沈飛飛，呂培強(qiáng)

(1.江蘇省電力公司，江蘇南京210024；2.蘇州供電公司，江蘇蘇州215000)

中壓配電站所是否具有完善的防盜及防誤操作功能直接關(guān)系到配電網(wǎng)的供電可靠性，隨著配電網(wǎng)建設(shè)步伐的加快，其規(guī)模迅速擴(kuò)大，配網(wǎng)結(jié)構(gòu)也趨于復(fù)雜，現(xiàn)有防盜及防誤操作模式已經(jīng)不能滿足要求。文中提出的技術(shù)方案采用新型智能鎖鑰設(shè)備并使用GPRS或3GVPN專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信方式，通過(guò)對(duì)智能鎖鑰進(jìn)行電子授權(quán)和有效期設(shè)置可實(shí)現(xiàn)配電站所多層級(jí)防盜鑰匙權(quán)限管理，通過(guò)神經(jīng)元構(gòu)架建立防誤排他性數(shù)據(jù)模型并植入智能鑰匙設(shè)備芯片以實(shí)現(xiàn)防誤操作功能。

1 中壓配電站所智能防盜及防誤功能現(xiàn)狀

國(guó)外供電企業(yè)在實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上延伸防盜及防誤功能[1]，對(duì)所屬的站所進(jìn)行統(tǒng)一信息化管理，針對(duì)無(wú)人值守變配電站所防盜級(jí)別，通常配置門(mén)禁、圖像監(jiān)控、防盜報(bào)警等功能。優(yōu)點(diǎn)是：基于配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)、軟件平臺(tái)可以為實(shí)現(xiàn)防盜及防誤功能提供強(qiáng)大的平臺(tái)支撐；對(duì)中壓配電站所設(shè)置的技防理念先進(jìn)、周全，符合現(xiàn)場(chǎng)工作要求。缺點(diǎn)是：價(jià)位頗高，動(dòng)輒上千萬(wàn)的初期投資令人望而怯步。配網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)客觀上需要較長(zhǎng)的過(guò)程，一般選擇在高供電可靠性要求區(qū)域、高負(fù)荷密度區(qū)域優(yōu)先試點(diǎn)，廣大的城鎮(zhèn)或偏遠(yuǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化還尚待時(shí)日，而這些分布廣、數(shù)量大的配電站所亟需解決防盜及防誤功能的技防措施。

國(guó)內(nèi)配電站通常借鑒高壓變電站防盜及防誤系統(tǒng)方案[2，3]，即站所大門(mén)采用刷卡門(mén)禁、機(jī)械門(mén)禁或密碼鎖具系統(tǒng)，設(shè)備類(lèi)采用電磁防誤系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)：重點(diǎn)管理并識(shí)別區(qū)域內(nèi)出入人員；根據(jù)人員級(jí)別控制操作并記錄事件；依托調(diào)控一體化等先進(jìn)的智能化技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站全覆蓋的防盜及防誤等技防措施。缺點(diǎn)：刷卡門(mén)禁系統(tǒng)需要內(nèi)部電源支持；需要增加對(duì)電路、磁路的定期維護(hù)；需要調(diào)控一體化等系統(tǒng)的支持，投資大、性?xún)r(jià)比低。中壓配電站所往往因突發(fā)故障造成站所全部失電，若采用大型變電站門(mén)禁系統(tǒng)將會(huì)導(dǎo)致?lián)屝奕藛T在特殊應(yīng)急狀況下無(wú)法進(jìn)入配電站所，限制了配電搶修人員的機(jī)動(dòng)和快速響應(yīng)能力。門(mén)禁系統(tǒng)需要對(duì)其電路、磁路等進(jìn)行大量維護(hù)，對(duì)于分布廣、數(shù)量大的配電站所，日常工作量之大與配電站所少維護(hù)（免維護(hù)）發(fā)展方向不相適應(yīng)。

無(wú)論大型變電站還是成熟的配電自動(dòng)化試點(diǎn)區(qū)域，均在自身軟硬件系統(tǒng)較完備的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)防盜及防誤功能，基于大多數(shù)常規(guī)中壓配電站所現(xiàn)狀深入探索研究與之相適應(yīng)的防盜及防誤技防措施還十分欠缺，對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)和管理創(chuàng)新勢(shì)在必行。

2 基于智能鎖鑰和無(wú)線通信的防盜及防誤技術(shù)

該技術(shù)方案采用新型智能鎖鑰設(shè)備并使用GPRS或3GVPN專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信方式，通過(guò)對(duì)智能鎖鑰進(jìn)行電子授權(quán)和有效期設(shè)置可實(shí)現(xiàn)配電站所多層級(jí)防盜鑰匙權(quán)限管理，通過(guò)神經(jīng)元構(gòu)架建立防誤排他性數(shù)據(jù)模型并植入智能鑰匙設(shè)備芯片以實(shí)現(xiàn)防誤操作功能。采用遠(yuǎn)程通信（GPRS、3G等）進(jìn)行關(guān)鍵信息傳輸，通信距離不受限，終端硬件通過(guò)IC卡與管理計(jì)算機(jī)連接，可實(shí)時(shí)接收計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制指令，同時(shí)又向計(jì)算機(jī)返回終端電磁防誤、開(kāi)啟（關(guān)閉）大門(mén)的狀態(tài)量，實(shí)現(xiàn)IC卡一卡傳送多點(diǎn)防誤、防盜信息，并上傳到控制器上判斷開(kāi)鎖及信息處理。

2.1 無(wú)人值守配電站所防盜及防誤聯(lián)動(dòng)方案

方案主要內(nèi)容:（1）現(xiàn)場(chǎng)更換無(wú)需改造大門(mén)，只需更換鎖芯；（2）采用GPRS或3GVPN專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信方式進(jìn)行信息傳輸；（3）遠(yuǎn)程或事先預(yù)置進(jìn)入配電站所時(shí)限，超過(guò)預(yù)置時(shí)限自動(dòng)失效，該鑰匙即便遺失也無(wú)法私自開(kāi)門(mén)；（4）自帶紐扣電池接觸式與鎖芯核對(duì)是否能開(kāi)啟大門(mén)；（5）通用型智能鑰匙。一把智能鑰匙對(duì)應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的配電站所；（6）鎖芯受外力意外開(kāi)啟可喚醒自身向最近預(yù)置終端報(bào)警；（7）根據(jù)工作需要，可分級(jí)授權(quán)等；（8）開(kāi)發(fā)輔助軟件對(duì)防盜及防誤鑰匙發(fā)放使用實(shí)現(xiàn)集控管理；（9）按區(qū)域運(yùn)檢班組劃定智能鑰匙代碼：智能鑰匙A，智能鑰匙B，智能鑰匙C等。

2.2 防盜鑰匙授權(quán)形式

多層級(jí)防盜鑰匙權(quán)限管理包括： （1）一級(jí)授權(quán)。工區(qū)領(lǐng)導(dǎo)可以在任何時(shí)間、地點(diǎn)開(kāi)啟所有已加裝智能鎖具的配電站所。（2）二級(jí)授權(quán)。相對(duì)應(yīng)運(yùn)檢班組長(zhǎng)、現(xiàn)場(chǎng)工程師可以在任何時(shí)間、地點(diǎn)開(kāi)啟本區(qū)域內(nèi)所有已加裝智能鎖具的配電站所。（3）三級(jí)授權(quán)。運(yùn)檢班組成員、非本部門(mén)檢修、維護(hù)人員只能在相對(duì)應(yīng)運(yùn)檢班組得到授權(quán)后，開(kāi)啟授權(quán)確認(rèn)時(shí)間內(nèi)的對(duì)應(yīng)配電站所，過(guò)時(shí)效自動(dòng)失效，只能關(guān)閉大門(mén)，而不能再次開(kāi)啟大門(mén)。

2.3 防誤鑰匙授權(quán)形式

防誤鑰匙與防盜鑰匙為同一把鑰匙，防誤操作通過(guò)定制相應(yīng)的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)神經(jīng)元構(gòu)架建立適應(yīng)配網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)架的防誤排他性數(shù)據(jù)模型，預(yù)防人為操作失誤，所采用的交互式應(yīng)答方式既能保證穩(wěn)定性的防誤操作管理又能滿足特殊性管理需求。

（1）同一配電所防誤操作建模分析。同一配電所調(diào)整運(yùn)行方式下開(kāi)關(guān)變位信息如表1所示。

表1 同一配電所調(diào)整運(yùn)行方式下開(kāi)關(guān)變位信息

（a）排他性數(shù)據(jù)集合：

￡={□12，□16，□23，□24，□25，□26，z˙27，z˙36，□46，z˙56，z˙67}

（b）有效性數(shù)據(jù)集合：

￡1={□14，□15，□17，□34，□35，□37，z˙45，z˙47}

￡2={□13，□57}

（c）約束條件：

Z=Φx1+ωx2+Ψx3+υx4+τx5+σx6+ρx7+…；

其中：

IF（x1=ture,1,0），x1為相位；

IF（x2=ture,1,0），x2為設(shè)備工況；

IF（x3≤300=ture,0,1），x3為A線電流值；

IF（x4≤300=ture,0,1），x4為B線電流值；

IF（x5=￡1=ture,1,0），x5為A線重要客戶預(yù)警通知；

IF（x6=￡2=ture,1,0），x6為B線重要客戶預(yù)警通知；

IF（x7=￡=ture,1,0），x7為變電站主變負(fù)荷≤70%；

τ={Φ,ω,Ψ,υ,τ,σ,ρ}權(quán)重取值，0<τ<1且Φ+ω+Ψ+υ+τ+σ+ρ=1；

閾值min

…

（2）不同方向2座配電所防誤操作建模分析。其調(diào)整運(yùn)行方式下開(kāi)關(guān)變位信息如表2所示，約束條件可參照同一配電所防誤操作建模分析。

表2 不同方向2座配電所調(diào)整運(yùn)行方式下開(kāi)關(guān)變位信息

（3）不同方向3座配電所防誤操作建模分析。不同方向兩兩聯(lián)絡(luò)配電所調(diào)整運(yùn)行方式下開(kāi)關(guān)變位信息如表3所示，約束條件可參照同一配電所防誤操作建模分析。

表3 不同方向兩兩聯(lián)絡(luò)配電所調(diào)整運(yùn)行方式下開(kāi)關(guān)變位信息

（4）不同方向4座配電所防誤操作建模分析。不同方向井字聯(lián)絡(luò)配電所調(diào)整運(yùn)行方式下開(kāi)關(guān)變位信息如表4所示，約束條件可參照同一配電所防誤操作建模分析。

表4 不同方向井字聯(lián)絡(luò)配電所調(diào)整運(yùn)行方式下開(kāi)關(guān)變位信息

2.4 技術(shù)方案仍需完善之處

運(yùn)行軟件的問(wèn)題主要是誤碼導(dǎo)致配電站所不能在預(yù)約時(shí)間內(nèi)正常開(kāi)啟大門(mén)，可采用對(duì)運(yùn)行軟件進(jìn)行安全認(rèn)證，誤碼等發(fā)生后啟動(dòng)備份程序等加以解決。

需要進(jìn)一步擴(kuò)展與完善的功能：（1）可與電子地圖交互式操作使維護(hù)更為方便；（2）智能鎖內(nèi)置統(tǒng)一時(shí)鐘，具備嚴(yán)格的時(shí)間限制功能，工作有效批準(zhǔn)時(shí)間到期，智能鎖密碼自動(dòng)失效；（3）為滿足系統(tǒng)整體抗破壞能力校核，采用S-net結(jié)構(gòu)，局部破壞不影響其他部分正常工作；（4）現(xiàn)場(chǎng)采用一體化鎖扣（智能鎖）控制開(kāi)鎖與閉鎖，隨時(shí)可調(diào)閱查詢(xún)防誤解鎖、開(kāi)門(mén)記錄，提供全方位安全保障。

3 技術(shù)方案經(jīng)濟(jì)性分析

初期試點(diǎn)投資按試點(diǎn)改造500座偏遠(yuǎn)配電站所，較常規(guī)門(mén)禁系統(tǒng)投入單價(jià)將上升35%，中長(zhǎng)期按2 000座配電站所改造計(jì)算，較常規(guī)門(mén)禁系統(tǒng)投入單價(jià)將下降45%，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)現(xiàn)有配電站所防盜、防誤管理的實(shí)際需求，提出了一種中壓配電站所智能防盜及防誤聯(lián)動(dòng)新技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方案。方案基于智能鎖鑰和無(wú)線通信技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)配電站所多層級(jí)防盜鑰匙權(quán)限管理以及防誤操作聯(lián)鎖功能，但仍需在實(shí)踐中進(jìn)一步加強(qiáng)在抗干擾能力、聯(lián)動(dòng)報(bào)警、系統(tǒng)升級(jí)、靈活擴(kuò)展等方面的深入研究，為智能配電網(wǎng)建設(shè)做出新的貢獻(xiàn)。

[1]郝福忠，吳廣學(xué)，魚(yú) 濱.變電站輔助設(shè)施與環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].電氣自動(dòng)化，2011，33（4）：46-48.

[2]劉雪飛，劉國(guó)亮.關(guān)于變電站五防閉鎖裝置的探討[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2008，36（19）：77-80.

[3]孫一民，侯 林，揭 萍.間隔層保護(hù)測(cè)控裝置防誤操作實(shí)現(xiàn)方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006，11（5）：23-25.