摘要：针对现阶段部分地区二次设备状态监测系统独立于一次设备监测系统建设的情况，给出了一种兼顾 PMS 系统应用要求的一、二次设备状态监测信息融合的方案，包括工程应用模型构建、时钟同步、融合节点和检修策略等方面。将一次设备和监测组件作为独立的逻辑设备的高压设备监测信息建模可以满足监测组件自身状态诊断和远程维护的要求。将变电站继保装置、二次回路监测对象和作为监测组件的继保监测服务器作为独立的逻辑设备的二次设备监测模型可以方便地对应一台继保监测服务器监测多个保护装置及其回路的应用方式，并可根据继保装置等监测对象的不同进一步划分逻辑设备。该工程应用模型符合 IEC 61850 的层次结构。
关键词：状态检修 PMS；输变电设备状态集中监测中心；智能变电站；IEC 61850
1 一、二次设备状态检修
一次设备的状态检修主要包括输电线路设备（如杆塔、绝缘子、导线等）状态检修和变电站高压设备（如变压器、开关、避雷器等）状态检修。一次设备状态检修主要利用传感器、计算机、数字波形采集和处理、通信技术等高新技术对高压设备的温度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等各种数据信息进行采集，通过对设备的在线、离线、预试数据的录入和获取，由专家系统对设备的故障部位、故障程度、发展趋势进行判断和预测，并进行检修计划的制定和调整，为电网设备全寿命周期综合优化管理提供基础数据的支撑。如上所述，就一次设备状态检修而言，往往设置独立的监测组件和通信网络来实现相关功能。对以上应用方式，由于一次设备设计寿命远大于二次监测组件的设计寿命，需要考虑到在线监测组件自身状态诊断、现场更换和远程维护等方面要求。
变电站二次设备主要包括继电保护装置、监控和远动装置。相对于一次设备的状态监测，二次设备状态监测有以下特点：首先是状态监测对象不是单一的元件，而是一个系统，如继电保护构成的是一个系统，既包括装置本身，也包括交流、直流、控制回路等；其次是数字式保护等二次设备的实现技术已使二次设备本身具有“内生性”的自检功能，不像一次设备需外附监测装置，二次设备本身已具备部分“自诊断”功能和更完善的监测诊断功能实现的基础；再者，继电保护的监测还需要支持“动态监测”，如采取“远程传动”的方式实现保护装置的二次回路完好性的检测。基于以上分析和经济性要求，在实现构架上，二次监测系统在现有继电保护装置和变电站自动化网络系统基础上实现。
目前，许多地区继保设备状态监测的解决方案一般采用继保装置——继保监测服务器——继保状态监测远程客户端的分层体系（见图 1）。变电站设置继保监测服务器借助现有的继保信息网络收集继保设备的自检信息、交流回路信息和状态信息等，对信息进行相关性比较和分析，完成继保设备的状态监测和状态评估；继保监测服务器具有和远程维护中心（地区修试所）通讯的功能， 在远程维护中心不但可了解继电保护设备的实施状态，还可采取“远程传动”的方式实现保护装置的二次回路完好性的检测。将二次设备状态检修和继保远程维护技术相结合，降低继保维护人员工作强度，但目前建设的二次状态监测系统往往是一个独立系统，数据仅限于地区级继保人员应用。
在一、二次设备状态监测系统建设中，目前普遍存在在线监测设备来自于不同的生产厂商，所有的系统以及其子系统都是独立的，相互之间毫不关联，难以
充分利用不同的信息进行设备状态评估、寿命预测和制定科学的检修决策。随着电网建设规模不断扩大，设备维护工作要消耗巨大的人力、物力和财力，如何解决“信息孤岛”的局面，统一从更高的层面解决和协调设备维护工作，高效地保证电力系统安全运行，是当前需要解决的问题。
图 1 继电保护状态监测及远程校验系统图 2 设备状态检修与生产管理系统PMS的关系
工 程 生 产 管 理 系 统 （ Power ProductionManagement System，PMS）是国家电网公司一体化企业级信息集成平台，在 PMS 基础上建立相应业务管理模块，实现设备运行业务管理、电网调度运行业务精细化管理。从 PMS 建设要求出发，一、二次设备的状态监测和状态检修为 PMS 系统的生产管理提供电网设备的基础数据和评估信息。输变电设备状态集中监测中心 是为区域输变电设备监测、管理、分析和决策支持集一体的智能信息系统，它将若干输电线路当地状态监测中心和若干变电站状态监测中心的在线监测数据、诊断结果以及检修管理数据统一集中，完成全局层面的状态评估和分析诊断。
另一方面，一、二次设备的状态监测系统要更加准确、全面地认识和描述诊断对象，需要获取包括预试实验数据、设备档案、安装调试记录、设备缺陷、检修记录和同类设备参考等大量离线信息作为状态评估和检修决策依据。以上信息可以最大限度地复用各种管理系统特别是 PMS 内已经建立的各种基础数据资源，如输变电设备基础台帐、缺陷管理和电气试验管理等，可免除大量低效率和低可靠性的基础数据同步工作或重复维护工作，有效避免软硬件资源浪费。 3 一、二次设备状态检修的信息融合
智能电网的建设是国家电力建设的主要目标，基于信息共享、模型开放、全局统一、科学高效的一、二次设备在线监测和状态检修是智能电网的基本要求之一，相应地状态检修系统的构建应基于PMS 系统生产管理人员的业务需要统一建模，实现各类状态监测信息与 PMS 已有信息的高度融合和集成化展现。一、二次设备的状态监测信息应形成一个设备状态全景信息平台提供给交互的用户，数据信息要求同一断面信息，因此，一、二次设备的状态监测系统融合有以下要求： 1）模型构建、数据交互方面
电力设备按 IEC 61850 标准体系统一建模，建立信息交换服务模型，提供标准的 IEC 61850 通信服务。目前在高压设备状态监测方面，已发布的 IEC61850 标准的相关模型仅包括 S 组 4 个逻辑节点：液体介质绝缘 SIML、气体介质绝缘 SIMG、电弧SARC、局部放电 SPDC。这些逻辑节点及其包含的数据远不能满足应用需求，需要从 IEC 61850 模型中抽取出与状态监测相关的逻辑节点和 CDC ，建立逻辑节点模型。将 IEC 61850 引入到输变电设备状态监测集成平台。对于IEC 61850中未定义的信息，借用 GGIO 逻辑节点按 IEC 61850的扩展原则定义了SF6断路器监测模型所需的逻辑节点。
在高压设备状态监测模型方面，考虑到在线监测组件自身状态诊断和远程维护等方面要求，一次设备模型（如断路器 cb1）与二次监测智能组件（如断路器监测组件 cbcmIED）两种设备的铭牌、标识、健康状态等均在设备模型中考虑，基于灵活性考虑，将一次设备和监测组件作为独立的逻辑设备。其中，一、二次标识均可采用 PMS 或输变电集中监测中心系统的相关代码规范要求，以满足大范围数据交互的需要。
在二次设备状态监测的建模方面，没有相关文献的报道。本文结合继保设备状态在线监测系统的实际特点与功能需要，采用面向对象建模技术，使系统模型
具有继承性和可复用性。如图 1 所示，变电站内的继保监测服务器作为继保二次设备监测IED，监测对象是站内相关的继保装置和二次回路，因此，可以把变电站整个继保系统和二次回路作为统一监测对象整体或宿主物理设备来建模。同样的，被监测的继保设备对象（如继保系统）与监测智能组件（如继保监测服务器）两种设备的铭牌、标识、健康状态等均在二次设备模型中考虑。一般情况下，一台继保监测服务器可以监测多个保护装置及其回路，因此可根据监测继保装置的不同划分逻辑设备，使其符合 IEC61850 的层次结构。图 2 给出了按以上方式一、二次设备状态监测融合的逻辑设备和逻辑节点，图中，GGIO 用于描述继保设备和监测组件的故障类型、故障部位、故障模式等诊断信息，还可以用于描述故障几率、健康分值和剩余寿命等评估信息。
图 2 变电站状态监测融合的逻辑设备 2）时钟统一方面
为实现电力设备统一时标的在线监测技术，一、二次设备的状态监测设备的时钟同步系统可以统一设计，以经济、准确和可靠的对时系统为分析区域设备群状态奠定基础。变电站内设有 GPS 或北斗卫星的主钟系统，基于该主钟系统，各设备对时可采用 B 码对时、SNTP 对时和 1588 软对时等方式，二次设备监测系统对时可以利用二次装置现有的对时系统，对于一次设备监测装置，考虑到变电站一次设备智能组件就地安装的要求，光纤 B 码对时和光以太网的1588软对时可以提供高精度和高可靠性的对时，均可满足各种工程应用要求。相对 B 码对时需要专门的对时网络，基于以太网的 1588 软对时不需额外敷设对时网络和装置增加专门对时接口，是技术发展的方向。将来，一次设备监测组件和二次设备均采用 1588 对时系统，在对时系统的主钟模块配置及网络的维护上经济性会凸显。除此之外，监测装置设计时应考虑采用高精度晶振，文献[9]提出了一种基于 IEC 61850 的站用时钟服务器能满足晶振的要求，以便在主时钟信号丢失时间段内保证装置时钟基准的正确性。最后，智能组件在设计时考虑增加对时信息丢失告警信号。
3）站内数据融合方面
变电站的一、二次设备的状态监测信息可在变电站设备监测层面上即在状态监测站内数据平台（又称为变电站设备当地监测中心）融合。这样，一方面可以以统一的设备对象标识和时间标识全面精确地展现站内设备状态，另一方面利用全景的数据基础，可进一步在变电站层面实现站内设备状态检修的统一组织和优化。结合文献[4]所提出的断路器状态监测方案，一、二次设备的状态监测信息由变电站当地监控中心提供与地区输变电监测中心的接口，如图 3 所示，实现其作为国网 PMS 系统的前端信息处理器的功能。系统在提供状态监测数据服务时将进行适当的权限控制，以防止状态监测数据的非法访问。
图 3 给出了一、二次设备的状态监测系统通过站内状态监测服务器融合的系统构架，变电站的继保监测服务器可以作为继保监测 IED，其一方面与地区继保状态监测远程客户端连接，支持继保设备的远程校验和远方监测；另一方面以 IEC61850 标准接入变电站设备监测数据平台，并通过变电站设备监测数据平台提供与省（网）公司输变电监测中心和 PMS 系统的交互。这样，融合后的一、二次设备状态监测数据可统一在远端各级的输变电设备监测中心及 PMS 系统上展示。
图 3 变电站一、二次设备的状态监测系统构架
在 PMS 系统中，作为输变电设备生产信息的一种类别，一、二次状态监测信
息与 PMS 中的缺陷信息、故障信息、检修信息等一样，均可以依托 PMS中的统一可视化平台和电网网架背景进行形象化展现，以便用户从宏观上掌握整个电网的状态监测情况，展现手段与缺陷、故障等业务主题。输变电设备状态监测系统在网省和总部均提供开放的状态监测数据服务，数据服务以 Web 服务的方式挂接在企业级ESB 总线上，以方便如 PMS 等其他应用系统在线获取最新的各类输变电设备状态监测信息（参见图 3）。 4）一、二次设备的整体检修策略
研究确定一、二次设备的整体检修策略是开展基于可靠性的状态检修的关键。 由于电力系统运行的特点，不仅不同高压设备运行相互关联，而且一、二次设备的运行也是相互关联的，因此，一次设备检修与二次设备检修不是完全独立的，二次设备检修和一次设备停电检修时结合进行会缩短停电时间。如在二次设备监测系统监视到某继电保护装置的电源寿命接近终止时，在确定该设备电源更换检修时可以综合考虑一、二次设备运行的情况和电网负荷情况，进行状态检修技术经济分析，从而降低维护成本，确保电力设备的安全可靠运行。因此，在采用统一规范的设备对象标识和时间标识后，一次设备与二次设备具有同一相关设备主体和同一时间断面的状态展示基础平台，可为更加合理、经济地为整体检修规划提供参考。在网络信息共享的基础上，加强基于可靠性的状态检修策略研究具有重大现实意义。 4 结论
本文针对现阶段部分地区存在一、二次设备状态检修系统独立建设等问题，提出基于 PMS 的一、二次设备监测信息融合方案，探讨一、二次设备状态检修在模型构建、时钟同步、数据融合节点和整体检修策略方面的关键技术。 参考文献:
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