國網天津濱海供電公司、南京五采智電電力科技有限公司的研究人員張志朋、彭桂喜、卞海波、畢宏圖、張國輝， 在2018年第1期《電氣技術》雜誌上撰文指出， 隨著電網的不斷發展和電力市場改革的深入對電網安全經濟運行和供電品質的要求不斷提高， 針對原有的檢修方式“短電流、斷電壓、拆跳閘”這樣的安全措施已不在適合數位化變電站的實際情況。
本文提出了一種智慧變電站二次檢修安全措施自動生成技術， 通過三種策略自動生成安措票：第一種通過安措中的隔離策略， 解析智慧設備之間的連接關係，
智慧變電站以光纖為介質實現資料傳輸， 裝置之間的相互聯繫變為光纖通訊鏈路。 相應的二次回路與壓板變為程式構建的虛擬形態， 稱為“虛擬回路”和“軟壓板”。 與之相比， 常規變電站的二次回路和壓板為實物， 可形成明顯的物理斷開點，
針對以上問題， 國家電網公司對智慧變電站現場工作制定了通用原則或技術要求[1]， 而在現場工作中， 需要二次檢修人員通過現場運行方式、設備運行狀態、以及工作方式的不同， 手工編制安全措施票。
二次安全措施制定和執行等方面均對作業人員有較高的技術要求， 運檢作業風險控制尚缺乏安全管控的技術手段， 只能依賴作業人員的技能水準和工作經驗， 使得智慧設備檢修等工作的安全隱患未得到有效控制。
SCD檔是基於XML標準的檔， 適合電腦處理。 因此提出建立安全措施規則庫， 並將安全措施轉化成便於電腦處理的資料。 利用電腦強大的存儲能力和計算能力，
1 智慧變電站二次檢修安全措施方案特點
在傳統變電站中， 二次回路的安全措施遵循“應有明顯的斷開點”的原則， 通過明顯的物理隔離， 便可保證設備不會誤動出口。 但在智慧變電站與傳統變電站有很大的不同， 光纖回路代替了電纜回路， 利用數位量資訊代替了類比量， 相應的隔離手段有很大的不同。
智慧變電站中， 典型二次安全措施可分為如下6類：投入裝置檢修壓板；退出繼電保護裝置功能軟壓板；退出裝置GOOSE接收/發送軟壓板；退出裝置SV接收軟壓板；退出智慧終端機跳、合閘出口硬壓板；拔掉裝置之間通信光纖， 包括SV光纖、GOOSE光纖。
基於以上隔離措施制定合理的安全措施規則是完成安全措施庫的基礎。
2 智慧變電站二次檢修安全措施生成方法
2.1 實現步驟
基於SCD物件模型的智慧變電站二次檢修安全措施自動生成方法可分為以下步驟：
圖1 安措自動生成流程圖
安措規則應根據一次設備不同的停電狀況（停電、不停電），
根據安措規則匹配智慧電子設備（IED）。 即根據安措中的實施物件， 準確定位SCD檔中的待隔離智慧電子設備模型（IED）。
根據安措規則， 對待隔離的智慧電子設備（IED）虛端子進行遍歷， 匹配相應的軟壓板， 並匹配相關檢修硬壓板， 確定操作物件。
制定語意規則， 形成安全措施票。 提供圖形化頁面， 展示虛端子鏈路， 對應于每一步安措操作進行操作圖形化顯示， 以便操作人員進行確認。
2.2 變電站SCD資料模型化
總體原則：通過分析SCD檔獲取以檢修設備為視角的邏輯關係圖， 逐個分析邏輯關係圖中的運行設備和檢修設備的隔離點，並將與間隔相關資料資訊模型化。
Q/GDW 1396-2012《IEC61850工程繼電保護應用模型》對IED命名規範有明確要求。基於目前國內各集成商對IED的統一描述，模糊匹配關鍵字，查找SCD文件中的檢修間隔的二次設備。
如：PT代表主變保護，MT代表主變合併單元，IT代表主變智慧終端機。
確定待隔離智慧電子設備後，通過SCD檔，解析所有與之存在通信關係的虛端子鏈路，根據接收虛端子的引用名區分SV鏈路和GOOSE鏈路，如果是SVIN首碼則為SV鏈路，如果是GOIN首碼則是GOOSE鏈路。對不同類型實施物件進行分組。
根據待隔離智慧電子設備名提取檢修壓板，按照待隔離虛端子鏈路提取軟壓板，匹配軟壓板基於關鍵字進行。發送側軟壓板根據Q/GDW 1396-2012《IEC61850工程繼電保護應用模型》規範能夠較為準確的定位與虛回路的對應關係，從而確定發送端、接受端，正確匹配回路功能描述及壓板描述名。如表1所示：
沒有按照規範建模的採用模糊語句進行描述；接收側軟壓板無法準確定位虛回路的對應關係，將通過模糊描述的語句進行描述。凡是採用模糊語句進行描述的都應該提供dsRelayEna的軟壓板下拉清單，通過人工方式進行準確關聯，繼而生成準確的安措操作票和XML檔。
所有邏輯關係形成後，應按照設備為單位再次整理，合併冗余鏈路的軟壓板。對於部分跳閘回路和失靈回路共用模組軟壓板，或個別SCD檔中壓板命名不規範，導致建模失敗情況，需要人工進行dsRelayEna映射。
表1 關鍵字正確匹配列表
2.3 安措執行條目檔（XML）生成
基於SCD檔建模完成後，將安全措施轉化成電腦可以識別的語義規則，安全措施執行條目生成XML格式如下：
（1）Precaution根項目，表示安措執行條目。
（2）IED元素，表示裝置資訊。一個Precaution元素包括一個或多個IED元素，IED屬性有desc，name，ipaddr。 desc表示設備描述資訊，name表示IED的名稱，ipaddr表示IED的IP地址。
（3）Entry元素，表示安全措施的條目。一個IED元素包括一個或多個Entry元素，Entry屬性有desc, ref , expect。 desc表示安措內容描述；ref表示這條安措資訊的信號引用名；expect表示這條安措資訊的期望值用於進行安措執行狀態比對。
2.4 安全措施語義匹配
基於安全措施語義規則對操作物件進行語義匹配。將模型化的SCD資料物件按照安全措施語義規則進行匹配。回路類別引用回路功能描述模型，實施物件為發送端或接收端智慧電子設備IED，操作物件包括軟壓板、硬壓板、光纖。
例如對於發送端GOOSE壓板，安全措施語義規則可描述為：回路類別｛回路功能描述｝。安全措施內容：退出{發送端IED}｛壓板描述名｝發送軟壓板；對於接受端GOOSE壓板，安全措施內容語義規則可描述為：退出｛接受端IED｝｛壓板描述名｝。
生成安全措施票範例如下表所示：
表2 安全措施票範例表
2.5 安全措施票的調整及人工確認
當SCD檔中能正確建模，操作物件能夠正確匹配，例如GOOSE鏈路中的跳閘、啟動失靈等。這種情況下，可按安全措施語義規則，自動生成措施條目。但一個SV鏈路需要在接收對應一個SV接收軟壓板，即在軟壓板資料集中尋找相對應的SV接收軟壓板，由於虛回路和軟壓板資訊沒有對應關係，因此需要人工對應。
此外，由於SCD檔中描述不規範，導致無法進行正確匹配操作物件。這些情況下可設置為“待確認”狀態，需操作人員進行確認。
光纖、交流連片、出口壓板等操作物件為物理鏈路，在SCD檔中未做描述，無法進行建模，可預性定義通用語義規則，根據語義自動生成為安措步驟，此步驟應設置為“待確認”狀態。
圖形化展示如圖所示，模型匹配後，將操作物件進行詳細展示，便於操作人員進行操作與確認。
圖2 安全措施圖形化
圖中列出了操作物件直接的邏輯鏈路關係，需要操作的壓板（軟壓板、硬壓板）顯示為紅色，壓板打開後，壓板圖形即顯示斷口。鏈路聯通顯示綠色，光纖拔出鏈路斷開後顯示為白色。當實施步驟在“待確認”狀態時，可在相應實施物件旁加“！”標示，提醒操作人員進行確認。
2.6 缺陷處理後傳動試驗安措票
220kV線路保護傳動試驗安全措施
a.退出220kV第一套母線保護內運行間隔GOOSE出口軟壓板、失靈聯跳發送軟壓板，投入該母線保護檢修壓板；
b.退出該間隔第一套智慧終端機出口硬壓板，投入該智慧終端機檢修壓板；
c.投入該間隔第一套線路保護檢修壓板；
d.如有需要退出該線路保護至線路對側縱聯光纖、解開該智慧終端機至另外一套智慧終端機閉鎖重合閘回路；
e.本安全措施方案可傳動至各相關智慧終端機出口硬壓板，如有必要可停役一次設備做完整的整組傳動試驗。
220kV智慧終端機傳動試驗安全措施
a.退出該間隔第一套智慧終端機出口硬壓板，投入裝置檢修壓板；
b.退出220kV第一套母線保護內運行間隔GOOSE出口軟壓板、失靈聯跳軟壓板，投入該母線保護檢修壓板；
c.投入該間隔第一套線路保護檢修壓板；
d.如有需要退出該線路保護至線路對側縱聯光纖、解開該智慧終端機至另外一套智慧終端機閉鎖重合閘回路；
e.本安全措施方案可傳動至該智慧終端機出口硬壓板，如有必要可停役一次設備做完整的整組傳動試驗。
3 平臺部署及工程效果
本專案主要基於92號文，研究和實現智慧變電站的安措票自動生成技術和線上校核技術。具體的實現思路如圖3所示。
（1）PC機中安裝安措策略生成軟體，導入SCD檔獲取IED之間的邏輯關係；
（2）使用者點擊一次設備及二次設備等相關設備劃定檢修範圍，軟體根據安全性原則專家庫，分析檢修設備和運行設備的隔離點，分析各個虛回路連接與之對應的軟壓板，對相關的GOOSE、SV軟壓板、檢修硬壓板、智慧終端機的出口硬壓板等的投入退出進行分析；
（3）策略分析完成後根據該地區對應的安措範本格式給出安措操作票，同時生成該檢修票的文字檔，即安措執行條目表，該檔中記錄安措執行的詳細步驟，設備物件，IEDname、操作的軟硬壓板的引用名、期望值等。
（4）將安措執行條目檔導入手持終端中，手持終端解析條目表啟動MMS服務連接各個IED設備，對於可以進行連接的設備進行線上校核，為了更方便的展示其邏輯連接關係，將採用視覺化的方式進行，視覺化的圖形樣本參考92號文執行，如圖2所示。
（5）視覺化的圖形在手持終端可根據某個設備視角為中心進行展示，其關鍵點在於如何將軟壓板與虛回路的連接關係進行耦合，圖中的軟壓板、檢修壓板可動態展示，可根據MMS上送的狀態量進行即時更新，其狀態值應為操作票執行後的狀態顯示。
通過本專案的實施，可幫助運檢人員自動編制安措操作票，可輔助校驗安措票的執行情況，並通過圖形化方式顯示當前設備的隔離狀態，有助於智慧變電站檢修工作的開展。
圖3 安全措施圖形化
本項目在220kV蘇橋變二次檢修安措票，如參考附件A所示：
西郊一線第一套保護(停電) 校驗安措操作票
1.消缺前安措
(1)運行設備
PM2201A:220kVI/II段母線第一套保護
退出支路6_B相啟動失靈開入軟壓板
退出支路6_A相啟動失靈開入軟壓板
退出支路6_C相啟動失靈開入軟壓板
(2)檢修設備
PL2201A:西郊一線第一套保護
退出閉鎖重合閘軟壓板
退出重合閘軟壓板
退出跳閘軟壓板
退出啟動失靈軟壓板
斷開組網光纖
斷開縱聯通道光纖
投入檢修硬壓板
斷開硬接點信號公共端
短接並斷開電流端子連接片：端子編號斷開電壓端子連接片：端子編號
4 結論
根據現場運行情況，制定合理的安全措施規則庫，利用關鍵字匹配方法將SCD檔中的實施物件模型化，從而實現智慧變電站安全措施的自動生成。充分考慮自動生成技術的適用性，增加人工“待確認”功能。
利用電腦的存儲及計算能力，保證了二次檢修安全措施編制的效率、正確性和完整性。此方法在試點變電站得到很好的應用，有效地提高了運維效率，具備可實施性和推廣價值。
逐個分析邏輯關係圖中的運行設備和檢修設備的隔離點，並將與間隔相關資料資訊模型化。Q/GDW 1396-2012《IEC61850工程繼電保護應用模型》對IED命名規範有明確要求。基於目前國內各集成商對IED的統一描述，模糊匹配關鍵字，查找SCD文件中的檢修間隔的二次設備。
如：PT代表主變保護，MT代表主變合併單元，IT代表主變智慧終端機。
確定待隔離智慧電子設備後，通過SCD檔，解析所有與之存在通信關係的虛端子鏈路，根據接收虛端子的引用名區分SV鏈路和GOOSE鏈路，如果是SVIN首碼則為SV鏈路，如果是GOIN首碼則是GOOSE鏈路。對不同類型實施物件進行分組。
根據待隔離智慧電子設備名提取檢修壓板，按照待隔離虛端子鏈路提取軟壓板，匹配軟壓板基於關鍵字進行。發送側軟壓板根據Q/GDW 1396-2012《IEC61850工程繼電保護應用模型》規範能夠較為準確的定位與虛回路的對應關係，從而確定發送端、接受端，正確匹配回路功能描述及壓板描述名。如表1所示：
沒有按照規範建模的採用模糊語句進行描述；接收側軟壓板無法準確定位虛回路的對應關係，將通過模糊描述的語句進行描述。凡是採用模糊語句進行描述的都應該提供dsRelayEna的軟壓板下拉清單，通過人工方式進行準確關聯，繼而生成準確的安措操作票和XML檔。
所有邏輯關係形成後，應按照設備為單位再次整理，合併冗余鏈路的軟壓板。對於部分跳閘回路和失靈回路共用模組軟壓板，或個別SCD檔中壓板命名不規範，導致建模失敗情況，需要人工進行dsRelayEna映射。
表1 關鍵字正確匹配列表
2.3 安措執行條目檔（XML）生成
基於SCD檔建模完成後，將安全措施轉化成電腦可以識別的語義規則，安全措施執行條目生成XML格式如下：
（1）Precaution根項目，表示安措執行條目。
（2）IED元素，表示裝置資訊。一個Precaution元素包括一個或多個IED元素，IED屬性有desc，name，ipaddr。 desc表示設備描述資訊，name表示IED的名稱，ipaddr表示IED的IP地址。
（3）Entry元素，表示安全措施的條目。一個IED元素包括一個或多個Entry元素，Entry屬性有desc, ref , expect。 desc表示安措內容描述；ref表示這條安措資訊的信號引用名；expect表示這條安措資訊的期望值用於進行安措執行狀態比對。
2.4 安全措施語義匹配
基於安全措施語義規則對操作物件進行語義匹配。將模型化的SCD資料物件按照安全措施語義規則進行匹配。回路類別引用回路功能描述模型，實施物件為發送端或接收端智慧電子設備IED，操作物件包括軟壓板、硬壓板、光纖。
例如對於發送端GOOSE壓板，安全措施語義規則可描述為：回路類別｛回路功能描述｝。安全措施內容：退出{發送端IED}｛壓板描述名｝發送軟壓板；對於接受端GOOSE壓板，安全措施內容語義規則可描述為：退出｛接受端IED｝｛壓板描述名｝。
生成安全措施票範例如下表所示：
表2 安全措施票範例表
2.5 安全措施票的調整及人工確認
當SCD檔中能正確建模，操作物件能夠正確匹配，例如GOOSE鏈路中的跳閘、啟動失靈等。這種情況下，可按安全措施語義規則，自動生成措施條目。但一個SV鏈路需要在接收對應一個SV接收軟壓板，即在軟壓板資料集中尋找相對應的SV接收軟壓板，由於虛回路和軟壓板資訊沒有對應關係，因此需要人工對應。
此外，由於SCD檔中描述不規範，導致無法進行正確匹配操作物件。這些情況下可設置為“待確認”狀態，需操作人員進行確認。
光纖、交流連片、出口壓板等操作物件為物理鏈路，在SCD檔中未做描述，無法進行建模，可預性定義通用語義規則，根據語義自動生成為安措步驟，此步驟應設置為“待確認”狀態。
圖形化展示如圖所示，模型匹配後，將操作物件進行詳細展示，便於操作人員進行操作與確認。
圖2 安全措施圖形化
圖中列出了操作物件直接的邏輯鏈路關係，需要操作的壓板（軟壓板、硬壓板）顯示為紅色，壓板打開後，壓板圖形即顯示斷口。鏈路聯通顯示綠色，光纖拔出鏈路斷開後顯示為白色。當實施步驟在“待確認”狀態時，可在相應實施物件旁加“！”標示，提醒操作人員進行確認。
2.6 缺陷處理後傳動試驗安措票
220kV線路保護傳動試驗安全措施
a.退出220kV第一套母線保護內運行間隔GOOSE出口軟壓板、失靈聯跳發送軟壓板，投入該母線保護檢修壓板；
b.退出該間隔第一套智慧終端機出口硬壓板，投入該智慧終端機檢修壓板；
c.投入該間隔第一套線路保護檢修壓板；
d.如有需要退出該線路保護至線路對側縱聯光纖、解開該智慧終端機至另外一套智慧終端機閉鎖重合閘回路；
e.本安全措施方案可傳動至各相關智慧終端機出口硬壓板，如有必要可停役一次設備做完整的整組傳動試驗。
220kV智慧終端機傳動試驗安全措施
a.退出該間隔第一套智慧終端機出口硬壓板，投入裝置檢修壓板；
b.退出220kV第一套母線保護內運行間隔GOOSE出口軟壓板、失靈聯跳軟壓板，投入該母線保護檢修壓板；
c.投入該間隔第一套線路保護檢修壓板；
d.如有需要退出該線路保護至線路對側縱聯光纖、解開該智慧終端機至另外一套智慧終端機閉鎖重合閘回路；
e.本安全措施方案可傳動至該智慧終端機出口硬壓板，如有必要可停役一次設備做完整的整組傳動試驗。
3 平臺部署及工程效果
本專案主要基於92號文，研究和實現智慧變電站的安措票自動生成技術和線上校核技術。具體的實現思路如圖3所示。
（1）PC機中安裝安措策略生成軟體，導入SCD檔獲取IED之間的邏輯關係；
（2）使用者點擊一次設備及二次設備等相關設備劃定檢修範圍，軟體根據安全性原則專家庫，分析檢修設備和運行設備的隔離點，分析各個虛回路連接與之對應的軟壓板，對相關的GOOSE、SV軟壓板、檢修硬壓板、智慧終端機的出口硬壓板等的投入退出進行分析；
（3）策略分析完成後根據該地區對應的安措範本格式給出安措操作票，同時生成該檢修票的文字檔，即安措執行條目表，該檔中記錄安措執行的詳細步驟，設備物件，IEDname、操作的軟硬壓板的引用名、期望值等。
（4）將安措執行條目檔導入手持終端中，手持終端解析條目表啟動MMS服務連接各個IED設備，對於可以進行連接的設備進行線上校核，為了更方便的展示其邏輯連接關係，將採用視覺化的方式進行，視覺化的圖形樣本參考92號文執行，如圖2所示。
（5）視覺化的圖形在手持終端可根據某個設備視角為中心進行展示，其關鍵點在於如何將軟壓板與虛回路的連接關係進行耦合，圖中的軟壓板、檢修壓板可動態展示，可根據MMS上送的狀態量進行即時更新，其狀態值應為操作票執行後的狀態顯示。
通過本專案的實施，可幫助運檢人員自動編制安措操作票，可輔助校驗安措票的執行情況，並通過圖形化方式顯示當前設備的隔離狀態，有助於智慧變電站檢修工作的開展。
圖3 安全措施圖形化
本項目在220kV蘇橋變二次檢修安措票，如參考附件A所示：
西郊一線第一套保護(停電) 校驗安措操作票
1.消缺前安措
(1)運行設備
PM2201A:220kVI/II段母線第一套保護
退出支路6_B相啟動失靈開入軟壓板
退出支路6_A相啟動失靈開入軟壓板
退出支路6_C相啟動失靈開入軟壓板
(2)檢修設備
PL2201A:西郊一線第一套保護
退出閉鎖重合閘軟壓板
退出重合閘軟壓板
退出跳閘軟壓板
退出啟動失靈軟壓板
斷開組網光纖
斷開縱聯通道光纖
投入檢修硬壓板
斷開硬接點信號公共端
短接並斷開電流端子連接片：端子編號斷開電壓端子連接片：端子編號
4 結論
根據現場運行情況，制定合理的安全措施規則庫，利用關鍵字匹配方法將SCD檔中的實施物件模型化，從而實現智慧變電站安全措施的自動生成。充分考慮自動生成技術的適用性，增加人工“待確認”功能。
利用電腦的存儲及計算能力，保證了二次檢修安全措施編制的效率、正確性和完整性。此方法在試點變電站得到很好的應用，有效地提高了運維效率，具備可實施性和推廣價值。