工查看的方式獲取保護(hù)裝置屏柜內(nèi)的裝置運(yùn)行狀態(tài)信息、光纖信號信息、回路虛端子中SV 和GOOSE報(bào)文信息、硬壓板信息和空開狀態(tài)信息等反映現(xiàn)場保護(hù)裝置實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)特征，形成配置數(shù)據(jù)庫。

3 規(guī)則庫與配置庫數(shù)據(jù)接口，自動生成二次安措票

智能變電站二次安全措施其主要目的是采取措施隔離待檢修設(shè)備、與運(yùn)行設(shè)備間的數(shù)據(jù)和信號交互。因此，首先在待檢修的二次設(shè)備上掛“檢修牌”，確定待檢修的二次設(shè)備；其次，通過解析智能變電站SCD配置文件，查看虛端子信號傳輸關(guān)聯(lián)關(guān)系，分析待檢修設(shè)備與關(guān)聯(lián)運(yùn)行設(shè)備之間的過程層數(shù)據(jù)鏈路關(guān)聯(lián)關(guān)系，若鏈路兩側(cè)的二次IED 設(shè)備均為檢修設(shè)備，此時不會影響電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，不需做相關(guān)安全隔離措施；若鏈路兩端二次IED 設(shè)備一側(cè)檢修另一側(cè)運(yùn)行，此鏈路須做相關(guān)二次安全措施，通過查看SV 鏈路和GOOSE鏈路分析需要采取哪些隔離的過程層鏈路的措施，從而生成智能變電站二次安措信號鏈路表。

根據(jù)壓板的投退狀態(tài)可以將保護(hù)裝置分為設(shè)備運(yùn)行、準(zhǔn)確監(jiān)視、準(zhǔn)確退出、準(zhǔn)確檢修等狀態(tài)；將合并單元裝置和智能終端裝置分為運(yùn)行/檢修狀態(tài)。系統(tǒng)讀取的各類壓板的投退狀態(tài)、虛端子連接關(guān)系，光纖狀態(tài)，根據(jù)以下規(guī)則自動判定二次設(shè)備所屬狀態(tài)。系統(tǒng)在裝置圖元醒目的位置用不同的顏色顯示該間隔所處狀態(tài)。

根據(jù)二次IED 設(shè)備信息的自動配對規(guī)則，構(gòu)建待檢修二次設(shè)備狀態(tài)與關(guān)聯(lián)運(yùn)行二次設(shè)備的狀態(tài)矩陣，通過該矩陣能夠正確反映當(dāng)前IED 設(shè)備所處狀態(tài)以及與其他IED 設(shè)備間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；根據(jù)實(shí)際工作給定的檢修任務(wù)確定待檢修二次IED 設(shè)備，檢修二次IED 設(shè)備按照采樣—保護(hù)邏輯判斷—出口的順序，對相對應(yīng)的二次設(shè)備合并單元—保護(hù)裝置—智能終端等進(jìn)行排序，并對檢修過程中所需要采取措施的二次IED 設(shè)備對象進(jìn)行梳理編號。從規(guī)則庫中制作二次安措票母版，并依次按照GOOSE 鏈路安全措施、SV鏈路安全措施、退相關(guān)功能軟壓板、退出口硬壓板、投入置檢修壓板、拉裝置電源空開、拔光纖順序輸出二次安全措施，并將二次安措票中二次IED 設(shè)備打上標(biāo)簽；二次安措規(guī)則庫和解析SCD后形成的智能變電站二次設(shè)備配置庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，提取當(dāng)前變電站的待檢修二次IED 設(shè)備名稱和關(guān)聯(lián)運(yùn)行設(shè)備名稱，并按照SV 鏈路、GOOSE 鏈路信號的關(guān)聯(lián)關(guān)系，自動對二次安措票母版中的二次設(shè)備標(biāo)簽按照規(guī)定的二次安全措施先后順序依次進(jìn)行替換；最后根據(jù)預(yù)先設(shè)定的二次安措格式，自動生成二次安措票內(nèi)容，并對二次安措票的優(yōu)先級進(jìn)行排序。

對生成的智能變電站二次安措票，該系統(tǒng)支持按站、按間隔、按設(shè)備層次等方式進(jìn)行高效管理、控制、存儲；系統(tǒng)應(yīng)具有用戶權(quán)限，并根據(jù)權(quán)限操作相對應(yīng)的內(nèi)容；同時測試針對具體安全措施，用戶能夠?qū)敵龅亩伟泊肫眱?nèi)容進(jìn)行編輯修改工作，讓生成二次安措票更加嚴(yán)謹(jǐn)、正確。最終將此系統(tǒng)安裝在Windows 操作系統(tǒng)上進(jìn)行樣機(jī)加工，樣機(jī)輸出的二次安措票可以連接打印機(jī)打印。以某110 kV智能變電站母聯(lián)112開關(guān)年檢及更換合并單元為例，該系統(tǒng)生成的二次安措票如表1所示。

表1 系統(tǒng)生成的智能變電站二次安措票

4 現(xiàn)場應(yīng)用情況

智能變電站二次安措票自動生成系統(tǒng)大大提高了二次安措票的準(zhǔn)確度，解決了傳統(tǒng)人工開票導(dǎo)致二次安措票容易出錯的問題。減少了由于繼保檢修人員技能業(yè)務(wù)水平對智能變電站二次安措票正確性的影響。該系統(tǒng)于2020年11月在國網(wǎng)阿壩供電公司110 kV 友誼變電站現(xiàn)場使用后，提高了繼保檢修人員編寫智能變電站二次安措票的效率和正確性，該系統(tǒng)使用后沒有發(fā)生由于二次安措誤操作導(dǎo)致相關(guān)停電事故，保障了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，具有重要的社會意義和工程意義。

5 結(jié)束語

智能變電站二次安措票自動生成系統(tǒng)通過國家電網(wǎng)有限公司相關(guān)文件精神和現(xiàn)場專家編寫二次安措票，構(gòu)成二次安措規(guī)則庫；通過解析SCD文件和現(xiàn)場工作任務(wù)，確定待檢修設(shè)備和關(guān)聯(lián)運(yùn)行設(shè)備，并找到其鏈路關(guān)系，形成智能變電站配置庫；最后通過規(guī)則庫和配置庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，按照相關(guān)順序自動生成二次安措票，并進(jìn)行核對。該系統(tǒng)的使用能夠大大提高智能變電站二次安措的正確率，降低人為因素的影響，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。