浅析500kV包家智能化改造工程实施与应用

摘 要：随着智能电网的建设发展，越来越多的综合自动化高级应用在智能化变电站得到实施应用。文章通过对500kV包家变智能化改造过程中遇到的技术难题进行工程化分析，整理在实施过程中各种方案的尝试，以及最终采用模式的归纳，形成可借鉴的技术经验，为以后超高压变电站的智能化改造中涉及的高级应用提供可参照的技术方案。

关键词：程序化操作；一体化五防；间隔层联锁；智能IC卡

引言

近年来，随着智能电网的建设大踏步的朝前迈进，越来越多的常规综合自动化变电站将智能化改造提上了日程。在遵循《智能变电站继电保护技术规范》基础上，如何让常规变电站的智能化改造符合安全可靠、经济实用、统一标准、因地制宜四项基本原则成为了常规变电站智能化改造过程中最值得研究和探讨的课题。

在常规变电站中，防误闭锁是系统安全、稳定、可靠运行不可缺少的部分。包家变以往的防误闭锁模式是微机五防与电气联锁相结合。本次智能化改造中，一种新型的智能化后台一体五防与间隔层联锁相结合的方案应运而生，经过严格试验反复论证，最终的改良方案无论是性能价值还是经济价值都值得大家借鉴引用。

智能化综合自动化系统的程序化操作一直是智能电站改造过程中一项令人关注的高级应用。它的主要优越性在于打破了传统运行的操作方式，通过倒闸操作程序化，在操作中尽量避免人为错误，达到减少或无需人工操作，减少人为误操作，提高操作效率。程序化操作对于一次设备的智能化、二次设备的网络化要求极高，包家变的一次设备还是原来的机械式电气设备，智能化程度完全达不到程序化操作的要求，一次设备的程序化操作无法实施。经过后台程序简单的修改处理，最终一种基于保护压板的程序化操作方案最终成为了包家变智能化改造的新尝试。

在传统的综合自动化系统中，运行人员进行任何的操作都需要一定的权限，然后在后台系统中，利用相应的操作人员及权限密码进行相应的操作。这种操作的模式存在着用户密钥管理简陋，操作人员不易控制等人为造成的操作弊端。包家变在智能化改造过程中，创新性的引入了智能IC进行操作人员和监护人员权限和密钥的定位和管理，大大改善了人员权限管理的固定性和操作密钥严密性，更大程度的保证了操作人和监护人的功能区分，以及权限和密钥的独立管理。

1 一体五防高级应用、间隔层联锁的应用与实施

包家变的五防闭锁逻辑由站控层防误和间隔层防误构成，其中站控层防误包括了集成于后台系统的防误逻辑组态系统、在线五防联锁系统、在线五防预演系统。间隔层防误包括测控软件五防逻辑、测控五防逻辑硬件开出。

站控层的防误，包家变采用一体化模式的五防系统，一体化五防在逻辑意义上是指后台自动化监控软件与防误闭锁软件融为一体，具有如下特点：（1）五防系统与监控系统具有统一的数据库，五防应用与监控软件里面的其他应用一样，从同一个实时库里面取得数据。（2）五防系统与监控软件具有统一的组态工具，可以直接从监控数据库里面挑选测点编辑五防逻辑。（3）五防系统与监控系统具有统一的画面编辑，可以直接引用监控系统的画面，作为五防预演的画面。

传统的间隔层的防误，测控装置基于传统通讯规约完成测控装置之间的通讯，在包家变，测控装置通过基于MMS通讯网络的GOOSE机制传送这些信息。GOOSE技术相比传统的通讯规约提供了一种统一高效的数据交换方案，有效提高了防误闭锁的实时性，大大降低了发生误操作的概率。间隔层联锁可以像站控层五防系统一样实现变电站内所有装置之间的联锁逻辑。

实施过程中，包家变的站控层五防应用集成于后台监控软件，作为一个高级应用存在于监控系统的正常运行。通过监控软件可以对五防应用进行投退操作，而作为五防系统中相当重要在线预演操作，也可以通过监控软件的系统设置进行投入和退出运行。包家变的间隔层五防，仅应用了测控软件逻辑五防，没有将硬件闭锁接点引入操作回路，通过参数设置可以对每一路遥控进行测控联锁的投退，也可以通过功能压板对整个装置联锁进行投退。这种组合模式的五防闭锁，在站控层，利用灵活的五防应用投退组合，节约了现场的主机配置（包家变监控系统仅两个在线服务器）；在间隔层，可靠的保证了智能化改造后监控系统远方及就地操作的安全可靠，应用了智能信息传输技术使得信息传输更可靠、防误闭锁更完善。

2 程序化操作的引用及实施

目前变电站普遍采用的电气操作方式仍然是键控方式的逐步操作。即每步操作都需人工写操作票、确认操作票，检查操作票的操作方式。大多数操作仍需要操作人员赶到变电站现场实施，耗费了大量的人力和时间，使得无人值班变电站“减员增效”的优势难以发挥；而另一方面，随着变电站操作密度的增加，倒闸操作过程中人工干预程度太高，也给运行人员带来了越来越大的压力，从一定程度讲也提高了倒闸误操作的可能，影响了电网的安全运行水平。程序化操作变电站打破传统运行操作方式，通过倒闸操作程序化，在操作中尽量避免人为错误，达到减少或无需人工操作，减少人为误操作，提高操作效率。

由于数字化变电站有智能化的一次设备、网络化的二次设备，所以在数字化变电站站控层系统能够实现程序化操作。

变电站内的程序化操作可以概括为两种类型：一是间隔内程序化操作，也就是说程序化操作的内容仅涉及到本间隔内一次设备的操作，比如单条线路的一次状态（运行、热备、冷备、检修）转换的程序化操作，这种操作对象仅局限于本间隔内部一次设备的操作，不涉及到不同间隔的互操作；二是跨间隔的程序化操作，其操作过程中涉及到多个间隔的一次操作以及多个间隔的二次操作，如双母带旁母接线变电站的倒排操作。

在包家变智能化改造过程中，程序化操作作为重点改造内容得到了高度重视和强烈关注。由于包家变本次智能化改造只涉及到二次设备及综合自动化系统，一次设备还是原来的老设备，很大一部分不具备远方操作的功能。而程序化操作作为高度自动化的一项高级应用，对于现场一次设备的智能化程度要求极高，现有的状况出现两个困难：（1）一次设备状态难以完整定义，由于部分一次设备无法进行自动化操作，设备态的定义必须将手动操作的一次设备排除掉，这样不但无法达到程序化操作提高操作效率的初衷，还可能对现有的操作造成倒换的隐患。（2）手动操作部分与五防的配合很难兼容，对于程序化操作的高度自动化和手动操作的单步骤操作，五防在线预演将受到很大程度的限制，这大大影响了正常的五防运行。因此，本次包家变的智能化改造，将程序化操作引用到了二次设备的操作上。如图2所示。

所谓二次设备的程序化操作，也就是在保护装置软压板的投退上引入程序化操作。但是由于软压板操作具有很强的独立性，无法像一次设备定义设备运行态，本次智能化改造程序化操作的引用也仅仅限于在母差的间隔投退软压板上验证。在进行母差运行方式切换的时候，由于涉及到所有运行间隔保护投退的操作，程序化操作的引用大大减少了误操作的可能，也体现了在老站改造过程中尽可能的完成智能化技术的更新和应用。

3 智能IC卡技术的应用与实施

在变电站的智能化改造过程中，越来越多的智能化设备被应用到正常的运行维护过程中来，而智能IC卡作为权限管理领域的“智能代表”也被包家变列为改造实施项目。

变电站的运行人员每天都要进行着大量的后台操作，而作为每一次操作过程中的权限认证，大大增加了运行人员的操作步骤，也很大程度上现实了运行人员的操作效率。那么智能IC卡的优点被很好的体现出来：（1）存储功能，有效的避免了在紧急情况下运行人员输错密码或者忘记密码带来的操作延误。（2）读写功能，一来运行人员可以有效管理自己的操作密码，二来维护人员可以轻松编辑运行人员的操作权限。（3）闭锁功能，人手一卡，可设置输错最大次数来限制用卡的严格管理。

对于智能IC卡怎么应用到后台监控系统的高级应用中，本案中应用到了232高速串口，在监控系统中新增通讯插件与智能IC卡设备进行高速数据交互，然后利用数据规约转换，将智能IC卡集成到操作验证过程中。在操作过程中，运行人员只要选择自己的权限代号，然后将自己配置的IC放置于智能IC卡识别机器上进行权限认证即可。这样既实现了操作的权限安全管理，又大大提高了运行操作效率，实现了运行操作流程智能化改造。

智能IC卡的引入，让包家变的运行操作效率大大提高，同时密钥管理上也更加简易方便。作为一项老技术在新领域的应用，智能IC的应用给智能化改造工程提供了新的思考的方向――在设备智能化的过程中，管理智能化、工作智能化也是智能化改造的新课题。

4 结束语

在国家电网智能化建设过程中，智能化改造项目越来越多，那么怎么在今后的智能化改造项目中尽可能的完成智能化建设进程还需要我们多多研究完善，文章利用包家变智能化改造过程中各个方面的智能化尝试，为以后的老站智能化改造过程中提供了一种思考方式――如何让现有设备的运行更智能，如何让现有的操作更智能，值得在国内的智能化改造工程大力借鉴和推广。

参考文献

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[3]王玉厚.智能IC卡关键技术研究与应用[D].南京：南京工业大学，2006.

[4]周俊礼，蔡颖.一体化五防技术及其应用[D].南京：江苏南京溧水供电公司.