摘 要：隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展，越來越多的綜合自動化高級應(yīng)用在智能化變電站得到實施應(yīng)用。文章通過對500kV包家變智能化改造過程中遇到的技術(shù)難題進行工程化分析，整理在實施過程中各種方案的嘗試，以及最終采用模式的歸納，形成可借鑒的技術(shù)經(jīng)驗，為以后超高壓變電站的智能化改造中涉及的高級應(yīng)用提供可參照的技術(shù)方案。

關(guān)鍵詞：程序化操作；一體化五防；間隔層聯(lián)鎖；智能IC卡

引言

近年來，隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)大踏步的朝前邁進，越來越多的常規(guī)綜合自動化變電站將智能化改造提上了日程。在遵循《智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范》基礎(chǔ)上，如何讓常規(guī)變電站的智能化改造符合安全可靠、經(jīng)濟實用、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、因地制宜四項基本原則成為了常規(guī)變電站智能化改造過程中最值得研究和探討的課題。

在常規(guī)變電站中，防誤閉鎖是系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運行不可缺少的部分。包家變以往的防誤閉鎖模式是微機五防與電氣聯(lián)鎖相結(jié)合。本次智能化改造中，一種新型的智能化后臺一體五防與間隔層聯(lián)鎖相結(jié)合的方案應(yīng)運而生，經(jīng)過嚴(yán)格試驗反復(fù)論證，最終的改良方案無論是性能價值還是經(jīng)濟價值都值得大家借鑒引用。

智能化綜合自動化系統(tǒng)的程序化操作一直是智能電站改造過程中一項令人關(guān)注的高級應(yīng)用。它的主要優(yōu)越性在于打破了傳統(tǒng)運行的操作方式，通過倒閘操作程序化，在操作中盡量避免人為錯誤，達到減少或無需人工操作，減少人為誤操作，提高操作效率。程序化操作對于一次設(shè)備的智能化、二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化要求極高，包家變的一次設(shè)備還是原來的機械式電氣設(shè)備，智能化程度完全達不到程序化操作的要求，一次設(shè)備的程序化操作無法實施。經(jīng)過后臺程序簡單的修改處理，最終一種基于保護壓板的程序化操作方案最終成為了包家變智能化改造的新嘗試。

在傳統(tǒng)的綜合自動化系統(tǒng)中，運行人員進行任何的操作都需要一定的權(quán)限，然后在后臺系統(tǒng)中，利用相應(yīng)的操作人員及權(quán)限密碼進行相應(yīng)的操作。這種操作的模式存在著用戶密鑰管理簡陋，操作人員不易控制等人為造成的操作弊端。包家變在智能化改造過程中，創(chuàng)新性的引入了智能IC進行操作人員和監(jiān)護人員權(quán)限和密鑰的定位和管理，大大改善了人員權(quán)限管理的固定性和操作密鑰嚴(yán)密性，更大程度的保證了操作人和監(jiān)護人的功能區(qū)分，以及權(quán)限和密鑰的獨立管理。

1 一體五防高級應(yīng)用、間隔層聯(lián)鎖的應(yīng)用與實施

包家變的五防閉鎖邏輯由站控層防誤和間隔層防誤構(gòu)成，其中站控層防誤包括了集成于后臺系統(tǒng)的防誤邏輯組態(tài)系統(tǒng)、在線五防聯(lián)鎖系統(tǒng)、在線五防預(yù)演系統(tǒng)。間隔層防誤包括測控軟件五防邏輯、測控五防邏輯硬件開出。

站控層的防誤，包家變采用一體化模式的五防系統(tǒng)，一體化五防在邏輯意義上是指后臺自動化監(jiān)控軟件與防誤閉鎖軟件融為一體，具有如下特點：（1）五防系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，五防應(yīng)用與監(jiān)控軟件里面的其他應(yīng)用一樣，從同一個實時庫里面取得數(shù)據(jù)。（2）五防系統(tǒng)與監(jiān)控軟件具有統(tǒng)一的組態(tài)工具，可以直接從監(jiān)控數(shù)據(jù)庫里面挑選測點編輯五防邏輯。（3）五防系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)具有統(tǒng)一的畫面編輯，可以直接引用監(jiān)控系統(tǒng)的畫面，作為五防預(yù)演的畫面。

傳統(tǒng)的間隔層的防誤，測控裝置基于傳統(tǒng)通訊規(guī)約完成測控裝置之間的通訊，在包家變，測控裝置通過基于MMS通訊網(wǎng)絡(luò)的GOOSE機制發(fā)布傳送這些信息。GOOSE技術(shù)相比傳統(tǒng)的通訊規(guī)約提供了一種統(tǒng)一高效的數(shù)據(jù)交換方案，有效提高了防誤閉鎖的實時性，大大降低了發(fā)生誤操作的概率。間隔層聯(lián)鎖可以像站控層五防系統(tǒng)一樣實現(xiàn)變電站內(nèi)所有裝置之間的聯(lián)鎖邏輯。

實施過程中，包家變的站控層五防應(yīng)用集成于后臺監(jiān)控軟件，作為一個高級應(yīng)用存在于監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行。通過監(jiān)控軟件可以對五防應(yīng)用進行投退操作，而作為五防系統(tǒng)中相當(dāng)重要在線預(yù)演操作，也可以通過監(jiān)控軟件的系統(tǒng)設(shè)置進行投入和退出運行。包家變的間隔層五防，僅應(yīng)用了測控軟件邏輯五防，沒有將硬件閉鎖接點引入操作回路，通過參數(shù)設(shè)置可以對每一路遙控進行測控聯(lián)鎖的投退，也可以通過功能壓板對整個裝置聯(lián)鎖進行投退。這種組合模式的五防閉鎖，在站控層，利用靈活的五防應(yīng)用投退組合，節(jié)約了現(xiàn)場的主機配置（包家變監(jiān)控系統(tǒng)僅兩個在線服務(wù)器）；在間隔層，可靠的保證了智能化改造后監(jiān)控系統(tǒng)遠方及就地操作的安全可靠，應(yīng)用了智能信息傳輸技術(shù)使得信息傳輸更可靠、防誤閉鎖更完善。

2 程序化操作的引用及實施

目前變電站普遍采用的電氣操作方式仍然是鍵控方式的逐步操作。即每步操作都需人工寫操作票、確認(rèn)操作票，檢查操作票的操作方式。大多數(shù)操作仍需要操作人員趕到變電站現(xiàn)場實施，耗費了大量的人力和時間，使得無人值班變電站“減員增效”的優(yōu)勢難以發(fā)揮；而另一方面，隨著變電站操作密度的增加，倒閘操作過程中人工干預(yù)程度太高，也給運行人員帶來了越來越大的壓力，從一定程度講也提高了倒閘誤操作的可能，影響了電網(wǎng)的安全運行水平。程序化操作變電站打破傳統(tǒng)運行操作方式，通過倒閘操作程序化，在操作中盡量避免人為錯誤，達到減少或無需人工操作，減少人為誤操作，提高操作效率。

由于數(shù)字化變電站有智能化的一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備，所以在數(shù)字化變電站站控層系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)程序化操作。

變電站內(nèi)的程序化操作可以概括為兩種類型：一是間隔內(nèi)程序化操作，也就是說程序化操作的內(nèi)容僅涉及到本間隔內(nèi)一次設(shè)備的操作，比如單條線路的一次狀態(tài)（運行、熱備、冷備、檢修）轉(zhuǎn)換的程序化操作，這種操作對象僅局限于本間隔內(nèi)部一次設(shè)備的操作，不涉及到不同間隔的互操作；二是跨間隔的程序化操作，其操作過程中涉及到多個間隔的一次操作以及多個間隔的二次操作，如雙母帶旁母接線變電站的倒排操作。

在包家變智能化改造過程中，程序化操作作為重點改造內(nèi)容得到了高度重視和強烈關(guān)注。由于包家變本次智能化改造只涉及到二次設(shè)備及綜合自動化系統(tǒng)，一次設(shè)備還是原來的老設(shè)備，很大一部分不具備遠方操作的功能。而程序化操作作為高度自動化的一項高級應(yīng)用，對于現(xiàn)場一次設(shè)備的智能化程度要求極高，現(xiàn)有的狀況出現(xiàn)兩個困難：（1）一次設(shè)備狀態(tài)難以完整定義，由于部分一次設(shè)備無法進行自動化操作，設(shè)備態(tài)的定義必須將手動操作的一次設(shè)備排除掉，這樣不但無法達到程序化操作提高操作效率的初衷，還可能對現(xiàn)有的操作造成倒換的隱患。（2）手動操作部分與五防的配合很難兼容，對于程序化操作的高度自動化和手動操作的單步驟操作，五防在線預(yù)演將受到很大程度的限制，這大大影響了正常的五防運行。因此，本次包家變的智能化改造，將程序化操作引用到了二次設(shè)備的操作上。如圖2所示。

所謂二次設(shè)備的程序化操作，也就是在保護裝置軟壓板的投退上引入程序化操作。但是由于軟壓板操作具有很強的獨立性，無法像一次設(shè)備定義設(shè)備運行態(tài)，本次智能化改造程序化操作的引用也僅僅限于在母差的間隔投退軟壓板上驗證。在進行母差運行方式切換的時候，由于涉及到所有運行間隔保護投退的操作，程序化操作的引用大大減少了誤操作的可能，也體現(xiàn)了在老站改造過程中盡可能的完成智能化技術(shù)的更新和應(yīng)用。

3 智能IC卡技術(shù)的應(yīng)用與實施

在變電站的智能化改造過程中，越來越多的智能化設(shè)備被應(yīng)用到正常的運行維護過程中來，而智能IC卡作為權(quán)限管理領(lǐng)域的“智能代表”也被包家變列為改造實施項目。

變電站的運行人員每天都要進行著大量的后臺操作，而作為每一次操作過程中的權(quán)限認(rèn)證，大大增加了運行人員的操作步驟，也很大程度上現(xiàn)實了運行人員的操作效率。那么智能IC卡的優(yōu)點被很好的體現(xiàn)出來：（1）存儲功能，有效的避免了在緊急情況下運行人員輸錯密碼或者忘記密碼帶來的操作延誤。（2）讀寫功能，一來運行人員可以有效管理自己的操作密碼，二來維護人員可以輕松編輯運行人員的操作權(quán)限。（3）閉鎖功能，人手一卡，可設(shè)置輸錯最大次數(shù)來限制用卡的嚴(yán)格管理。

對于智能IC卡怎么應(yīng)用到后臺監(jiān)控系統(tǒng)的高級應(yīng)用中，本案中應(yīng)用到了232高速串口，在監(jiān)控系統(tǒng)中新增通訊插件與智能IC卡設(shè)備進行高速數(shù)據(jù)交互，然后利用數(shù)據(jù)規(guī)約轉(zhuǎn)換，將智能IC卡集成到操作驗證過程中。在操作過程中，運行人員只要選擇自己的權(quán)限代號，然后將自己配置的IC放置于智能IC卡識別機器上進行權(quán)限認(rèn)證即可。這樣既實現(xiàn)了操作的權(quán)限安全管理，又大大提高了運行操作效率，實現(xiàn)了運行操作流程智能化改造。

智能IC卡的引入，讓包家變的運行操作效率大大提高，同時密鑰管理上也更加簡易方便。作為一項老技術(shù)在新領(lǐng)域的應(yīng)用，智能IC的應(yīng)用給智能化改造工程提供了新的思考的方向——在設(shè)備智能化的過程中，管理智能化、工作智能化也是智能化改造的新課題。

4 結(jié)束語

在國家電網(wǎng)智能化建設(shè)過程中，智能化改造項目越來越多，那么怎么在今后的智能化改造項目中盡可能的完成智能化建設(shè)進程還需要我們多多研究完善，文章利用包家變智能化改造過程中各個方面的智能化嘗試，為以后的老站智能化改造過程中提供了一種思考方式——如何讓現(xiàn)有設(shè)備的運行更智能，如何讓現(xiàn)有的操作更智能，值得在國內(nèi)的智能化改造工程大力借鑒和推廣。

參考文獻

[1]施志暉.數(shù)字化變電站工程實施方案研究[D].南京：南瑞繼保電氣有限公司，2011.

[2]施志暉，李鵬，任善榮，等.基于SCD文件一站式的間隔層聯(lián)鎖設(shè)計[D].南京：南瑞繼保電氣有限公司，2011.

[3]王玉厚.智能IC卡關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D].南京：南京工業(yè)大學(xué)，2006.

[4]周俊禮，蔡穎.一體化五防技術(shù)及其應(yīng)用[D].南京：江蘇南京溧水供電公司.