隨著我國智能電網的飛速發展，越來越多的智能變電站開始并網運行。智能變電站的二次設備在經過長時間帶負荷運行后，設備固有缺陷可能在某個階段集中暴發，由于變電站人員配備長期不足，所以變電站檢修工作矛盾越發凸顯。

檢修人員在現場執行安措和安全出口過程中人工校核工作繁重且易出錯。首先，在保護設備定檢之前，需要逐項核對定值、壓板狀態、光纖鏈路狀態等信息；其次，在執行完安措后恢復初始狀態時，還需要逐項核對定值、壓板狀態、光纖鏈路狀態等信息并依次恢復初始狀態。另外，不同的人員進行現場作業，可能導致二次回路存在不確定性，因此需要頻繁校核二次回路及出口信息。

目前，國內針對安措本身校核的研究文獻較多，但鮮有涉及安措初始狀態校核和整組出口校核方面的內容。針對上述存在的不足和不完善之處，本文提出了一種基于網絡信息交互的智能變電站安措初始狀態和出口校驗方法。

該方法通過研究常用二次安全策略隔離機制，利用制造報文規范（manufacturing message specification, MMS）網絡采集二次設備的定值、壓板狀態、鏈路狀態，同時配合現場過程層（generic object oriented substation event, GOOSE）、鏈路狀態信息采樣值（sampled value, SV）完成對裝置和回路狀態信息的自動判別和準確顯示，結合安措票的自動生成和校核，最終實現二次設備安措初始狀態和安全出口狀態的精準校核。

1 二次安全策略隔離機制

在二次設備檢修作業之前，需要通過安全措施隔離檢修作業對正常運行設備進行采樣、跳閘（包括遠跳）、合閘、起失靈等信號的干擾，并確保執行安全措施本身不影響二次設備正常運行。圖1為智能變電站二次設備信號鏈路的典型連接關系邏輯框圖。圖中清楚反映出保護與智能終端、保護與合并單元或保護與合智一體、保護與其他保護之間的信號鏈路邏輯關系。

針對這種典型信號鏈路的二次設備進行檢修作業，常用的隔離機制包括軟壓板機制、檢修機制、光纖機制、出口硬壓板機制。下面將對這幾種隔離機制的特征進行詳細介紹。

圖1 典型連接關系邏輯框圖

1.1 軟壓板機制

保護中的軟壓板主要包括GOOSE接收和發送壓板、SV接收壓板、功能壓板，其中GOOSE/SV壓板和保護與其他設備的通信相關。具體作用說明如下：

• 1）當退出保護GOOSE發送軟壓板時，保護不向其他IED設備發送GOOSE變位信息。
• 2）當退出保護GOOSE接收軟壓板時，保護不處理其他IED設備發來的GOOSE變位信息。
• 3）當退出保護SV接收軟壓板時，保護不接收合并單元或合智一體發送的采樣值信息。

1.2 檢修機制

智能變電站二次設備的檢修機制有別于傳統二次設備。首先，檢修狀態的間隔層裝置將帶檢修標志的MMS報文上送站控層監控系統；其次，檢修狀態的過程層裝置僅對品質為TEST的GOOSE、SV報文進行處理，對其他報文不進行任何邏輯處理。其中，當采用SV級聯時，檢修狀態的間隔合并單元會接收母線合并單元的SV報文獲取電壓。

1.3 光纖機制

智能變電站過程層裝置之間網絡報文信息通過光纖傳輸，斷開裝置間的光纖鏈路，可以有效隔離檢修裝置與運行裝置間信號的傳輸。

1.4 出口硬壓板機制

智能變電站的出口硬壓板處于智能終端和斷路器之間的電氣回路中，由智能終端控制，可作為明顯的斷開點。當智能終端出口硬壓板退出回路時，出口硬壓板兩端的二次回路被可靠斷開。

2 校驗方法研究

現場設備定檢有一套完整的操作流程：

• ①在執行安措之前，先從站控層和過程層網絡獲取并保存定檢間隔的壓板、定值信息，并生成模板；
• ②根據定檢環境（一次設備是否停電、是否支持插拔光纖、是否出口聯動）以及二次安全策略隔離機制，生成相應安措票；
• ③根據安措票校核安措執行過程，并在執行過程中校驗整組安全出口；
• ④在定檢完成后，將實時壓板、定值與保存的模板進行比對，校核與初始狀態不一致項；
• ⑤根據校核結果逐項恢復至初始狀態，并執行下一步安措。

2.1 安措初始狀態校核

安措初始狀態校核的意義在于，提醒檢修人員當前二次設備狀態不符合執行安措的條件，以及提示安措執行結束后需要恢復的二次設備狀態。安措初始狀態校核能保證安全措施嚴格按照操作順序執行，從而降低誤操作的概率。

根據變電站配置文件（substation configuration discription, SCD），建立可視化的圖形展示文件，將數據采集單元采集的信息與變電站圖形文件進行關聯，獲取變電站安全措施初始狀態，對安全措施票接收及解析單元獲得的安全措施票進行初始狀態校核。安措狀態校核流程如圖2所示。

圖2 安措初態校核流程

保護和測控裝置進行安措初始狀態校核：首先通過站控層網絡獲取設備MMS模型，然后從模型中相關數據集獲取裝置壓板狀態和定值信息。合并單元和智能終端進行安措初始狀態校核：首先通過過程層網絡獲取GOOSE報文，然后從報文相應控制塊中取對應壓板通道狀態。

各設備類別對應的檢測條目如下：

• 1）保護裝置：檢修硬壓板（dsRelayDin）、功能軟壓板、GOOSE發送軟壓板、GOOSE接收軟壓板、SV接收軟壓板（dsRelayEna）、定值（dsSetting）、通信狀態（dsCommstate）。
• 2）測控裝置：檢修硬壓板（dsDin）、檢同期軟壓板、檢無壓軟壓板、不檢定軟壓板（dsRelayEna）、通信狀態（dsCommstate）。
• 3）合并單元：檢修硬壓板。
• 4）智能終端：檢修硬壓板（只適用于停電檢驗）、就地/遠方壓板。

當進行安措初態校核時，首先將獲取到的各個設備壓板、定值通道信息保存作為模板；接著在現場檢修任務完成后或新的檢修任務開始前，通過同樣的操作校核通信狀態，獲取設備實時的壓板、定值狀態；最后與模板進行比對校驗，得到狀態不一致信息，并逐項恢復，確保執行安措條件或安全運行環境正確。

2.2 安措票生成與校核

本文基于二次安全策略隔離機制，綜合是否一次設備停電、是否支持插拔光纖、是否出口聯動的條件，設計出了一套自動生成安措票規則。

以線路保護裝置定檢不帶開關傳動為例，安措票生成和校核邏輯如下所述。

1）線路保護與關聯的其他保護之間

退出其他保護的GOOSE輸入壓板（例如母線保護的GOOSE輸入壓板）。若無軟壓板且支持拔光纖模式，則拔線路保護至其他保護光纖；若無軟壓板且不支持拔光纖模式，且關聯的其他保護為縱聯保護，則退本線路保護的縱聯保護功能壓板，關聯的對側縱聯保護執行跳閘改信號操作，并退對側縱聯保護的功能軟壓板；若無軟壓板，且不支持拔光纖模式，且其他關聯保護不是縱聯保護，則關聯保護陪停。

退出線路保護對其他保護的GOOSE輸出壓板。若其他保護為縱聯保護，則退本線路保護的縱聯保護功能壓板，執行對側縱聯保護跳閘改信號，并退對側縱聯保護功能軟壓板。

對于關聯保護的陪停措施，不僅需要退出待陪停保護對除本線路保護外的所有其他關聯IED的GOOSE輸出壓板，還要退出與待陪停保護關聯的其他保護的GOOSE輸入壓板。具體情況分類如下：

（1）與待陪停保護關聯的IED為保護時。分別退出待陪停保護與此保護的GOOSE輸入輸出壓板。若此保護無GOOSE輸入壓板，且待陪停保護無對應GOOSE輸出壓板時：支持拔光纖的情況下，則拔掉此虛連接光纖；不支持拔光纖的情況下，則提示告警“輸入輸出壓板缺失”。

（2）與待陪停保護關聯的IED為智能終端或合智一體時。若待陪停母線保護和本線路保護關聯的是同一個智能終端，則處理方式與本線路保護一致。若待陪停母線保護和本線路保護關聯的不是同一個智能終端：陪停母線保護有對此關聯智能終端的GOOSE輸出壓板，則退出此壓板；沒有GOOSE輸出壓板且支持拔光纖的情況下，則拔掉此虛連接光纖，不支持拔光纖的情況下，則退出關聯智能終端或合智一體的跳閘出口硬壓板。

2）線路保護與關聯的智能終端之間

退出本線路保護對智能終端的GOOSE輸出軟壓板。若支持拔光纖，則拔掉保護至智能終端的GOOSE光纖；若不支持拔光纖，則退出智能終端的跳閘出口硬壓板。

3）線路保護與關聯的合并單元之間

無需處理。

4）線路保護與關聯的合智一體之間

退出本線路保護對合智一體的GOOSE輸出軟壓板。若支持拔光纖，則拔掉保護至合智一體的GOOSE光纖；若不支持拔光纖，則退出合智一體的跳閘出口硬壓板。

2.3 安全出口校驗

在停電檢驗過程中，因不同專業人員之間交叉作業會導致無法順利進行整組試驗或遙控出口，因此需要頻繁校核二次回路及出口信息。為了防止這種現象，需要實時在線校驗安全出口是否滿足要求。具體校驗內容如下。

1）綜自人員校驗（遙控、遙信、遙測），邏輯方程如下：

（1）后臺：遙控安全出口=“測控、合并單元和智能終端三者檢修狀態一致”∩“智能終端遙控出口硬壓板投入”∩“測控裝置遠方硬壓板投入”∩“智能終端開關就地/遠方把手切換至遠方”∩“測控裝置投入軟壓板（若有，則投入SV接收軟壓板∩檢同期）”∩“光纖鏈路無異常”。

（2）遠動：遙控安全出口=“測控、合并單元和智能終端三者檢修狀態一致”∩“智能終端遙控出口硬壓板投入”∩“測控裝置遠方硬壓板投入”∩“智能終端開關就地/遠方把手切換至遠方”∩“測控裝置投入軟壓板（若有，則投入SV接收軟壓板∩（檢同期∪檢無壓∪不檢定））”∩“光纖鏈路無異常”。

2）保護人員校驗，邏輯方程分以下具體幾種情況：

• （1）不帶合并單元整組安全出口=“保護和智能終端檢修狀態一致”∩“保護裝置GOOSE發送軟壓板”∩“智能終端出口硬壓板”∩“光纖鏈路無異常”。
• （2）帶合并單元整組安全出口=“保護和智能終端檢修狀態一致”∩“保護裝置GOOSE發送軟壓板”∩“保護裝置SV接收軟壓板”∩“智能終端出口硬壓板”∩“光纖鏈路無異常”。
• （3）主變/線路保護起失靈出口=“主變/線路保護、母差及失靈保護檢修一致性”∩“主變/線路保護起失靈發送軟壓板投入”∩“母差及失靈保護失靈接收軟壓板投入”∩“光纖鏈路無異常”。
• （4）失靈保護聯跳主變出口=“母差保護和主變保護檢修一致性”∩“母差保護發送主變聯跳軟壓板”∩“主變保護失靈聯跳GOOSE接收軟壓板”∩“光纖鏈路無異常”。
• （5）線路保護遠方跳閘出口=“母差及失靈保護、線路保護檢修一致性”∩“線路保護遠方跳閘軟壓板投入”∩“光纖鏈路無異常”。

在校驗安全出口條件時，通過MMS、SV、GOOSE報文獲取保護、測控、合并單元、智能終端的軟硬壓板、開關把手、通信鏈路等狀態信息。所有信號狀態若滿足上述出口規則，則表示開關可正常出口，當有條件不滿足時，校核出的不滿足項即可指示出口失敗原因。

3 現場應用

根據上述研究成果，本文設計了一種基于網絡的智能變電站安措初始狀態和出口校驗方法，結合安措票自動生成和校核開發了一套校驗程序，并對該方法進行了現場應用。

在福建省某220kV變電站中，采用這套現場校驗方法進行了現場校驗。現場檢修流程如圖3所示。

圖3 變電站現場檢修流程

用一根網線將校驗裝置連接至全站站控層交換機，用于采集所有保護和測控的MMS信息；3根光纜分別連接至220kV過程層A網、220kV過程層B網、110kV過程層網，用于采集過程層所有的SV、GOOSE。現場接線方式示意如圖4所示。

圖4 現場接線方式示意圖

在安措操作之前，先與預先保存的狀態進行比對，初態校核（如圖5所示），包括軟硬壓板、保護定值等，有效地檢查出了不符合安措操作要求的狀態。現場校核發現一條110kV線路定值沒有恢復初態，通過校驗結果及時發現了遺漏的地方，避免了對后續安措的執行造成影響。

圖5 初態校核

在對一條220kV線路帶開關整組進行實驗之前，先進行了出口條件校驗，包括裝置檢修狀態、保護GOOSE出口壓板、SV接收壓板、智能終端出口硬壓板等信息狀態，發現GOOSE跳閘出口壓板未投入，有效檢測出是否滿足出口條件，如圖6所示。

圖6 出口條件校核

以上現場實際校驗過程，驗證了該安措初始狀態和安全出口校驗方法的可行性，證實其具有良好的實際效果和推廣意義。可將該校驗方法廣泛應用于智能變電站運維檢修、現場消缺、送電調試、驗收、繼電保護調試全景信息平臺運維檢修和調試培訓等多種場合。

4 結論

針對傳統安措校驗手段在智能變電站實施安措和安措恢復過程中存在的復雜性和不確定性，本文設計了一種智能變電站安措初始狀態和安全出口校驗方法，提出了基于站控層和過程層信息的校驗流程，并開發了具有上述技術特點的現場校驗程序，結合基于二次安全策略隔離機制的安措票自動生成和校驗，提高了現場校驗的效率和可靠性。

本文研究的智能變電站現場校驗方法提升了現有安措校驗技術水平，對加快現場實施定檢、安措和安措恢復工作具有一定的促進作用。