智能電網狀態(tài)檢測關鍵技術

　　摘要：國家電網公司已提出全面建設堅強智能電網的發(fā)展目標，狀態(tài)檢測技術為提高智能電網安全穩(wěn)定水平和電網設備管理效益提供了有力的技術支撐。未來智能電網狀態(tài)檢測技術將遠遠超出傳統(tǒng)狀態(tài)檢測的范疇，不僅局限于電網裝備的狀態(tài)檢修，而是延伸出更多的復合型高級應用。探討了智能電網狀態(tài)檢修關鍵技術，包括輸電線路設備管理、狀態(tài)檢修和全壽命周期管理、智能變電站相關技術等方面，提出了需要研究的問題和方向。
　　引言
　　電網是經濟社會發(fā)展的重要基礎產業(yè)，是國家能源產業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié)，為保障我國未來能源和經濟社會可持續(xù)發(fā)展，國家電網公司提出了符合我國能源戰(zhàn)略和電網企業(yè)需求的智能電網發(fā)展模式。智能電網是指電網的智能化，是建立在集成的、高速的雙向通信網絡的基礎之上。通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法，以及先進決策支持系統(tǒng)技術的應用，實現(xiàn)電網的可靠、安全、經濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標。根據(jù)IBM中國公司高級電力專家Martin Hauske的解釋，智能電網有3 個層面的含義[1]：首先是利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行實時監(jiān)控；然后把獲得的數(shù)據(jù)通過網絡系統(tǒng)進行收集、整合；最后通過對數(shù)據(jù)的分析、挖掘，達到對整個電力系統(tǒng)運行的優(yōu)化管理。2009年5月21日 舉行的 “2009 特高壓輸電技術國際會議”上，國家電網公司總經理劉振亞表示，積極發(fā)展智能電網已成為世界電力發(fā)展的新趨勢，到2020年，中國將全面建成統(tǒng)一的堅強智能電網。我國國家電網結合基本國情和特高壓實踐，確立了加快建設堅強智能電網的發(fā)展目標，即加快建設以特高壓電網為骨干網架，各級電網協(xié)調發(fā)展，具有信息化、數(shù)字化、自動化、互動化特征的統(tǒng)一的堅強智能電網。
　　為了提高智能電網安全穩(wěn)定水平和電網設備管理效益，需要加強和提升電網設施的監(jiān)控能力，針對輸變電設備狀態(tài)檢測的有效方法和先進技術、傳感技術、狀態(tài)評估技術、信息技術以及通信支撐技術開展技術研究和工程應用。國家電網公司已于2009年7月決定自2010年起全面推廣實施狀態(tài)檢修，全面提升設備智能化水平，推廣應用智能設備和技術，實現(xiàn)電網安全在線預警和設備智能化監(jiān)控。
　　1 智能電網與傳統(tǒng)電網在狀態(tài)檢測方面的差異
　　1.1 傳統(tǒng)電網狀態(tài)檢測技術現(xiàn)狀
　　狀態(tài)檢修是以設備當前的實際工作狀況為依據(jù)，通過先進的狀態(tài)監(jiān)測手段、可靠性評價手段以及壽命預測手段，判斷設備狀態(tài)，識別故障的早期征兆，對故障部位及其嚴重程度、故障發(fā)展趨勢作出判斷，并根據(jù)分析診斷結果在設備性能下降到一定程度或故障將發(fā)生之前進行維修[2]。狀態(tài)檢修的高效開展，需要大量的設備狀態(tài)信息，為設備狀態(tài)評價以及狀態(tài)檢修策略的制定提供基礎數(shù)據(jù)。設備狀態(tài)信息包括巡檢、運行工況、帶電檢測、停電例行試驗、停電診斷試驗數(shù)據(jù)等。
　　隨著狀態(tài)檢測技術的發(fā)展，人們越來越清晰地認識到“帶電檢測、在線監(jiān)測、停電檢修試驗”三位一體的檢測模式代表著未來輸變電設備狀態(tài)檢測技術的發(fā)展方向。
　　帶電檢測一般采用便攜式檢測設備，在運行狀態(tài)下對設備狀態(tài)量進行現(xiàn)場檢測，其檢測方式為帶電短時間內檢測，有別于長期連續(xù)的在線監(jiān)測[3]。在帶電檢測技術方面，國內外目前采用的主要帶電檢測技術包括：油色譜分析、紅外測溫、局放檢測、鐵心電流帶電檢測、紫外成像檢測、容性設備絕緣帶電檢測、氣體泄漏帶電檢測，其中最常用、最有效的是局放帶電檢測、油色譜分析及紅外測溫技術。尤其是局放帶電檢測技術，它是目前發(fā)展最為迅速、對電氣設備絕緣缺陷檢測最為有效的一種帶電檢測技術。
　　在在線監(jiān)測技術方面，目前應用較多的主要集中在變電設備，而輸電線路和電纜也逐步出現(xiàn)一些應用。對于變電設備，變壓器和電抗器采用的在線監(jiān)測技術主要包括：油色譜、局放、鐵心接地電流、套管絕緣、頂層油溫和繞組熱點溫度；CT、CVT、耦合電容等容性設備主要是對其電容量和介損進行監(jiān)測；避雷器主要監(jiān)測其泄漏電流；而斷路器、GIS等開關設備主要在線監(jiān)測技術包括開關機械特性、GIS局放、SF6氣體泄漏及SF6微水、密度。其中應用比較成熟有效的：變壓器油色譜在線監(jiān)測、容性設備和避雷器在線監(jiān)測。對于輸電線路，目前主要應用的在線監(jiān)測方法主要有雷電監(jiān)測、絕緣子污穢度、桿塔傾斜、導線弧垂等監(jiān)測技術，但是比較成熟的主要是雷電監(jiān)測和絕緣子污穢監(jiān)測。對于電力電纜，主要在線檢測方法是溫度和局放，相對成熟的是分布式光纖測溫。
　　在停電檢修試驗方面，國內外都形成了一套成熟的預防性試驗方法和規(guī)程。
　　我國狀態(tài)檢測和評估工作還處于起步階段，狀態(tài)檢測技術應用及推廣上存在的問題主要有：(1)狀態(tài)檢測技術應用范圍不廣，與電網設備總量相比，狀態(tài)監(jiān)測技術應用的設備覆蓋面還處于較低水平；(2)狀態(tài)檢測裝置可靠性不高，存在誤報現(xiàn)象，并且裝置的故障率高，運維的工作量較大；(3)缺乏統(tǒng)一的標準和規(guī)范指導，各廠家裝置的工作原理、性能指標和運行可靠性等差異較大，同時各類裝置的校驗方法、輸出數(shù)據(jù)規(guī)范以及監(jiān)測平臺都各不相同；(4)缺乏深入有效的綜合狀態(tài)評估方法；(5)在線監(jiān)測技術需要深化研究，現(xiàn)行的在線監(jiān)測技術在設備缺陷檢測方面還存在盲區(qū)，狀態(tài)參量還不夠豐富，對突發(fā)性故障預警作用不夠明顯；(6)缺少統(tǒng)一的考核、評估和指導方面的行業(yè)管理機構。
　　1.2 智能電網與傳統(tǒng)電網在狀態(tài)檢測方面的差異
　　智能電網對狀態(tài)信息的獲取范圍將與傳統(tǒng)電網發(fā)生很大的變化。未來智能電網的狀態(tài)信息不僅包括電網裝備的狀態(tài)信息，如：發(fā)電及輸變電設備的健康狀態(tài)、經濟運行曲線等；還應有電網運行的實時信息，如：機組運行工況、電網運行工況、潮流信息等；還應有自然物理信息，如：地理信息、氣息信息等[4]。
　　傳統(tǒng)電網的信息獲取及利用水平較低，且難以構成系統(tǒng)級的綜合業(yè)務應用。智能電網將通信技術、計算機技術、傳感測量技術、控制技術等諸多先進技術和原有的電網設施進行高度融合與集成，與傳統(tǒng)電網相比，智能電網進一步拓展了對電網的全景實時信息的獲取能力，通過安全、可靠、通常的通信通道，可以實現(xiàn)生產全過程中系統(tǒng)各種實時信息的獲取、整合、分析、重組和共享。通過加強對電網實時、動態(tài)狀態(tài)信息的分析、診斷和優(yōu)化，可以為電網運行和管理人員提供更為全面、精細的電網運行狀態(tài)展現(xiàn)，并給出相應的控制方案、備用預案及輔助決策策略，最大程度的實現(xiàn)電網運行的安全可靠、經濟、環(huán)保。智能電網狀態(tài)檢修將不僅僅局限于電網裝備的狀態(tài)檢修，勢必延伸出更多的復合型高級應用。
　　2 智能電網狀態(tài)檢測關鍵技術
　　智能電網狀態(tài)檢測的應用范圍將不再局限于狀態(tài)檢修、全壽命周期管理等狹隘的范疇，而是擴大至對安全運行、優(yōu)化調度、經濟運營、優(yōu)質服務、環(huán)保經營等領域。智能電網狀態(tài)檢測技術應涵蓋以下方面：電網系統(tǒng)級的全景實時狀態(tài)檢測；真正意義的電網裝備全壽命周期管理；電網最優(yōu)運行方式；及時可靠的電網運行預警；實時在線快速仿真及輔助決策支持；促進發(fā)電側經濟、環(huán)保、高效運行等[4]。本文主要探討了輸電線路設備管理、狀態(tài)檢修及全壽命周期管理、智能變電站相關技術等研究方向需要研究和解決的問題及預期達到的目標。
　　2.1 輸電線路設備管理
　　輸電線路智能化關鍵技術是基于信息化、數(shù)字化、自動化與互動化對輸電線路設備進行監(jiān)測、評估、診斷和預警的智能化技術，以保證輸電線路運行的安全性。而輸電線路設備管理是實現(xiàn)輸電線路狀態(tài)檢測從而實現(xiàn)輸電線路智能化的重要方面，具體而言，針對輸電線路設備管理的研究需涵蓋的內容如下。
　　(1)輸電線路設備“自檢測”功能研究：研究輸電設備的特征參量及檢測、監(jiān)測技術；構建設備狀態(tài)監(jiān)測和診斷路線圖；滾動優(yōu)化檢修策略；構建輸電線路狀態(tài)檢修體系。
　　(2)輸電線路設備“自評估”功能研究：構建設備運行狀態(tài)的數(shù)字化評價體系，實現(xiàn)設備的自評價功能；構建設備故障風險評估模型，實現(xiàn)設備風險成本的可控管理；建立設備的經濟壽命模型。
　　(3)輸電線路設備“自診斷”功能研究：研究主要設備的典型故障模式，提取有效的特征參量，給出故障的評判標準；研究多特征參量反映同一故障模式時設備狀態(tài)的表征方法；逐步建立具有自診斷功能的智能設備技術體系。
　　(4)輸電線路設備“事故預警、輔助決策”功能研究：構建設備運行可靠性預計模型，實現(xiàn)設備故障的數(shù)值預報功能；實現(xiàn)設備壽命周期成本的優(yōu)化管理；結合設備的特征參量開發(fā)輔助決策系統(tǒng)，使其能夠為電網調度提供設備的可靠性數(shù)值預報信息，提供先進的供電安全快速預警功能。
　　2.2 狀態(tài)檢修和資產全壽命管理
　　狀態(tài)檢修過程中設備基礎數(shù)據(jù)的收集與管理、設備狀態(tài)的評價、故障診斷與發(fā)展趨勢預測、剩余壽命評估等4 個方面的內容是資產全壽命周期管理過程中資產的利用、維護、改造、更新所需要開展的基礎性工作，同時資產的規(guī)劃、設計、采購的管理也離不開設備在使用和維護期間歷史數(shù)據(jù)、狀態(tài)和健康記錄等的反饋。針對面向智能電網的輸變電設備的狀態(tài)檢修和資產全壽命管理需研究以下內容。
　　(1)基于自我診斷功能的故障模式、故障風險的數(shù)值預報技術：以油浸式電力變壓器、斷路器和GIS為對象，在初級智能化設備的基礎上，進一步開展增加自我檢測參量、改進自我檢測功能的研究；在自我診斷方面，開展提高智能化水平的研究，實現(xiàn)設備故障幾率和故障風險的數(shù)值預報，服務于智能化設備乃至電網的安全運行管理。
　　(2)狀態(tài)檢修輔助決策：在已有輸變電設備狀態(tài)檢修輔助決策基本功能基礎上，研究基于狀態(tài)檢修的檢修計劃編排及優(yōu)化技術、設備狀態(tài)分析及故障診斷技術、輸變配設備典型缺陷標準化技術、設備廠家唯一性標識建立和跟蹤技術、在線監(jiān)測數(shù)據(jù)接入技術等，并完善擴充輸變電設備的評價導則。
　　(3)資產全壽命周期管理：在已有成熟套裝軟件、生產管理、調度管理、營銷管理、可靠性管理、招投標管理、計劃統(tǒng)計等應用基礎上，研究電網資產從規(guī)劃、設計、采購、建設、運行、檢修、技改直至報廢的全壽命周期管理中的各種信息化關鍵技術，重點研究設備資產全息信息模型、設備資產全壽命周期管控技術、基于資產表現(xiàn)與服務支持的電力設備供應商綜合評價技術、設備資產全壽命周期優(yōu)化評估決策體系及其相關算法、基于資產全壽命周期的技改大修輔助決策技術等，最終實現(xiàn)以資產全壽命周期評估決策系統(tǒng)為關鍵支撐系統(tǒng)的資產全壽命周期管理體系。
　　(4)面向智能電網的設備運行和檢修策略：研究面向智能電網的變電站巡檢技術、巡檢項目和巡檢技術規(guī)范；研究面向智能電網的停電試驗和維護策略；研究完成符合智能電網運行特點的設備停電試驗和檢修建模；研究智能化附件的現(xiàn)場維護、檢驗和檢定技術和策略。建立起一套面向智能電網的設備運行和檢修技術體系和標準體系，滿足智能電網的運行管理要求。
　　(5)面向智能電網的設備壽命周期成本管理策略：研究各類一次設備的故障模式及故障發(fā)生幾率，研究各種故障模式下的檢修模型(所需時間和資源分布規(guī)律)，研究各種故障模式下的風險損失(檢修成本、供電損失成本、社會影響折算成本等)。面向智能電網，研究設備的技術經濟壽命模型，按新、舊設備分類建立壽命周期成本模型和與之相適應的設備檢修和更換策略。面向智能電網，完成設備壽命周期成本管理技術體系和標準體系，滿足智能電網的運行管理要求。
　　2.3 智能變電站相關技術研究
　　智能變電站是智能電網的物理基礎，其核心技術是智能化一次設備和網絡化二次設備。針對智能變電站相關技術的研究內容需包括以下方面。
　　(1)智能變電站技術體系及相關標準規(guī)范：研究智能變電站的架構和技術體系，明確智能變電站的定義和定位，制定相應的標準和規(guī)范，指導未來智能變電站的建設和運行，提高智能變電站的標準化程度、開放性和互操作性。
　　(2)智能變電站動態(tài)數(shù)據(jù)處理：通過開發(fā)開放式的智能化變電站系統(tǒng)，并改進通信設備以便取得更快的數(shù)據(jù)采集率，或者把在線測量數(shù)據(jù)儲存在當?shù)氐囊粋�智能化變電站中，然后，在各個智能化變電站之間交換相關的數(shù)據(jù)，把每一個智能化變電站當作一個Agent，從而實現(xiàn)基于Multi-Agent的全數(shù)字實時決策應用。在高級調度中心側則需要開發(fā)廣域全景分布式一體化的EMS/WAMS技術支持系統(tǒng)。
　　(3)智能變電站系統(tǒng)和設備的自動重構技術：建立智能裝置的模型自描述規(guī)范，實現(xiàn)智能變電站中系統(tǒng)、設備的自動建模和模型重構，在系統(tǒng)擴建、升級、改造時實現(xiàn)智能化、快速化的系統(tǒng)部署、測試、校驗和糾錯，提升智能變電站自動化系統(tǒng)的安全性，減少系統(tǒng)建設和調試周期。
　　(4)智能變電站分布協(xié)調/自適應控制技術：研發(fā)分布協(xié)調/自適應控制的技術和方法，解決靈活分區(qū)導致的繼電保護、穩(wěn)定補救和無功補償裝置定值的自適應修改，實現(xiàn)解列后包括發(fā)電在內的微網和變電站的分布式智能控制。
　　3 結論
　　狀態(tài)檢測技術是為基于狀態(tài)的檢修或預知性維修服務的一種技術，其發(fā)展是源于狀態(tài)檢修對于電網裝備狀態(tài)信息獲取、分析、評判的技術性需求。在未來智能電網的狀態(tài)檢測中，勢必要提高信息采集的準確性，加強采集信息的可靠性和準確性驗證手段，通過遠程、現(xiàn)場校驗和校準技術，提高監(jiān)測信息的可用度。同時，智能電網狀態(tài)檢測的信息處理，必須針對不同應用需求，分層分布處理。智能電網狀態(tài)檢測的應用范圍，將不再局限于狀態(tài)檢修，全壽命周期管理等，將會擴大到對安全運行、優(yōu)化調度、經濟運營、優(yōu)質服務等領域�？傊�，未來智能電網的狀態(tài)檢測技術將遠遠超出傳統(tǒng)電網狀態(tài)檢測的范疇，檢測范圍將大幅擴展、全方位覆蓋，且將為電網運行、綜合管理等提供外延的應用支撐，而不僅局限于電網裝備的監(jiān)測。
　　參考文獻：
　　[1] IBM 論壇2009，點亮智慧的地球[EB/OL].
　　[2] 陳安偉. 輸變電設備狀態(tài)檢修的應用[J]. 電網技術，2009 ，33(20)：215-218.
　　[3] 鄧萬婷. 帶點檢測技術在湖北智能電網狀態(tài)檢修模式中的應用[J]. 湖北電力，2010，34(增1)：29-31.
　　[4] 劉驥，黃國方，徐石明. 智能電網狀態(tài)監(jiān)測的發(fā)展[J]. 電力建設，2009，30(7)：1-3.

智能化變電站防誤閉鎖技術探討

　　1.引言
　　智能化變電站是數(shù)字化變電站的升級和發(fā)展，是在數(shù)字化變電站的基礎上，結合智能電網的需求，對變電站自動化技術進行充實以實現(xiàn)變電站智能化功能。智能化變電站是智能電網運行與控制的關鍵，是智能電網中變換電壓、接受和分配電能、控制電力流向和調整電壓的重要電力設施，是智能電網“電力流、信息流、業(yè)務流” 三流匯集的焦點，是統(tǒng)一堅強智能電網的重要基礎和支撐，它基于IEC61850標準，在邏輯上分為站控層、間隔層和過程層，以一次設備智能化、二次設備網絡化、信息共享標準化為特點，綜合高級應用功能，逐漸在電力系統(tǒng)得到推廣和應用。
　　近幾年隨著智能變電站新技術的不斷應用和推廣，防誤閉鎖問題日益突出，如何解決智能化變電站有效防止誤操作事故的發(fā)生，目前國內還未形成統(tǒng)一、規(guī)范的意見及解決方案。本文就智能化變電站防誤閉鎖的全面性、強制性、信息共享等幾個關鍵問題及實現(xiàn)方案進行分析和探討。
　　2. 智能化變電站的功能特征
　　智能化變電站的設計和建設，必須在智能電網的背景下進行，要滿足智能電網建設和發(fā)展的要求，體現(xiàn)智能電網信息化、數(shù)字化、自動化、互動化的特征。智能化變電站應當具有以下功能特征：
　　(1)緊密聯(lián)結全網。
　　從智能化變電站在智能電網體系結構中的位置和作用看，智能化變電站的建設，要有利于加強全網范圍各個環(huán)節(jié)間聯(lián)系的緊密性，有利于體現(xiàn)智能電網的統(tǒng)一性，有利于互聯(lián)電網對運行事故進行預防和緊急控制，實現(xiàn)在不同層次上的統(tǒng)一協(xié)調控制，成為形成統(tǒng)一堅強智能電網的關節(jié)和紐帶。智能化變電站的“全網”意識更強，作為電網的一個重要環(huán)節(jié)和部分，其在電網整體中的功能和作用更加明顯和突出。
　　(2)支撐智能電網。
　　從智能化變電站的自動化、智能化技術上看，智能化變電站的設計和運行水平，應與智能電網保持一致，滿足智能電網安全、可靠、經濟、高效、清潔、環(huán)保、透明、開放等運行性能的要求。在硬件裝置上實現(xiàn)更高程度的集成和優(yōu)化，軟件功能實現(xiàn)更合理的區(qū)別和配合。應用FACTS技術，對系統(tǒng)電壓和無功功率，電流和潮流分布進行有效控制。
　　(3)高電壓等級的智能化變電站滿足特高壓輸電網架的要求。
　　隨著我國電網建設的迅速發(fā)展，特高壓輸電線路將是構成我國智能電網的骨干輸電網架，必須面對大容量、高電壓帶來的一系列技術問題。特高壓變電站應能可靠地應對和解決在設備絕緣、斷路開關等方面的問題，支持特高壓輸電網架的形成和有效發(fā)揮作用。
　　(4)中低壓智能化變電站允許分布式電源的接入。
　　在未來的智能電網中，一個重要的特征是大量的風能、太陽能等間歇性分布式電源的接入。智能化變電站是分布式電源并網的入口，從技術到管理，從硬件到軟件都必須充分考慮并滿足分布式電源并網的需求。大量分布式電源接入，形成微網與配電網并網運行模式。這使得配電網從單一的由大型注入點單向供電的模式，向大量使用受端分布式發(fā)電設備的多源多向模塊化模式轉變。與常規(guī)變電站相比，智能化變電站從繼電保護到運行管理都應做出調整和改變，以滿足更高水平的安全穩(wěn)定運行需要。
　　(5)遠程可視化。
　　智能化變電站的狀態(tài)監(jiān)測與操作運行均可利用多媒體技術實現(xiàn)遠程可視化與自動化，以實現(xiàn)變電站真正的無人值班，并提高變電站的安全運行水平。
　　(6)裝備與設施標準化設計，模塊化安裝。
　　智能化變電站的一二次設備進行高度的整合與集成，所有的裝備具有統(tǒng)一的接口。建造新的智能化變電站時，所有集成化裝備的一、二次功能，在出廠前完成模塊化調試，運抵安裝現(xiàn)場后只需進行聯(lián)網、接線，無需大規(guī)模現(xiàn)場調試。一二次設備集成后標準化設計，模塊化安裝，對變電站的建造和設備的安裝環(huán)節(jié)而言是根本性的變革�？梢员ＷC設備的質量和可靠性，大量節(jié)省現(xiàn)場施工、調試工作量，使得任何一個同樣電壓等級的變電站的建造變成簡單的模塊化的設備的聯(lián)網、連接，因而可以實現(xiàn)變電站的“可復制性”，大大簡化變電站建造的過程，而提高了變電站的標準化程度和可靠性。出于以上需求的考慮，智能化變電站必須從硬件到軟件，從結構到功能上完成一個飛越。
　　3.智能化變電站防誤閉鎖應考慮的幾個關鍵問題
　　3.1防誤閉鎖的全面性
　　智能化變電站防誤閉鎖的關鍵點之一是要實現(xiàn)防誤閉鎖的全面性。如果閉鎖不全面，將不可避免地留下誤操作隱患。全面性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
　　首先，防誤閉鎖需要覆蓋變電站運行、操作、檢修等各個環(huán)節(jié)，不會因為某個環(huán)節(jié)防誤功能的缺失而對整個防誤操作產生影響；
　　其次，防誤閉鎖需要覆蓋所有手動和電動設備，不能因為某種設備類型少或閉鎖困難就忽略對某些設備的閉鎖措施，包括斷路器、隔離開關等一次設備和可能產生誤操作的臨時接地線、網(柜)門等；另外，電氣設備操作不管是在遠方、站控層、間隔層還是在設備級層上進行操作控制，不管是對單獨設備進行操作還是程序化操作，都應具有防誤閉鎖措施。
　　3.2防誤閉鎖的強制性
　　什么是強制閉鎖，國家電網公司《防止電氣誤操作安全管理規(guī)定》中給出的明確定義是：在設備的電動操作控制回路中串聯(lián)以閉鎖回路控制的接點和鎖具，在設備的手動操控部件上加裝受閉鎖回路控制的鎖具。其要點有兩個方面，一是高壓設備的電控回路串接閉鎖接點，手動部件裝設鎖具，二是閉鎖接點或鎖具由閉鎖回路控制。因此，不論閉鎖需要的回路如何實現(xiàn)，其技術基礎是閉鎖接點與閉鎖鎖具。
　　在數(shù)字化變電站中，保護、測控裝置等二次設備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復的I/O 現(xiàn)場接口和二次回路，它直接通過光纖通道和智能操作單元以及合并器相連，也就是說電動和手動操作的控制回路已經下放到了過程層的智能操作單元或者直接放到了智能一次設備內部。針對這種變化，如何在控制回路中串接閉鎖節(jié)點和在操控部件上加裝閉鎖鎖具以實現(xiàn)強制性閉鎖功能，將成為一個新問題。
　　雖然在智能化變電站中，強制閉鎖的實現(xiàn)遇到了新的問題，但這一要求是必須且不可回避的，完全依靠監(jiān)控系統(tǒng)的邏輯閉鎖軟件來實現(xiàn)全站的遠方、就地操作防誤閉鎖功能，存在操作隱患，不能完全解決因監(jiān)控主機、測控單元的軟、硬件發(fā)生故障或運行人員操作不當時造成的電氣設備誤動問題，雖然解決了閉鎖的邏輯問題，但是滿足不了強制性的要求。
　　3.3防誤閉鎖系統(tǒng)的獨立性和與其它系統(tǒng)的信息共享問題
　　要保證數(shù)字化變電站中防誤閉鎖的全面性和強制性，就要使防誤閉鎖系統(tǒng)本身具有一定的獨立性，在自動化系統(tǒng)癱瘓，系統(tǒng)不能進行遙控操作時，不能影響就地手動操作防誤閉鎖功能的應用。防誤閉鎖系統(tǒng)本身的獨立性和數(shù)字化變電站中強調的設備信息共享原則是不矛盾的，由于數(shù)字化變電站各設備及系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互采用統(tǒng)一的IEC61850標準，強調互聯(lián)與互操作性，所以防誤閉鎖裝置和自動化裝置之間數(shù)據(jù)交互不像傳統(tǒng)變電站那樣，缺乏統(tǒng)一通訊標準，互聯(lián)困難的問題已經不復存在，在數(shù)字化變電站中是完全可以做到保持防誤閉鎖裝置獨立性基礎上的信息統(tǒng)一和共享的。
　　4.智能化變電站防誤閉鎖
　　智能化變電站防誤閉鎖系統(tǒng)完成變電站內各種操作的防誤閉鎖，實現(xiàn)智能變電站防誤閉鎖的強制性和全面性要求，并實現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)站內模型信息共享，監(jiān)控系統(tǒng)與防誤閉鎖系統(tǒng)信息交互免配置。系統(tǒng)架構如下圖：
　　系統(tǒng)根據(jù)IEC61850標準三層架構體系構建，由站控層防誤主機，間隔層智能防誤裝置，過程層智能閉鎖單元、機械和電氣鎖具及閉鎖附件，以及電腦鑰匙等組成。防誤主機、智能防誤裝置、層智能閉鎖單元之間采用的均為IEC61850規(guī)范，主要功能特點如下：

　　4.1系統(tǒng)信息共享
　　由于智能化變電站各設備及系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互采用統(tǒng)一的IEC61850標準，為防誤閉鎖裝置和自動化裝置互聯(lián)與互操作性提供了技術依據(jù)，兩者之間的數(shù)據(jù)交互困難的問題已經不復存在，可以在誤閉鎖裝置獨立的基礎上實現(xiàn)信息統(tǒng)一和共享。實現(xiàn)方式：間隔層61850智能防誤裝置從監(jiān)控系統(tǒng)獲得全站SCD文件，通過MMS服務直接從測控裝置或監(jiān)控主機獲取五防邏輯需要的實遙性、遙測數(shù)據(jù)；間隔層智能防誤閉鎖裝置通過MMS服務為監(jiān)控系統(tǒng)提供網門、地線等手動設備的虛遙性。
　　4.2防誤閉鎖全面性
　　系統(tǒng)根據(jù)IEC61850標準三層架構體系構建，將基于IEC61850標準的智能變電站防誤閉鎖系統(tǒng)劃分為三層，即站控層防誤主機，實現(xiàn)站控層防誤；間隔層智能防誤裝置以IEC61850標準設計，能夠對五防主機和監(jiān)控系統(tǒng)提供設備操作的所有五防功能，包括順控功能，實現(xiàn)間隔層防誤。過程層基于GOOSE通信的智能閉鎖單元、過程層傳統(tǒng)鎖具實現(xiàn)過程層防誤。并預留集控防誤和防誤延伸產品接口。
　　4.3防誤閉鎖強制性
　　為防止過程層網絡GOOSE報文錯誤或監(jiān)控系統(tǒng)未經防誤系統(tǒng)解鎖直接操作智能電動開關設備而可能導致的誤操作，在過程層上設置支持GOOSE服務的智能閉鎖單元，實現(xiàn)防誤閉鎖的強制性要求，智能閉鎖單元通過將常開接點串接于一次設備遙控跳合閘回路實現(xiàn)強制閉鎖，智能閉鎖單元只有在接收到智能防誤裝置的允許解鎖GOOSE消息，才驅動常開接點閉合，解鎖相關設備。智能閉鎖單元也支持就地操作時使用電能鑰匙對其進行解閉鎖操作。
　　另外對電動設備的操作機構、匯控柜以及臨時接地線、網(柜)門等不能進行電動操作的設備，加裝機械和電氣鎖具，通過電腦鑰匙對其進行解閉鎖操作。
　　4.4順控操作
　　順控操作由間隔層61850智能防誤閉鎖裝置和監(jiān)控系統(tǒng)配合完成，智能防誤閉鎖裝置具有良好的互操作性和開放性，本身融合了從權限管理、唯一操作權限管理、模擬預演、實時邏輯判定、閉鎖元件五個方面完整地實現(xiàn)了對設備操作的防誤功能。
　　5.受控站的功能
　　接受到操作任務后，首先在受控站的監(jiān)控主機上調用指令票，指令票經系統(tǒng)分析后，發(fā)送給受控站的智能防誤裝置進行邏輯驗證。驗證結果返回到監(jiān)控主機進行人工確認，確認通過后，由監(jiān)控主機自動實現(xiàn)控制操作。過程：監(jiān)控主機把要操作的設備向智能防誤閉鎖裝置發(fā)送解鎖請求，智能防誤閉鎖裝置接收到解鎖請求后，進行實時防誤邏輯驗證，通過后，對智能閉鎖單元下達解鎖操作命令，智能閉鎖單元解鎖成功后，智能防誤裝置向監(jiān)控主機發(fā)送允許操作指令，監(jiān)控主機接收到指令后向間隔層的測控裝置下達遙控執(zhí)行命令。遙控操作完成后，智能防誤閉鎖裝置主動對智能閉鎖單元下達閉鎖操作命令，恢復閉鎖。如此自動順序進行，直到操作結束。如果操作過程出現(xiàn)事故或異常，系統(tǒng)自動停止，由運行人員干預處理。

　　6.監(jiān)控中心的功能
　　接受到操作任務后，首先在調度中心的監(jiān)控主機上調用指令票，此指令票發(fā)送到受控站的遠動裝置，由受控站的遠動裝置進行操作步驟分解。然后發(fā)送給受控站的智能防誤閉鎖裝置進行邏輯驗證，驗證通過后受控站的遠動裝置把操作步驟上送到調度中心監(jiān)控主機進行人工確認。確認通過后，由受控站的遠動裝置自動實現(xiàn)控制操作。過程同受控站，兩者不同在于監(jiān)控系統(tǒng)的執(zhí)行對象發(fā)生了變化，由受控站的監(jiān)控主機變成了遠動裝置。
　　7.方案的優(yōu)越性
　　防誤系統(tǒng)獨立運行，對其他設備的運行無影響，在其它電氣設備或系統(tǒng)故障時，仍可完成防誤閉鎖功能。
　　間隔層智能防誤裝置不但可以實現(xiàn)間隔層的防誤，把測控裝置之間的相互通信實現(xiàn)的閉鎖，轉化為由智能防誤裝置來實現(xiàn)，減輕了系統(tǒng)的復雜程度和不同廠家測控互連的難度，以及邏輯變化后或增加間隔層后維護的難度，還可以實現(xiàn)順控的防誤閉鎖功能。
　　不僅可以實現(xiàn)其他防誤周邊產品(高壓帶電顯示閉鎖裝置、接地管理裝置、智能鑰匙管理機等)無縫融入到全站的防誤系統(tǒng)中，而且還可以方便的接入集控防誤系統(tǒng)，有效地降低了系統(tǒng)造價，避免重復投資，提高投入產出比。
　　8.總結
　　上述方案從防誤操作的強制性與全面性原則出發(fā)，防誤系統(tǒng)在各層保持獨立性的基礎上，實現(xiàn)了不同層次的全面閉鎖，包含站控層、監(jiān)控中心/集控中心的順控操作防誤。智能閉鎖單元和常規(guī)鎖具的使用實現(xiàn)了過程層操作防誤的強制閉鎖功能。此方案在部分智能變電站得到實施驗證，得到用戶的高度好評，是目前全面而完善的智能化變電站防誤閉鎖系統(tǒng)解決方案。
　　【參考文獻】
　　[1]國家電網公司《防止電氣誤操作安全管理規(guī)定》。
　　[2] 國家電網公司企業(yè)標準《智能變電站技術導則》。
　　[3]《國家電網公司2011年新建變電站設計補充規(guī)定》。
　　來源：電力自動化產品信息