智能變電站二次系統(tǒng)可視化及安措管理裝置開發(fā)

國網(wǎng)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(hù)系統(tǒng)，提高了繼電保護(hù)裝置動作的靈敏性和可靠性，對于保障電力系統(tǒng)的安全運行發(fā)揮了重要的作用。然而,智能變電站中二次系統(tǒng)較為復(fù)雜，應(yīng)強化對二次設(shè)備檢修安措的管理，提高檢修作業(yè)的安全性。本文詳細(xì)對智能變電站二次系統(tǒng)可視化技術(shù)及安措管理裝置開發(fā)技術(shù)進(jìn)行了分析。

在目前電力系統(tǒng)新建的變電站中，基本都為智能化變電站，廣泛應(yīng)用了合并單元、智能終端、交換機和傳輸路由器等智能化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并采用光纜替代常規(guī)變電站中的電纜，使得網(wǎng)絡(luò)通信信號替代了傳統(tǒng)的電信號。與此同時，二次系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也變得更加復(fù)雜，在檢修二次設(shè)備時存在著較大的安全風(fēng)險。為了提高智能變電站二次設(shè)備定檢和缺陷處理的安全和規(guī)范化水平，保證人身、設(shè)備和電網(wǎng)安全，本文介紹了利用可視化技術(shù)開發(fā)的智能變電站二次系統(tǒng)安措便攜式管理裝置，并詳細(xì)介紹了該裝置的實現(xiàn)原理和應(yīng)用情況。

1 智能變電站二次系統(tǒng)檢修

1.1 智能變電站中需檢修的二次設(shè)備類型

智能變電站在對二次系統(tǒng)進(jìn)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(tǒng)檢修安措的管控，可以利用可視化技術(shù)，將二次檢修安措進(jìn)行可視化展示。通過采用智能變電站二次系統(tǒng)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(jìn)行檢修的二次設(shè)備主要包括合并單元、智能終端、交換機、保護(hù)裝置等，其中交換機檢修一般通過console口登錄到交換機進(jìn)行配置或者直接更換設(shè)備，本文不對這種二次設(shè)備檢修進(jìn)行闡述。合并單元和智能終端在檢修的過程中，需要保護(hù)裝置的配合，但保護(hù)裝置中的二次回路集成度較高，在檢修的過程中應(yīng)強化安措管理。

1.2 GOOSE和SV安措技術(shù)

GOOSE安措技術(shù)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(shè)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(fēng)險，并且光纖插頭重復(fù)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(xiàn)故障，也做不到隔離智能終端到一次設(shè)備之間的回路，并且如果保護(hù)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(dāng)保護(hù)裝置故障時，可能失效。

對于SV安措技術(shù)，主要包括投入檢修壓板和退出SV接收壓板。當(dāng)二次設(shè)備需要進(jìn)行檢修并且檢修壓板一致時，表示安措已做好。當(dāng)檢修壓板不一致時，則退出或閉鎖保護(hù)。

2 智能變電站二次系統(tǒng)的可視化技術(shù)

在智能變電站二次系統(tǒng)中，采用GOOSE和SV網(wǎng)絡(luò)報文信號來實現(xiàn)變電站中的裝置保護(hù)和控制等功能，使得網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化通信替代了傳統(tǒng)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(tǒng)運行的可靠性。在二次系統(tǒng)中，目前廣泛采用IEC 61850通信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約進(jìn)行統(tǒng)一的信息建模，并按照統(tǒng)一的傳輸規(guī)約，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享和互操作；同時，將變電站分為三層兩網(wǎng)，具體為站控層、間隔層和過程層以及GOOSE和SV網(wǎng)。以某線路保護(hù)為例，其保護(hù)功能安裝三層進(jìn)行分解如圖1所示。

圖1 線路保護(hù)功能的分解和分配

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

將二次保護(hù)設(shè)備建立好模型之后，對于二次回路的可視化，將設(shè)備的連接端口分為發(fā)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(shù)據(jù)間的映射關(guān)系可以構(gòu)成相應(yīng)的虛擬導(dǎo)線，并替代了傳統(tǒng)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(shè)備的連接關(guān)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(dǎo)入需要檢修的變電站SCD文件并進(jìn)行解析，得到裝置的數(shù)據(jù)信息和映射關(guān)系，在此基礎(chǔ)上建立二次回路連接模型。其次是設(shè)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(guān)系進(jìn)行校驗，保證連接和映射關(guān)系的正確性。

3 智能變電站二次檢修安措管理裝置開發(fā)

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(xiàn)將二次設(shè)備中看不見摸不著的虛擬連接通過可視化技術(shù)轉(zhuǎn)化為圖形化的線路連接，能夠?qū)崿F(xiàn)對智能變電站二次設(shè)備安全檢修的有效管理，避免出現(xiàn)設(shè)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(diào)用模板，可以輕松便捷地生成特定二次設(shè)備的安措工作票。二是通過建立安措管理的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，將檢修安措工作票一鍵導(dǎo)入到手持式設(shè)備上，并能夠?qū)崿F(xiàn)對地區(qū)電網(wǎng)中的變電站歷史安措票和原始操作數(shù)據(jù)的記錄、存儲、統(tǒng)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(xiàn)對變電站中二次設(shè)備檢修安措的有效管理，減少二次繼電保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)誤碰、誤整定、誤接線和誤投退壓板等人為錯誤的發(fā)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(shù)水平。

3.2 智能變電站二次檢修安措管理裝置功能的實現(xiàn)

在智能變電站二次檢修安措管理裝置中，是根據(jù)可視化技術(shù)將GOOSE和SV安措策略進(jìn)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(guān)數(shù)據(jù)信息，提高檢修效率并實現(xiàn)智能擬安措票的功能。對于安措策略可視化的實現(xiàn)原理，可以采用基于測控裝置的實現(xiàn)技術(shù)，如可以在GOOSE控制模塊中增加相應(yīng)的信號，通過獲取并解析MMS報文，可以得到GOOSE回路的狀態(tài)，并進(jìn)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(tǒng)的操作步驟。

圖2 二次檢修安措管理裝置系統(tǒng)的操作步驟

從圖2可以看出，在導(dǎo)入數(shù)據(jù)模型文件并完成圖形繪制之后，就可以進(jìn)入到智能擬票環(huán)節(jié)，并實現(xiàn)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(tǒng)中的關(guān)鍵詞進(jìn)行識別，并采用C/S模式開發(fā)二次系統(tǒng)檢修安措票自動生成系統(tǒng)，避免在檢修過程中出現(xiàn)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(tǒng)計功能，可以對檢修作業(yè)進(jìn)行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)在檢修過程中可能存在的問題，提高并改進(jìn)管理裝置的實際應(yīng)用性能。

結(jié)論：智能變電站是今后的發(fā)展趨勢，利用可視化技術(shù)將智能變電站二次設(shè)備檢修安措進(jìn)行可視化展示，是提高二次設(shè)備檢修安全水平的重要措施。本文系統(tǒng)分析了智能變電站二次回路的可視化技術(shù)和二次安措管理裝置的實現(xiàn)原理，并介紹了智能擬票的操作步驟，在實際電力系統(tǒng)二次檢修領(lǐng)域中可以加以推廣應(yīng)用。