智能变电站二次系统可视化及安措管理装置开发

国网甘肃省电力公司张掖供电公司 邱雁庄 韩金泽 金 铖

目前在智能变电站中，广泛采用了微机保护系统，提高了继电保护装置动作的灵敏性和可靠性，对于保障电力系统的安全运行发挥了重要的作用。然而,智能变电站中二次系统较为复杂，应强化对二次设备检修安措的管理，提高检修作业的安全性。本文详细对智能变电站二次系统可视化技术及安措管理装置开发技术进行了分析。

在目前电力系统新建的变电站中，基本都为智能化变电站，广泛应用了合并单元、智能终端、交换机和传输路由器等智能化网络设备，并采用光缆替代常规变电站中的电缆，使得网络通信信号替代了传统的电信号。与此同时，二次系统的结构也变得更加复杂，在检修二次设备时存在着较大的安全风险。为了提高智能变电站二次设备定检和缺陷处理的安全和规范化水平，保证人身、设备和电网安全，本文介绍了利用可视化技术开发的智能变电站二次系统安措便携式管理装置，并详细介绍了该装置的实现原理和应用情况。

1 智能变电站二次系统检修

1.1 智能变电站中需检修的二次设备类型

智能变电站在对二次系统进行检修时，如果采用人工的方式拟安措工作票，拟票的效率较低，且难度较大，也容易出错。为了强化对智能变电站二次系统检修安措的管控，可以利用可视化技术，将二次检修安措进行可视化展示。通过采用智能变电站二次系统可视化安措管理装置，可以提高二次检修的工作效率，保证检修前所做的安措工作的正确性。在智能变电站中需要进行检修的二次设备主要包括合并单元、智能终端、交换机、保护装置等，其中交换机检修一般通过console口登录到交换机进行配置或者直接更换设备，本文不对这种二次设备检修进行阐述。合并单元和智能终端在检修的过程中，需要保护装置的配合，但保护装置中的二次回路集成度较高，在检修的过程中应强化安措管理。

1.2 GOOSE和SV安措技术

GOOSE安措技术主要包括以下几类：一是光纤隔离，但此时智能终端到一次设备之间的回路依然没有隔离，在检修的过程中存在一定的安全风险，并且光纤插头重复多次拔插也会影响紧固效果。二是退出GOOSE软压板，此时如果智能终端自身出现故障，也做不到隔离智能终端到一次设备之间的回路，并且如果保护装置中的软件运行异常，软压板可能会投入，故这种安措的可靠性不高。三是通过投入检修压板隔离，这种安措方式当保护装置故障时，可能失效。

对于SV安措技术，主要包括投入检修压板和退出SV接收压板。当二次设备需要进行检修并且检修压板一致时，表示安措已做好。当检修压板不一致时，则退出或闭锁保护。

2 智能变电站二次系统的可视化技术

在智能变电站二次系统中，采用GOOSE和SV网络报文信号来实现变电站中的装置保护和控制等功能，使得网络数字化通信替代了传统的线缆回路，降低了变电站的工程造价投资，并且也能够提高变电站二次系统运行的可靠性。在二次系统中，目前广泛采用IEC 61850通信标准规约进行统一的信息建模，并按照统一的传输规约，实现数据信息的共享和互操作；同时，将变电站分为三层两网，具体为站控层、间隔层和过程层以及GOOSE和SV网。以某线路保护为例，其保护功能安装三层进行分解如图1所示。

图1 线路保护功能的分解和分配

在图1中，按照IEC 61850通信规约标准，线路保护可以分解为各个功能模块。在上面建立的模型当中，具有PTOC定时过电流、RREC自动重合闸、XCBR断路器、CSWI开关控制器、PDIS距离保护、测量功能MMXU、压互TVTR、流互TCTR、IHMI人机接口等节点，这些节点按照功能的不同分配在图中的不同层。

将二次保护设备建立好模型之后，对于二次回路的可视化，将设备的连接端口分为发送端和接收端，这样二次回路中的信号都具有方向性，通过数据间的映射关系可以构成相应的虚拟导线，并替代了传统的二次电缆。在可视化图形连接中，采用带方向的箭头表示信号的传输方向和设备的连接关系，并反映GOOSE及SV信号的传输。在可视化图形展示的步骤中，首先导入需要检修的变电站SCD文件并进行解析，得到装置的数据信息和映射关系，在此基础上建立二次回路连接模型。其次是设计软件界面，完成可视化图形的绘制。最后可以对二次回路之间的连接关系进行校验，保证连接和映射关系的正确性。

3 智能变电站二次检修安措管理装置开发

3.1 智能变电站二次检修安措管理装置的功能

通过智能变电站二次检修安措便携式管理装置，可以实现将二次设备中看不见摸不着的虚拟连接通过可视化技术转化为图形化的线路连接，能够实现对智能变电站二次设备安全检修的有效管理，避免出现设备检修安措工作不全或者过度的问题。该智能变电站二次检修安措便携式管理装置的主要功能包括以下几点：一是能够建立安措模板，通过调用模板，可以轻松便捷地生成特定二次设备的安措工作票。二是通过建立安措管理的数据库系统，将检修安措工作票一键导入到手持式设备上，并能够实现对地区电网中的变电站历史安措票和原始操作数据的记录、存储、统计和查询等。三是通过使用该智能变电站二次检修安措便携式管理装置，可以实现对变电站中二次设备检修安措的有效管理，减少二次继电保护设备出现误碰、误整定、误接线和误投退压板等人为错误的发生概率，提高智能变电站二次安措工作的可靠性，并提高变电站的运维检修管理技术水平。

3.2 智能变电站二次检修安措管理装置功能的实现

在智能变电站二次检修安措管理装置中，是根据可视化技术将GOOSE和SV安措策略进行可视化展示和管理，从而可以直接在便携式管理装置上查看二次安措的相关数据信息，提高检修效率并实现智能拟安措票的功能。对于安措策略可视化的实现原理，可以采用基于测控装置的实现技术，如可以在GOOSE控制模块中增加相应的信号，通过获取并解析MMS报文，可以得到GOOSE回路的状态，并进行可视化展示。此外，对于二次检修安措管理装置中的智能拟票功能，图2为二次检修安措管理装置系统的操作步骤。

图2 二次检修安措管理装置系统的操作步骤

从图2可以看出，在导入数据模型文件并完成图形绘制之后，就可以进入到智能拟票环节，并实现对安措票和操作票的管理。在智能拟票的过程中，可以采用基于知识图谱的拟票方法，通过建立搜索引擎对变电站二次系统中的关键词进行识别，并采用C/S模式开发二次系统检修安措票自动生成系统，避免在检修过程中出现误操作的情况。此外，通过智能变电站二次可视化检修便携式管理装置中的历史安措票记录、存储和统计功能，可以对检修作业进行统计分析，发现在检修过程中可能存在的问题，提高并改进管理装置的实际应用性能。

结论：智能变电站是今后的发展趋势，利用可视化技术将智能变电站二次设备检修安措进行可视化展示，是提高二次设备检修安全水平的重要措施。本文系统分析了智能变电站二次回路的可视化技术和二次安措管理装置的实现原理，并介绍了智能拟票的操作步骤，在实际电力系统二次检修领域中可以加以推广应用。