唐慧+++張振華

摘 要：針對(duì)智能變電站的二次設(shè)備互換性，首先簡(jiǎn)單介紹了互換性的基本內(nèi)涵和技術(shù)要求，并在此基礎(chǔ)上提出具體互換模式，最后對(duì)不同設(shè)備的互換性實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行分析，旨在為智能變電站未來(lái)發(fā)展提供可靠依據(jù)。

關(guān)鍵詞：智能變電站；二次設(shè)備；互換性

智能變電站二次設(shè)備互換是變電站正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，對(duì)保證運(yùn)行穩(wěn)定性有重要意義。然而伴隨變電站快速發(fā)展，其二次設(shè)備互換存在很大的難度。對(duì)此，本文圍繞二次設(shè)備互換性?xún)?nèi)涵與技術(shù)要求，對(duì)互換模式及實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行深入分析，具體內(nèi)容如下。

1 互換性?xún)?nèi)涵

互換性指的是在不同時(shí)間和地點(diǎn)生產(chǎn)的產(chǎn)品，并且在裝配與維修過(guò)程中無(wú)需進(jìn)行修整就可以任意替換的基本性質(zhì)。互換性具有兩層內(nèi)涵：其一，產(chǎn)品功能可自由互換，使用功能相同的產(chǎn)品替換原設(shè)備，功能互換特性也可稱(chēng)為替換性，屬于初級(jí)互換范疇；其二，應(yīng)用過(guò)程互換，指的是在更改系統(tǒng)原有設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)備的替換、安裝和使用，屬于高級(jí)互換范疇，也可稱(chēng)之為設(shè)備隨取隨用[1]。

對(duì)于智能變電站的二次設(shè)備而言，其互換性從組成結(jié)構(gòu)及硬件實(shí)現(xiàn)形式等方面可細(xì)分成以下幾種：板卡互換、模板互換、裝置設(shè)備互換與屏柜互換。以上不同形式的互換有著截然不同的要求，難易水平存在很大差別。其中，板卡互換對(duì)引出端子及接口的種類(lèi)有一致性要求；模板互換需要物理尺寸保持統(tǒng)一；裝置設(shè)備互換與屏柜互換需要裝置設(shè)備的基本功能、通訊接口與端子等保持良好的統(tǒng)一性。

2 互換性的技術(shù)要求

通訊接口及引出端子保持統(tǒng)一、建模具備良好的標(biāo)準(zhǔn)化、完全一致的信息流與規(guī)范性文件是完成互換的基本前提，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)互換功能的技術(shù)要求。當(dāng)前，我國(guó)電網(wǎng)公司已經(jīng)完成并推出“六大統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為互換性功能提供了全面的可靠依據(jù)，對(duì)于相同變電站的實(shí)際應(yīng)用要求，實(shí)現(xiàn)互換功能已經(jīng)較為輕松。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，替換設(shè)備以前要存儲(chǔ)原設(shè)備的技術(shù)參數(shù)、數(shù)據(jù)、定值與配置文件，對(duì)需要替換的設(shè)備實(shí)施數(shù)據(jù)恢復(fù)以后即可安裝與投運(yùn)，進(jìn)而使設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換[2]。

對(duì)于應(yīng)用過(guò)程中的互換，應(yīng)在功能可以進(jìn)行互換的前提下，將不同的設(shè)備實(shí)施黑盒化，使它們具備完全相同的性能與接口。如今，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)完成了“六大統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，盡管在信息和功能等層面實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，但更多的關(guān)注點(diǎn)集中在裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用上，并未對(duì)黑盒化互換性實(shí)施深度研究，依然存在一定障礙。比如，雖然定值清單進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理，但仍需對(duì)裝置原理實(shí)施對(duì)應(yīng)的定值計(jì)算；雖然站控層上的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)了規(guī)范化，但不同廠家的信息點(diǎn)路徑還有很大差異。

在智能變電站中，設(shè)備應(yīng)用要求在理論層面可以借助IEC6185

0或配置流程進(jìn)行表達(dá)。以此實(shí)現(xiàn)應(yīng)用互換，該過(guò)程中設(shè)備要滿足以下技術(shù)要求：

（1）硬件接口完全相同。

（2）建模具有良好標(biāo)準(zhǔn)化。

（3）配置文件及工具相互統(tǒng)一。

（4）裝置參數(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)范化。

（5）方法統(tǒng)一，如對(duì)信息點(diǎn)號(hào)的表達(dá)進(jìn)行唯一化處理等。

過(guò)程層對(duì)應(yīng)的輸出信息點(diǎn)依然需要經(jīng)過(guò)對(duì)照表實(shí)施接口設(shè)計(jì)。系統(tǒng)配置工具可對(duì)模型升級(jí)過(guò)程中的關(guān)聯(lián)關(guān)系實(shí)施自動(dòng)識(shí)別，但無(wú)法進(jìn)行替換。針對(duì)站控層上的信息點(diǎn)，這一問(wèn)題將更加突出。對(duì)此，想要更好實(shí)現(xiàn)設(shè)備應(yīng)用互換，需著重開(kāi)展如下工作：

（1）編制唯一化的具體表達(dá)形式和規(guī)范，以便配置工具能完成自動(dòng)替換。

（2）黑盒化處理以后，設(shè)備功能對(duì)應(yīng)的互操作信息實(shí)施統(tǒng)分類(lèi)和分層處理。

（3）對(duì)由不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備功能進(jìn)行特色化定義，以此實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別與智能化替換。

（4）系統(tǒng)的配置工具要有更多設(shè)備進(jìn)行信息識(shí)別，以便對(duì)不同的信息點(diǎn)實(shí)施分類(lèi)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)功能的自動(dòng)替換，同時(shí)對(duì)自定義功能進(jìn)行安全處理[3]。

3 智能變電站二次設(shè)備互換模式

3.1 相同廠家產(chǎn)品互換

對(duì)某生產(chǎn)廠家設(shè)備而言，由于其內(nèi)部使用完全相同的配置工具與軟硬件平臺(tái)，而且互換設(shè)備的硬件環(huán)境與軟件配置均相同，所以實(shí)現(xiàn)互換功能較為輕松，這是當(dāng)前很多變電站都在使用的二次設(shè)備互換模式，其主要具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）產(chǎn)品更換前后，設(shè)備性能及功能可保持一致。

（2）配置工具更換前后，相應(yīng)的配置文件可保持不變，不會(huì)對(duì)其他設(shè)備造成太大影響。

（3）產(chǎn)品可靠性檢驗(yàn)僅需進(jìn)行簡(jiǎn)單確認(rèn)即可完成，無(wú)需開(kāi)展復(fù)雜的試驗(yàn)。

然而，這種互換模式無(wú)法跨越不同廠家間的設(shè)備差距，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中依然存在缺陷與局限性，主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）對(duì)于運(yùn)行維護(hù)人員有著極高的技術(shù)要求，要掌握不同廠家對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)流程和內(nèi)容。而且實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備互換的實(shí)際效率主要取決于人員對(duì)工具和產(chǎn)品的了解程度。

（2）由于受到相同廠家不同裝置、不同電壓對(duì)應(yīng)裝置平臺(tái)有明顯差異等因素的影響，使得互換產(chǎn)品不具備良好的選擇性[4]。

（3）備用產(chǎn)品的相關(guān)備件需根據(jù)不同的產(chǎn)品型號(hào)進(jìn)行一一設(shè)

置，經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較差，設(shè)備管理存在很大的難度，人員工作量也很大，容易出現(xiàn)人為誤差。

為有效提升運(yùn)行與維護(hù)效率，相同廠家的產(chǎn)品互換模式還要得到進(jìn)一步的升級(jí)和完善，增大可進(jìn)行互換的產(chǎn)品范圍，提供可行、先進(jìn)的工具與管理系統(tǒng)，并對(duì)具體的互換操作形式進(jìn)行簡(jiǎn)化。實(shí)際工作中可從以下幾點(diǎn)入手：

（1）對(duì)裝置的硬件平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一

基本原則為“按照規(guī)范的電壓等級(jí)，盡可能減少裝置插件種類(lèi)，相同電壓等級(jí)的裝置要使用完全統(tǒng)一的配置平臺(tái)；相同功能的插件需要使用統(tǒng)一平臺(tái)”。

（2）對(duì)配置文件及工具進(jìn)行統(tǒng)一

對(duì)不同型號(hào)產(chǎn)品的配置文件及工具進(jìn)行統(tǒng)一，同時(shí)盡可能簡(jiǎn)化文件的具體下載方式，使用簡(jiǎn)單、快捷的方法，如當(dāng)前新興的FTP方式等。

（3）建立一鍵式的還原系統(tǒng)

直接面向裝置按照信息的構(gòu)造裝置，將裝置作為基本單元構(gòu)建設(shè)備備份庫(kù)，以此對(duì)重要程序、文件及定值等實(shí)施備份；在對(duì)設(shè)備進(jìn)行更換的過(guò)程中，僅需進(jìn)行簡(jiǎn)單操作即可恢復(fù)數(shù)據(jù)，從而輕松完成設(shè)備互換。

3.2 不同廠家產(chǎn)品互換

就目前來(lái)看，二次設(shè)備制造廠家數(shù)量很大，由不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備在功能方面無(wú)太大差別，但不可忽略在配置及實(shí)現(xiàn)形式等方面的差異。為實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的互換要求，對(duì)切實(shí)提升變電站的運(yùn)行維護(hù)水平有十分重要的作用：

（1）產(chǎn)品的選擇面較廣，更換時(shí)具有更好的靈活性。

（2）備用產(chǎn)品的備件可以進(jìn)行共享，管理難度較低，且具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

（3）由于產(chǎn)品與工具基本實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，所以相應(yīng)技術(shù)人員需掌握的內(nèi)容較為相近，有利于降低他們的工作量，減少人為誤差。

（4）對(duì)于廠家的技術(shù)依賴(lài)性大幅降低，促進(jìn)變電站的運(yùn)行維護(hù)能力提升。由此可見(jiàn)，著重研究不同廠家的產(chǎn)品互換模式是現(xiàn)階段各大變電站走快速發(fā)展道路的重要課題。

雖然由不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備在具體的功能實(shí)現(xiàn)方面較為相近，而且都能滿足用戶(hù)對(duì)于通用規(guī)范的實(shí)際需求，但設(shè)備間依然存在一定的差異，在今后工作中需要對(duì)以下內(nèi)容給予重視：

（1）制定良好的行業(yè)技術(shù)規(guī)范，對(duì)產(chǎn)品功能與接口實(shí)施統(tǒng)一。

（2）不同廠家產(chǎn)品的可操作性與互換性要進(jìn)行前期測(cè)試和確

認(rèn)。

（3）編制規(guī)范的互換操作程序，以免產(chǎn)生不必要的錯(cuò)誤。

（4）重點(diǎn)探討產(chǎn)品在替換以后的質(zhì)量驗(yàn)證方式，確保設(shè)備通過(guò)簡(jiǎn)單的操作就能實(shí)現(xiàn)互換，以此有效提升互換效率[5]。

3.3 統(tǒng)一平臺(tái)下的二次設(shè)備互換

對(duì)于二次設(shè)備而言，其互換理想模式是確保所有設(shè)備都能使用完全統(tǒng)一的硬件和軟件平臺(tái)，設(shè)備間具備靈活轉(zhuǎn)換能力。這種互換模式不同廠家產(chǎn)品在基本功能實(shí)現(xiàn)方面是統(tǒng)一的，可完成無(wú)縫替換，優(yōu)勢(shì)十分明顯，如產(chǎn)品有很大的選擇范圍，產(chǎn)品更換具有良好靈活性和便利性；備品備件能進(jìn)行共享，經(jīng)濟(jì)性良好，設(shè)備管理難度較低；運(yùn)行維護(hù)操作流程簡(jiǎn)單快捷，工作量較少，對(duì)技術(shù)人員沒(méi)有太高的經(jīng)濟(jì)要求等。

將統(tǒng)一平臺(tái)作為基礎(chǔ)的二次設(shè)備互換，要實(shí)現(xiàn)建立一個(gè)二次系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)化處理軟硬件平臺(tái)，同時(shí)進(jìn)行獨(dú)立性設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)智能化水平。此外，還要編制最高行業(yè)功能性要求與測(cè)試規(guī)范，然后由生產(chǎn)廠家進(jìn)行執(zhí)行，大力研發(fā)滿足基本生產(chǎn)要求的裝置，同時(shí)督促相關(guān)認(rèn)證機(jī)構(gòu)實(shí)施互操作檢驗(yàn)。

4 互換性的實(shí)現(xiàn)

4.1 終端設(shè)備互換實(shí)現(xiàn)

智能變電站合并單元設(shè)備實(shí)現(xiàn)電流電壓采集量的合并打包處理，終端設(shè)備的開(kāi)入與開(kāi)出需要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，其功能完備且明確，產(chǎn)品具有良好的硬件相似度。對(duì)于合并單元設(shè)備而言，需根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)功能模塊進(jìn)行配置，由于其基本功能十分明確，硬件可輕松實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，所以具備優(yōu)異的黑盒化處理基礎(chǔ)，互換性水平相對(duì)較高。然而，由于存在開(kāi)入實(shí)際數(shù)量不同、跳閘出口的定義不統(tǒng)一等問(wèn)題，在實(shí)現(xiàn)互換的過(guò)程中應(yīng)得到相關(guān)技術(shù)規(guī)范的支持。

（1）硬件的接口定義需實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，物理接口要使用標(biāo)準(zhǔn)的形式，如航空插座等。

（2）開(kāi)入及開(kāi)出需定義到各個(gè)端子的標(biāo)準(zhǔn)化。

（3）配置文件及工具的標(biāo)準(zhǔn)化。

4.2 間隔層裝置互換

對(duì)于不同的繼電保護(hù)對(duì)象，需使用相應(yīng)的保護(hù)原理實(shí)現(xiàn)，其模塊構(gòu)成有很大的差異，相同廠家也存在硬件選擇較為靈活等情況?；诖?，由于信息的交換過(guò)程較為復(fù)雜，使得間隔層裝置的互換過(guò)程較為復(fù)雜。因此應(yīng)切實(shí)做好以下工作：

（1）接口信息保持統(tǒng)一。

（2）配置工具與文件保持統(tǒng)一。

（3）定值參數(shù)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。

4.3 站控層設(shè)備互換

對(duì)于站控層中的相關(guān)設(shè)備，想要實(shí)現(xiàn)互操作目標(biāo)應(yīng)先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一。目前，不同生產(chǎn)廠家的SCD文件已達(dá)到相對(duì)較高的互操作性，只要相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)可在應(yīng)硬件上進(jìn)行正常安裝，即可實(shí)現(xiàn)互換。然而，站控層上的設(shè)備在完成互換以后，需要進(jìn)行大量的調(diào)試工作，全部信息點(diǎn)都要進(jìn)行調(diào)試，保證信息不存在誤差以后才可以認(rèn)定為完成互換[6]。

4.4 其他設(shè)備互換

智能變電站的其他設(shè)備包括：故障錄波器、網(wǎng)絡(luò)分析裝置、交換機(jī)等，這些設(shè)備不僅功能明確，且具有良好的一致性，實(shí)現(xiàn)設(shè)備互換的過(guò)程較為簡(jiǎn)單。作為基本的計(jì)量設(shè)備，數(shù)字化電能表比老式計(jì)量系統(tǒng)更具技術(shù)優(yōu)勢(shì)。新型數(shù)字化電能表不僅功能明確，容易進(jìn)行不同廠家產(chǎn)品的互換，但其配置文件的具體下載方法還沒(méi)有完全統(tǒng)一，為其互換工作帶來(lái)很大麻煩，增大了實(shí)際工作量。除此之外，在線監(jiān)測(cè)設(shè)備當(dāng)前還缺乏規(guī)范性，標(biāo)準(zhǔn)體系也不夠健全，所以想要實(shí)現(xiàn)互換目標(biāo)還有很長(zhǎng)的路要走。

5 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)當(dāng)前實(shí)際狀況，智能變電站的二次設(shè)備不僅種類(lèi)繁多，而且功能方面的需求也有很大差異，這使得互換性的實(shí)現(xiàn)過(guò)程十分困難。在變電站的典型設(shè)計(jì)過(guò)程中，可在一定程度上對(duì)設(shè)備種類(lèi)與功能進(jìn)行簡(jiǎn)化，這樣可以促進(jìn)互換的進(jìn)一步實(shí)施，有必要進(jìn)行深入研究。由于當(dāng)前設(shè)備互換還存在很大難度，通過(guò)對(duì)插件級(jí)優(yōu)化措施的應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)設(shè)備以插件形式的快速轉(zhuǎn)換，有效提升了變電站的運(yùn)行與維護(hù)效率。

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作者簡(jiǎn)介：唐慧（1979-），女，河南許昌人，本科，工程師，研究方向：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)。