全景数据验证跨安全分区变电运行控制平台研究

曹敏，尹福荣，张玉龙

(1.云南电网有限责任公司电力科学研究院，昆明 650217；2.昆明能讯科技有限责任公司，昆明 650051)

全景数据验证跨安全分区变电运行控制平台研究

曹敏1，尹福荣2，张玉龙2

(1.云南电网有限责任公司电力科学研究院，昆明 650217；2.昆明能讯科技有限责任公司，昆明 650051)

针对目前变电站智能程序操作达不到理想的一键程序化操作要求，所验证的信息不够完全、信息关联性弱、需要运行人员参与验证过程等问题，研究开发一套基于全景数据综合验证的跨安全分区变电运行控制平台，从平台的架构、技术实现原理进行深入浅出的分析，平台集成实现了全景信息的融合、多种电力规约的解析、一体化监控的变电运行驾驶舱，利用基于光敏电阻回路的反馈验证机制，使智能变电站一键程序化操作能够进行全面、自动的外部综合信息验证及结果反馈。

智能变电；程序化操作；综合反馈验证；驾驶舱

0 前言

随着电网规模逐步扩大，其运行机制和特性日趋复杂，生产运行管理难度加大，而国内变电站自动化系统经过多年的发展已达到了较高的技术水平，有必要在技术上采取切实有效的措施，实现一键式程序化操作，保证操作安全，提高操作效率[1-2]。电力企业必须建立电力安全分区，在保证物理安全的同时也形成了数据通信和共享的壁垒，使得现阶段智能变电站一键式程序化操作所涉及的设备无法进行外部信息验证或所验证的信息不完全、信息关联性弱、需要运行人员参与验证过程[3-6]。因此，面对日趋复杂的电力系统，在遵循安全分区原则的基础上，打通数据壁垒，实现信息的自动化关联综合验证的智能化变电运行控制显得尤为重要。

基于全景数据综合验证的跨安全分区变电运行控制平台利用光敏电阻控制技术，通过使用变电站安全分区隔离技术、变电运行设备智能远控技术、变电运行设备智能监测技术、变电设备外环境验证技术、变电站应用规约解析及组合技术等，使智能变电站一键程序化操作能够进行全面、自动的外部综合信息验证及运用光敏控制技术进行验证结果的反馈，充分满足了一键程序化操作要求，减少设备操控过程中事故发生的可能性。

1 变电站智能程序化操作现状

随着科学技术的快速发展，电网的智能化程度越来越高，变电智能设备逐渐应用到变电站生产中，其中一键式程序化操作是智能变电站发展的重要内容和目标。现阶段智能程序化操作过程中站控层、间隔层已具备完备的五防动态逻辑验证功能，并具备五防联动模拟操作功能，保证了设备操作的可靠性。但这种模式的一键式程序化操作验证只能保证设备操作的可靠性而无法保证设备操作的综合安全性，而安全性才是变电运行过程中最关键的因素。为了让智能变电站一键式程序化操作也具备对设备综合安全性的验证，就必须将变电运行过程中的相关的信息传入变电站控制系统中，但目前变电站工作票信息、技术监督分析数据、设备缺陷信息等用于验证设备安全性的数据均处在变电安全III区中无法直接传回变电安全I区提供给控制系统进行验证。因为根据电网电力二次系统安全防护的总体原则 “安全分区、网络专用、横向认证、纵向隔离”的要求，变电控制处于变电安全I区，设备综合信息一般处于变电安全III区，I区数据传入III区必须经过正向物理隔离装置，III区数据只能通过反向物理隔离装置以文本文件形式传到I区。

为了实现对所要操作的变电一次设备进行综合安全性验证，很多系统采用将部分综合信息以文本的方式传回安全I区，在控制系统中进行验证；或者是采用在变电安全III区也部署一个用于外部信息验证的系统，但是这些方式都存在问题，例如所验证的信息不够完全、信息关联性弱、需要运行人员参与验证过程等等，因此均达不到理想的一键程序化操作要求。

2 跨安全分区变电运行控制平台

基于全景数据综合验证的跨安全分区变电运行控制平台利用光敏电阻控制技术，通过使用变电站安全分区隔离技术、变电运行设备智能远控技术、变电运行设备智能监测技术、变电设备外环境验证技术、变电站应用规约解析及组合技术等，使智能变电站一键程序化操作能够进行全面、自动的外部综合信息验证及运用光敏控制技术进行验证结果的反馈。

2.1 平台架构与技术原理

平台总体由驾驶舱监控控制平台分别连接电力规约解析装置和正向物理隔离装置构成；其中驾驶舱监控控制平台由验证反馈模块分别连接驾驶舱控制模块、驾驶舱监视模块以及与驾驶舱监视模块连接的全景信息平台组成；平台总体架构如图1所示：

图1 平台总体架构图

如图1所示，驾驶舱控制模块部署在变电站安全I区；在变电站安全I区与安全III区之间安装正向物理隔离装置；外部环境验证模块及全景信息平台部署在变电站安全III区；

验证反馈模块由信号灯控制器连接信号灯、光敏电阻回路组成；

验证反馈模块通过光敏电阻回路与驾驶舱控制模块连接；验证反馈模块通过信号灯控制器与驾驶舱监视模块连接。

平台利用光敏电阻控制技术、变电站安全分区隔离技术、变电运行设备智能远控技术、变电运行设备智能监测技术、变电设备外环境验证技术、变电站应用规约解析及组合技术等进行整合，通过在变电站安全I区部署驾驶舱控制模块进行控制操作、在变电站安全I区与安全III区之间安装正向物理隔离装置进行安全I区到安全III区的单向数据传输、在变电站安全III区部署外部环境验证模块及全景信息平台对设备综合安全性进行综合验证，运用验证反馈模块将变电站安全III区的验证结果间接反馈给变电站安全I区的控制模块。

2.2 平台功能及特点

2.2.1 变电全景信息的融合

全景信息平台将各类数据集合统一建模、统一处理、统一分窗口展示，并统一上送。标准规范的庞大数据量为高级应用创造了必要基础条件，改变了变电站各个子系统数据采用不同编码规则、不同数据库平台所形成的若干信息孤岛，将原来独立设置的各类子系统功能，经过整理全部融合，在统一平台上进行必要的数据结构重构，提高了数据利用率和互动性，提高系统的可靠性、集成性及维护性。

图2 全景信息平台结构图

全景信息平台作为变电站自动化系统的基础，通过规范的信息采集渠道，构建覆盖变电站各个子系统的信息资源共享体系，贯穿变电站的各个环节。平台融合了自动化系统、状态检测、一体化电源、保护、PMU、故障录波等各个子系统，将反应变电站各子系统以及运行的稳、暂、动态各类数据通过统一的数据接口接入，在站端完成数据集成和数据标准化，对站内高级应用提供来源唯一、全面、标准的信息数据源和统一面向模型的数据接口；对变电站开放标准化的全景信息数据，实现全站应用功能在站控层后台的一体化配置及可视化展示。

2.2.2 多种电力规约解析的集成

电力规约解析装置以综合数据采集、规约解析、数据转发特征，支持多变电站数据接入，支持供电局对下属所有变电站的监控以及网公司对下属所有供电局的监控，以多维数据的方式支持多点配置，以一维、二维、三维等多维数据的形式，在数据层面上对接入点进行划分。低维向高维发送数据，高维向低维下达命令，形成一种金字塔的数据格式类型及数据流，从而支持网公司到供电局，供电局到变电站的全景数据通讯。

图3 规约解析装置原理图

2.2.3 基于光敏电阻回路反馈验证机制

光敏电阻的工作原理是基于内光电效应的。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，把两电极做成梳状。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其中便有电流通过，受到波长的光线照射时，电流就会随光强的而变大，从而实现光电转换[7]。

当外部信息验证通过时，信号灯控制器将信号灯置于开启状态，信号灯照射到光敏电阻回路中激发电信号分别传到驾驶舱控制模块和信号灯控制器，控制模块中的命令得以下达完成设备的控制操作，而信号灯控制器也再次将信号灯置于关闭状态，以此完成整个操作的验证。

2.2.4 一体化监控的变电运行驾驶舱

变电运行驾驶舱具有一键式控制、可视化监测、智能巡视、智能告警、分布程序化控制、智能分析决策、全景信息分级共享等特征[8-9]。

图4 驾驶舱原理图

通过智能监视、智能操作、智能辅助的高级应用窗口对变电站运行重点关注信息分层聚合、面向对象分类处理信息主动推送，使运行人员在驾驶舱中方便驾驭变电站全貌。精细到设备的区域安全划分智能运行控制策略，实现多安全任务分区信息贯通，在变电运行驾驶舱全景展现集中式分析逻辑判断，实现变电运行智能化。

3 结束语

基于全景数据综合验证的跨安全分区变电运行控制平台集规约通讯、数据融合、监视控制、验证反馈于一体化，在遵循电力二次系统安全防护总体原则的前提下，实现了一键式程序化操作及综合信息验证，保证了设备操作的可靠性和安全性。

[1] 叶锋，沈峻，杨世骅，等.程序化操作在变电站自动化系统中的实现 [J].中国高新技术企业，2007，30(5)：79 -79.

[2] 丁泉，朱来强，胡道徐，等.变电站程序化操作及远动装置执行 [J].电力自动化设备，2007，27(8)：119-121. [3] 张丰，郭碧媛.变电站智能操作票系统与程序化操作系统结合方式探讨 [J].电力自动化设备，2010，30(12)：117-120.

[4] 陆惠斌.程序化操作在变电站综合自动化系统中的研究与实现 [D].东南大学，2006.

[5] 张福权，谢志奇.电力二次安全分区后的生产数据安全访问 [C].中国水力发电工程学会电力系统自动化专委会年会，2013.

[6] 黄少雄，黄太贵，程栩.智能变电站信息一体化平台建设方案研究 [J].东北电力技术，2012，33(2)：21-24.

[7] 宋吉江，牛轶霞.光敏电阻的特性及应用 [J].家用电器，2000，(1)：55-57.

[8] 汪际峰，周华锋，熊卫斌，等.复杂电力系统运行驾驶舱技术研究 [J].电力系统自动化，2014，(9).

[9] 张志生，曹敏，高尚飞，等.电网管理数据融合的输电全景驾驶舱技术 [J].云南电力技术，2014(5).

Research and Design on Cross-platform Operation Control Substation Secure Partition Based on Panorama Comprehensive Validation Data

CAO Min1，YIN Furong2，ZHANG Yulong2
(1.Yunnan Electric Power Research Institute，Kunming 650217，China；2.Kunming ENERSUN technology Co.，Ltd.，Kunming 650051，China)

Aiming at the substation intelligent program operation is not up to the key procedure of the operation ideal requirements，verify that the information is not complete，the information of weak connection，need to run the personnel involved in the verification process and other issues，to research and develop a set of cross panoramic data partition comprehensive verification of substation operation control platform based on the analysis，to explain profound theories in simple language from the realization principle the architecture of the platform，platform integration technology，realizes the panoramic information fusion，the statute of the power analysis，integrated monitoring of substation operation in the cockpit，the use of feedback loop of photosensitive resistance verification mechanism based on the key program of intelligent substation，operation can be external validation and the results of the comprehensive integrated information，automatic feedback.

intelligent substation；programmed operation；comprehensive feedback test；cockpit

TM76

B

1006-7345(2015)05-0008-04

2015-05-14

曹敏 (1961)，男，硕士，教授级高级工程师，云南电网有限责任公司电力科学研究院，从事计量测试技术、电能测量和负载控制设备技术研究工作 (e-mail)cm1961＠sohu.com。

尹福荣，男，昆明能讯科技有限责任公司，从事数字电网技术、电力数据应用技术研究工作 (e-mail)yinfurong＠enersun.com.cn。

张玉龙，男，昆明能讯科技有限责任公司，从事数字电网技术、电力数据应用技术研究工作 (e-mail)zhangyulong＠enersun.com.cn。