摘要：为了保证智能变电站的稳定运行，智能变电站二次系统的安全是重中之重。但在智能变电站二次系统逐渐扩大自身规模的过程中，随之提升了安全问题的发生率。为了减少智能变电站二次系统中存在的安全隐患，提高系统运行的安全性及可靠性，应设置综合性的安全防护措施，发挥其防护作用。
关键词：智能变电站；二次安措；防误系统；应用
1二次安措防误需求
1.1防误安措元素分析
安全措施的操作场景主要包括：1)变电站改、扩建时；2)一次设备在停电或者不停电运行检修时；3)二次设备本身试验检修时。二次设备的安全措施，主要目的是对该设备进行安全隔离，通常通过二次回路的操作、装置功能压板的投退来实现，特殊情况考虑光纤的插拔。二次安措具体的可操作元素主要包括：功能软压板、GOOSE发送压板、GOOSE接收压板、SV接收软压板、检修硬压板；装置之间直连的光纤；对于智能终端，还有出口硬压板。
1.2防误安措需求
智能变电站改、扩建、设备检修等不同应用场景下，应该采用的安措防误措施，以及措施的可靠实施需要采用何种技术，需要深入研究。主要包括：1)安全措施能够对停电或者不停电检修的二次设备进行可靠隔离；2)安全措施保证检修、运行时的安措能够得到校验及警示(防三误：误操作、误试验、误整定)；3)安全措施保证“三信息”能够得到安全校对防误(检修装置、相关装置、监控后台三个方面对安措信息进行校对)；4)采用自动化技术，能够一键式执行安全措施；一键安措执行服务代替人工操作，需要保证安措防误的可靠、安措执行的可反演、安措执行异常可追溯；5)采用可视化技术，对保护装置、二次回路的运行状态(软压板状态，交流回路、跳闸回路、合闸回路、启失灵回路等虚回路)能够实时监视并图形化展示。
2安措业务分析
2.1安措信息流
依据《智能变电站一体化监控系统建设技术规范》，智能变电站普遍采用三层两网架构，二次设备划分为过程层设备、间隔层设备、站控层设备，一体化监控系统信息流动网络划分为间隔层网络和站控层网络。二次设备安措信息流依附于这种三层两网架构，同时又有自己的典型性。在图1中，过程层设备不具备和站控层进行通信的能力，需要在间隔层增加数据采集装置，采用GOOSE传输协议，收集过程层设备的监测信息；间隔层的保护、测控以及新增的采集装置，通过站控层网络，将检测信息传给在线监测服务或者系统。图中绿色虚线示意了监测信息的流动方向。
图1信息流图
安措监测信息主要包括：二次设备的运行状态、压板状态、自检信息，已及软压板的控制信息；过程层、站控层二次回路状态、关键节点状态信息及告警信息；站控层和间隔层网络端口自检信息及数据流动信息。从对监测信息和信息流分析可以看出，二次设备在线监测系统完全支持二次设备安措信息的采集、软压板的遥控，因此可基于二次设备在线监测系统开发二次安措防误子系统。
2.2安措业务流程
首先，安措监视模块实时监视安措回路中的压板状态，在正常运行时，压板状态改变，立即产生告警，在安措操作前，退出相关回路压板状态监视；第二步，根据安措方式，选择需要执行的二次安措操作票；第三步，安措防误与相关二次设备共同模拟安措票执行，确保开票正确；第四步，为了避免误整定、误修改，读取定值压板状态，并保存；然后，一键自动执行安措操作票，执行完成，远程和就地运行检修人员根据操作票进行验证，确保没有错误时，进入检修。
3安措防误设计方案
3.1整定防误
整定防误模块主要完成安措操作前后相关装置的压板、定值比对，防止人为失误。操作前读取检修前压板、定值，并在磁盘可靠存储备份；检修完毕投运前，进行可视化对比验证，如果异常变化，需要可视化给出变更位置，弹出告警窗口，并向告警客户端发送告警。
3.2安措监视
监视模块主要有以下功能：二次虚回路上的各种压板投退顺序正确性监视，已正确投退的压板突然变更监视。操作完成后，回路压板应处于稳定状态，模块监视到压板变更，立即发出压板变更告警；告警产生时，应能根据操作逻辑，弹出告警原因的对话框；告警信息应提交给告警客户端和二次回路可视化模块。
3.3安措执行
模块能够读取操作票，图形显示操作票，采用图标和文字等方式，标识操作票状态(未执行、正在执行、执行完成、暂停、执行失败等)；单步执行操作票，用高亮或彩色等明显方式标识当前操作项；在操作项执行间隔，允许执行人暂停操作；操作项执行失败，允许执行人选择重试、暂停等操作；安措完成后，可对装置标志检修状态。能够顺序执行一组多个不同装置的操作票，不能同时执行多个操作票。模块还需要支持操作票预演和日志记录功能：对一键安措进行预演，预演不符合规则，给出告警原因；对每一步的安措，能够记录关键步骤以及模块内部之间的互动，便于追溯安措执行中的异常。
3.4智能安措
该模块主要完成安措隔离分析，安措开票，安措校验，以及操作票保存、统计、查询等功能。智能安措最重要的功能是安措隔离分析，模块遵守约定的二次安措隔离原则或者安措操作的压板投退规则，通过分析得到可靠隔离所必须的操作步骤。其中安措开票主要有3种方式，自动开票、图形开票、手工填写，也可以导入工作票。自动开票源于隔离分析得到的通用的安措操作步骤，但是仍然需要人工增加一些不同地区的安措习惯或者约定，形成实例化的安措操作票。图形开票，则是利用可视化二次回路监视界面，直接拖拽二次回路中的压板到操作步骤列表中，然后再确定压板目标状态；可以根据实际需要进行操作步骤顺序调整。该模块另一个重要功能是操作票安全校验功能，对于通过图形开票、人工填写、导入等方式获得的工作票，利用隔离分析自动获得的安措操作步骤，验证操作票是否正确。
4关键技术
4.1安措隔离分析方案
传统的智能变电站SCD文件包含以下信息：1)变电站一次设备模型与电气拓扑信息；2)功能视图；3)IED能力描述；4)通信视图，通信配置信息；5)产品视图；6)数据流。在文献[18-20]中，SCD文件又增加一次设备配置、二次设备配置、通信、压板等信息建模，成功用于智能站的二次虚回路运维支持。基于新的SCD模型，构建一、二次设备关联及二次设备之间虚回路关联模型。对于需要停电的一次设备，根据关联模型自动获取与之相关的二次设备。对于需要检修的二次设备，通过二次虚回路查找与之关联的其他它二次设备，根据二次设备在停电或者不停电情况的安措原则，分析出能使检修的二次设备可靠隔离的安措操作，自动形成安措操作票。对于图形开票形成的操作票，或者导入的操作票，可以利用安措规则分析出必须的安措操作，检查票中是否包含这些步骤及操作顺序，最终验证票的正确性。操作票中，会涉及到很少的一些硬件操作(比如断开光纤、出口硬压板等等)，它们无法进行验证，自动开票也无法自动形成，因此通常需要人工分析，完善补充。
4.2安全隔离分析
根据第2节的需求，安措隔离的主要原则如下：1)装置校验或者消缺等现场作业时，应隔离采样、跳闸、合闸、启失灵回路中与运行设备相关的联系，并保证运行设备的正常运行；2)单套设备校验或者消缺时，应停役一次设备；双重化配置的二次设备，仅单套设备校验或者消缺时，可以不停役一次设备，但防止一次设备无保护运行；3)对于发送侧或者接收侧有软压板的光缆，尽量不断开光纤，断开前保证软压板已断开；4)虚回路安全隔离时，采取双重安全隔离措施。首先是检修装置的发送压板，然后是相关运行装置的接收压板，也可考虑检修装置的检修压板。根据隔离原则，采用如下四个步骤进行分析：步骤1)停用一次设备时，一次设备相关的二次设备需投入检修压板或者退出运行(相关通常指的是一、二次设备在同一个间隔)；步骤2)不停用一次设备时，待检修的二次设备需要投入检修压板或者退出运行；步骤3)检修设备的GOOSE回路安措实施原则：a)投入待检修设备检修压板，并退出待检修设备相关GOOSE出口压板；b)退出与待检修设备相关的运行设备的GOOSE接收压板；c)停用一次设备时，按照步骤一停用二次设备外，停用的二次设备之间的GOOSE压板可不退；步骤4)检修设备具有SV发送回路时的安措原则：a)停用一次设备时，按照步骤1)停用二次设备外，与该二次设备相关的仍在运行的保护设备需退出SV接收压板；b)不停用一次设备，停用接收SV的保护装置外，这些保护装置SV接收压板可不退。
5结论
安措防误子系统在实际应用中，自动开票、验票功能能够保证需要安全隔离的设备可靠隔离，能减轻运行人员安全焦虑；一键安措功能，可提高工作效率。
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论文作者:洪波,朱自强,章俊辉,汪臻,程旭东,徐鹏
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/16
标签：压板论文; 设备论文; 操作论文; 回路论文; 变电站论文; 智能论文; 信息论文; 《电力设备》2017年第20期论文;