智能電網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)

　　摘要：國(guó)家電網(wǎng)公司已提出全面建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)，狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)為提高智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平和電網(wǎng)設(shè)備管理效益提供了有力的技術(shù)支撐。未來(lái)智能電網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)的范疇，不僅局限于電網(wǎng)裝備的狀態(tài)檢修，而是延伸出更多的復(fù)合型高級(jí)應(yīng)用。探討了智能電網(wǎng)狀態(tài)檢修關(guān)鍵技術(shù)，包括輸電線路設(shè)備管理、狀態(tài)檢修和全壽命周期管理、智能變電站相關(guān)技術(shù)等方面，提出了需要研究的問(wèn)題和方向。
　　引言
　　電網(wǎng)是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家能源產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié)，為保障我國(guó)未來(lái)能源和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，國(guó)家電網(wǎng)公司提出了符合我國(guó)能源戰(zhàn)略和電網(wǎng)企業(yè)需求的智能電網(wǎng)發(fā)展模式。智能電網(wǎng)是指電網(wǎng)的智能化，是建立在集成的、高速的雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上。通過(guò)先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法，以及先進(jìn)決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)。根據(jù)IBM中國(guó)公司高級(jí)電力專家Martin Hauske的解釋，智能電網(wǎng)有3 個(gè)層面的含義[1]：首先是利用傳感器對(duì)發(fā)電、輸電、配電、供電等關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；然后把獲得的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行收集、整合；最后通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析、挖掘，達(dá)到對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化管理。2009年5月21日 舉行的 “2009 特高壓輸電技術(shù)國(guó)際會(huì)議”上，國(guó)家電網(wǎng)公司總經(jīng)理劉振亞表示，積極發(fā)展智能電網(wǎng)已成為世界電力發(fā)展的新趨勢(shì)，到2020年，中國(guó)將全面建成統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)結(jié)合基本國(guó)情和特高壓實(shí)踐，確立了加快建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)，即加快建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。
　　為了提高智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平和電網(wǎng)設(shè)備管理效益，需要加強(qiáng)和提升電網(wǎng)設(shè)施的監(jiān)控能力，針對(duì)輸變電設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)的有效方法和先進(jìn)技術(shù)、傳感技術(shù)、狀態(tài)評(píng)估技術(shù)、信息技術(shù)以及通信支撐技術(shù)開(kāi)展技術(shù)研究和工程應(yīng)用。國(guó)家電網(wǎng)公司已于2009年7月決定自2010年起全面推廣實(shí)施狀態(tài)檢修，全面提升設(shè)備智能化水平，推廣應(yīng)用智能設(shè)備和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全在線預(yù)警和設(shè)備智能化監(jiān)控。
　　1 智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)在狀態(tài)檢測(cè)方面的差異
　　1.1 傳統(tǒng)電網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀
　　狀態(tài)檢修是以設(shè)備當(dāng)前的實(shí)際工作狀況為依據(jù)，通過(guò)先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段、可靠性評(píng)價(jià)手段以及壽命預(yù)測(cè)手段，判斷設(shè)備狀態(tài)，識(shí)別故障的早期征兆，對(duì)故障部位及其嚴(yán)重程度、故障發(fā)展趨勢(shì)作出判斷，并根據(jù)分析診斷結(jié)果在設(shè)備性能下降到一定程度或故障將發(fā)生之前進(jìn)行維修[2]。狀態(tài)檢修的高效開(kāi)展，需要大量的設(shè)備狀態(tài)信息，為設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)以及狀態(tài)檢修策略的制定提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。設(shè)備狀態(tài)信息包括巡檢、運(yùn)行工況、帶電檢測(cè)、停電例行試驗(yàn)、停電診斷試驗(yàn)數(shù)據(jù)等。
　　隨著狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越清晰地認(rèn)識(shí)到“帶電檢測(cè)、在線監(jiān)測(cè)、停電檢修試驗(yàn)”三位一體的檢測(cè)模式代表著未來(lái)輸變電設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。
　　帶電檢測(cè)一般采用便攜式檢測(cè)設(shè)備，在運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)設(shè)備狀態(tài)量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，其檢測(cè)方式為帶電短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)，有別于長(zhǎng)期連續(xù)的在線監(jiān)測(cè)[3]。在帶電檢測(cè)技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)外目前采用的主要帶電檢測(cè)技術(shù)包括：油色譜分析、紅外測(cè)溫、局放檢測(cè)、鐵心電流帶電檢測(cè)、紫外成像檢測(cè)、容性設(shè)備絕緣帶電檢測(cè)、氣體泄漏帶電檢測(cè)，其中最常用、最有效的是局放帶電檢測(cè)、油色譜分析及紅外測(cè)溫技術(shù)。尤其是局放帶電檢測(cè)技術(shù)，它是目前發(fā)展最為迅速、對(duì)電氣設(shè)備絕緣缺陷檢測(cè)最為有效的一種帶電檢測(cè)技術(shù)。
　　在在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方面，目前應(yīng)用較多的主要集中在變電設(shè)備，而輸電線路和電纜也逐步出現(xiàn)一些應(yīng)用。對(duì)于變電設(shè)備，變壓器和電抗器采用的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)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(diǎn)溫度；CT、CVT、耦合電容等容性設(shè)備主要是對(duì)其電容量和介損進(jìn)行監(jiān)測(cè)；避雷器主要監(jiān)測(cè)其泄漏電流；而斷路器、GIS等開(kāi)關(guān)設(shè)備主要在線監(jiān)測(cè)技術(shù)包括開(kāi)關(guān)機(jī)械特性、GIS局放、SF6氣體泄漏及SF6微水、密度。其中應(yīng)用比較成熟有效的：變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)、容性設(shè)備和避雷器在線監(jiān)測(cè)。對(duì)于輸電線路，目前主要應(yīng)用的在線監(jiān)測(cè)方法主要有雷電監(jiān)測(cè)、絕緣子污穢度、桿塔傾斜、導(dǎo)線弧垂等監(jiān)測(cè)技術(shù)，但是比較成熟的主要是雷電監(jiān)測(cè)和絕緣子污穢監(jiān)測(cè)。對(duì)于電力電纜，主要在線檢測(cè)方法是溫度和局放，相對(duì)成熟的是分布式光纖測(cè)溫。
　　在停電檢修試驗(yàn)方面，國(guó)內(nèi)外都形成了一套成熟的預(yù)防性試驗(yàn)方法和規(guī)程。
　　我國(guó)狀態(tài)檢測(cè)和評(píng)估工作還處于起步階段，狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用及推廣上存在的問(wèn)題主要有：(1)狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用范圍不廣，與電網(wǎng)設(shè)備總量相比，狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用的設(shè)備覆蓋面還處于較低水平；(2)狀態(tài)檢測(cè)裝置可靠性不高，存在誤報(bào)現(xiàn)象，并且裝置的故障率高，運(yùn)維的工作量較大；(3)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范指導(dǎo)，各廠家裝置的工作原理、性能指標(biāo)和運(yùn)行可靠性等差異較大，同時(shí)各類裝置的校驗(yàn)方法、輸出數(shù)據(jù)規(guī)范以及監(jiān)測(cè)平臺(tái)都各不相同；(4)缺乏深入有效的綜合狀態(tài)評(píng)估方法；(5)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)需要深化研究，現(xiàn)行的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在設(shè)備缺陷檢測(cè)方面還存在盲區(qū)，狀態(tài)參量還不夠豐富，對(duì)突發(fā)性故障預(yù)警作用不夠明顯；(6)缺少統(tǒng)一的考核、評(píng)估和指導(dǎo)方面的行業(yè)管理機(jī)構(gòu)。
　　1.2 智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)在狀態(tài)檢測(cè)方面的差異
　　智能電網(wǎng)對(duì)狀態(tài)信息的獲取范圍將與傳統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)生很大的變化。未來(lái)智能電網(wǎng)的狀態(tài)信息不僅包括電網(wǎng)裝備的狀態(tài)信息，如：發(fā)電及輸變電設(shè)備的健康狀態(tài)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行曲線等；還應(yīng)有電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息，如：機(jī)組運(yùn)行工況、電網(wǎng)運(yùn)行工況、潮流信息等；還應(yīng)有自然物理信息，如：地理信息、氣息信息等[4]。
　　傳統(tǒng)電網(wǎng)的信息獲取及利用水平較低，且難以構(gòu)成系統(tǒng)級(jí)的綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用。智能電網(wǎng)將通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感測(cè)量技術(shù)、控制技術(shù)等諸多先進(jìn)技術(shù)和原有的電網(wǎng)設(shè)施進(jìn)行高度融合與集成，與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)進(jìn)一步拓展了對(duì)電網(wǎng)的全景實(shí)時(shí)信息的獲取能力，通過(guò)安全、可靠、通常的通信通道，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過(guò)程中系統(tǒng)各種實(shí)時(shí)信息的獲取、整合、分析、重組和共享。通過(guò)加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)狀態(tài)信息的分析、診斷和優(yōu)化，可以為電網(wǎng)運(yùn)行和管理人員提供更為全面、精細(xì)的電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)展現(xiàn)，并給出相應(yīng)的控制方案、備用預(yù)案及輔助決策策略，最大程度的實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。智能電網(wǎng)狀態(tài)檢修將不僅僅局限于電網(wǎng)裝備的狀態(tài)檢修，勢(shì)必延伸出更多的復(fù)合型高級(jí)應(yīng)用。
　　2 智能電網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)
　　智能電網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)的應(yīng)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(kuò)大至對(duì)安全運(yùn)行、優(yōu)化調(diào)度、經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)、優(yōu)質(zhì)服務(wù)、環(huán)保經(jīng)營(yíng)等領(lǐng)域。智能電網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)涵蓋以下方面：電網(wǎng)系統(tǒng)級(jí)的全景實(shí)時(shí)狀態(tài)檢測(cè)；真正意義的電網(wǎng)裝備全壽命周期管理；電網(wǎng)最優(yōu)運(yùn)行方式；及時(shí)可靠的電網(wǎng)運(yùn)行預(yù)警；實(shí)時(shí)在線快速仿真及輔助決策支持；促進(jìn)發(fā)電側(cè)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高效運(yùn)行等[4]。本文主要探討了輸電線路設(shè)備管理、狀態(tài)檢修及全壽命周期管理、智能變電站相關(guān)技術(shù)等研究方向需要研究和解決的問(wèn)題及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)。
　　2.1 輸電線路設(shè)備管理
　　輸電線路智能化關(guān)鍵技術(shù)是基于信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化與互動(dòng)化對(duì)輸電線路設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、評(píng)估、診斷和預(yù)警的智能化技術(shù)，以保證輸電線路運(yùn)行的安全性。而輸電線路設(shè)備管理是實(shí)現(xiàn)輸電線路狀態(tài)檢測(cè)從而實(shí)現(xiàn)輸電線路智能化的重要方面，具體而言，針對(duì)輸電線路設(shè)備管理的研究需涵蓋的內(nèi)容如下。
　　(1)輸電線路設(shè)備“自檢測(cè)”功能研究：研究輸電設(shè)備的特征參量及檢測(cè)、監(jiān)測(cè)技術(shù)；構(gòu)建設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷路線圖；滾動(dòng)優(yōu)化檢修策略；構(gòu)建輸電線路狀態(tài)檢修體系。
　　(2)輸電線路設(shè)備“自評(píng)估”功能研究：構(gòu)建設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)字化評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自評(píng)價(jià)功能；構(gòu)建設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，實(shí)現(xiàn)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)成本的可控管理；建立設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命模型。
　　(3)輸電線路設(shè)備“自診斷”功能研究：研究主要設(shè)備的典型故障模式，提取有效的特征參量，給出故障的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)；研究多特征參量反映同一故障模式時(shí)設(shè)備狀態(tài)的表征方法；逐步建立具有自診斷功能的智能設(shè)備技術(shù)體系。
　　(4)輸電線路設(shè)備“事故預(yù)警、輔助決策”功能研究：構(gòu)建設(shè)備運(yùn)行可靠性預(yù)計(jì)模型，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的數(shù)值預(yù)報(bào)功能；實(shí)現(xiàn)設(shè)備壽命周期成本的優(yōu)化管理；結(jié)合設(shè)備的特征參量開(kāi)發(fā)輔助決策系統(tǒng)，使其能夠?yàn)殡娋W(wǎng)調(diào)度提供設(shè)備的可靠性數(shù)值預(yù)報(bào)信息，提供先進(jìn)的供電安全快速預(yù)警功能。
　　2.2 狀態(tài)檢修和資產(chǎn)全壽命管理
　　狀態(tài)檢修過(guò)程中設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集與管理、設(shè)備狀態(tài)的評(píng)價(jià)、故障診斷與發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)、剩余壽命評(píng)估等4 個(gè)方面的內(nèi)容是資產(chǎn)全壽命周期管理過(guò)程中資產(chǎn)的利用、維護(hù)、改造、更新所需要開(kāi)展的基礎(chǔ)性工作，同時(shí)資產(chǎn)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、采購(gòu)的管理也離不開(kāi)設(shè)備在使用和維護(hù)期間歷史數(shù)據(jù)、狀態(tài)和健康記錄等的反饋。針對(duì)面向智能電網(wǎng)的輸變電設(shè)備的狀態(tài)檢修和資產(chǎn)全壽命管理需研究以下內(nèi)容。
　　(1)基于自我診斷功能的故障模式、故障風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)：以油浸式電力變壓器、斷路器和GIS為對(duì)象，在初級(jí)智能化設(shè)備的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)展增加自我檢測(cè)參量、改進(jìn)自我檢測(cè)功能的研究；在自我診斷方面，開(kāi)展提高智能化水平的研究，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障幾率和故障風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)值預(yù)報(bào)，服務(wù)于智能化設(shè)備乃至電網(wǎng)的安全運(yùn)行管理。
　　(2)狀態(tài)檢修輔助決策：在已有輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修輔助決策基本功能基礎(chǔ)上，研究基于狀態(tài)檢修的檢修計(jì)劃編排及優(yōu)化技術(shù)、設(shè)備狀態(tài)分析及故障診斷技術(shù)、輸變配設(shè)備典型缺陷標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)、設(shè)備廠家唯一性標(biāo)識(shí)建立和跟蹤技術(shù)、在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接入技術(shù)等，并完善擴(kuò)充輸變電設(shè)備的評(píng)價(jià)導(dǎo)則。
　　(3)資產(chǎn)全壽命周期管理：在已有成熟套裝軟件、生產(chǎn)管理、調(diào)度管理、營(yíng)銷管理、可靠性管理、招投標(biāo)管理、計(jì)劃統(tǒng)計(jì)等應(yīng)用基礎(chǔ)上，研究電網(wǎng)資產(chǎn)從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、采購(gòu)、建設(shè)、運(yùn)行、檢修、技改直至報(bào)廢的全壽命周期管理中的各種信息化關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)研究設(shè)備資產(chǎn)全息信息模型、設(shè)備資產(chǎn)全壽命周期管控技術(shù)、基于資產(chǎn)表現(xiàn)與服務(wù)支持的電力設(shè)備供應(yīng)商綜合評(píng)價(jià)技術(shù)、設(shè)備資產(chǎn)全壽命周期優(yōu)化評(píng)估決策體系及其相關(guān)算法、基于資產(chǎn)全壽命周期的技改大修輔助決策技術(shù)等，最終實(shí)現(xiàn)以資產(chǎn)全壽命周期評(píng)估決策系統(tǒng)為關(guān)鍵支撐系統(tǒng)的資產(chǎn)全壽命周期管理體系。
　　(4)面向智能電網(wǎng)的設(shè)備運(yùn)行和檢修策略：研究面向智能電網(wǎng)的變電站巡檢技術(shù)、巡檢項(xiàng)目和巡檢技術(shù)規(guī)范；研究面向智能電網(wǎng)的停電試驗(yàn)和維護(hù)策略；研究完成符合智能電網(wǎng)運(yùn)行特點(diǎn)的設(shè)備停電試驗(yàn)和檢修建模；研究智能化附件的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)、檢驗(yàn)和檢定技術(shù)和策略。建立起一套面向智能電網(wǎng)的設(shè)備運(yùn)行和檢修技術(shù)體系和標(biāo)準(zhǔn)體系，滿足智能電網(wǎng)的運(yùn)行管理要求。
　　(5)面向智能電網(wǎng)的設(shè)備壽命周期成本管理策略：研究各類一次設(shè)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(shí)間和資源分布規(guī)律)，研究各種故障模式下的風(fēng)險(xiǎn)損失(檢修成本、供電損失成本、社會(huì)影響折算成本等)。面向智能電網(wǎng)，研究設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)壽命模型，按新、舊設(shè)備分類建立壽命周期成本模型和與之相適應(yīng)的設(shè)備檢修和更換策略。面向智能電網(wǎng)，完成設(shè)備壽命周期成本管理技術(shù)體系和標(biāo)準(zhǔn)體系，滿足智能電網(wǎng)的運(yùn)行管理要求。
　　2.3 智能變電站相關(guān)技術(shù)研究
　　智能變電站是智能電網(wǎng)的物理基礎(chǔ)，其核心技術(shù)是智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備。針對(duì)智能變電站相關(guān)技術(shù)的研究?jī)?nèi)容需包括以下方面。
　　(1)智能變電站技術(shù)體系及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：研究智能變電站的架構(gòu)和技術(shù)體系，明確智能變電站的定義和定位，制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，指導(dǎo)未來(lái)智能變電站的建設(shè)和運(yùn)行，提高智能變電站的標(biāo)準(zhǔn)化程度、開(kāi)放性和互操作性。
　　(2)智能變電站動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理：通過(guò)開(kāi)發(fā)開(kāi)放式的智能化變電站系統(tǒng)，并改進(jìn)通信設(shè)備以便取得更快的數(shù)據(jù)采集率，或者把在線測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在當(dāng)?shù)氐囊粋�(gè)智能化變電站中，然后，在各個(gè)智能化變電站之間交換相關(guān)的數(shù)據(jù)，把每一個(gè)智能化變電站當(dāng)作一個(gè)Agent，從而實(shí)現(xiàn)基于Multi-Agent的全數(shù)字實(shí)時(shí)決策應(yīng)用。在高級(jí)調(diào)度中心側(cè)則需要開(kāi)發(fā)廣域全景分布式一體化的EMS/WAMS技術(shù)支持系統(tǒng)。
　　(3)智能變電站系統(tǒng)和設(shè)備的自動(dòng)重構(gòu)技術(shù)：建立智能裝置的模型自描述規(guī)范，實(shí)現(xiàn)智能變電站中系統(tǒng)、設(shè)備的自動(dòng)建模和模型重構(gòu)，在系統(tǒng)擴(kuò)建、升級(jí)、改造時(shí)實(shí)現(xiàn)智能化、快速化的系統(tǒng)部署、測(cè)試、校驗(yàn)和糾錯(cuò)，提升智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性，減少系統(tǒng)建設(shè)和調(diào)試周期。
　　(4)智能變電站分布協(xié)調(diào)/自適應(yīng)控制技術(shù)：研發(fā)分布協(xié)調(diào)/自適應(yīng)控制的技術(shù)和方法，解決靈活分區(qū)導(dǎo)致的繼電保護(hù)、穩(wěn)定補(bǔ)救和無(wú)功補(bǔ)償裝置定值的自適應(yīng)修改，實(shí)現(xiàn)解列后包括發(fā)電在內(nèi)的微網(wǎng)和變電站的分布式智能控制。
　　3 結(jié)論
　　狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)是為基于狀態(tài)的檢修或預(yù)知性維修服務(wù)的一種技術(shù)，其發(fā)展是源于狀態(tài)檢修對(duì)于電網(wǎng)裝備狀態(tài)信息獲取、分析、評(píng)判的技術(shù)性需求。在未來(lái)智能電網(wǎng)的狀態(tài)檢測(cè)中，勢(shì)必要提高信息采集的準(zhǔn)確性，加強(qiáng)采集信息的可靠性和準(zhǔn)確性驗(yàn)證手段，通過(guò)遠(yuǎn)程、現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)和校準(zhǔn)技術(shù)，提高監(jiān)測(cè)信息的可用度。同時(shí)，智能電網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)的信息處理，必須針對(duì)不同應(yīng)用需求，分層分布處理。智能電網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)的應(yīng)用范圍，將不再局限于狀態(tài)檢修，全壽命周期管理等，將會(huì)擴(kuò)大到對(duì)安全運(yùn)行、優(yōu)化調(diào)度、經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)、優(yōu)質(zhì)服務(wù)等領(lǐng)域�？傊�，未來(lái)智能電網(wǎng)的狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)電網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)的范疇，檢測(cè)范圍將大幅擴(kuò)展、全方位覆蓋，且將為電網(wǎng)運(yùn)行、綜合管理等提供外延的應(yīng)用支撐，而不僅局限于電網(wǎng)裝備的監(jiān)測(cè)。
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智能化變電站防誤閉鎖技術(shù)探討

　　1.引言
　　智能化變電站是數(shù)字化變電站的升級(jí)和發(fā)展，是在數(shù)字化變電站的基礎(chǔ)上，結(jié)合智能電網(wǎng)的需求，對(duì)變電站自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行充實(shí)以實(shí)現(xiàn)變電站智能化功能。智能化變電站是智能電網(wǎng)運(yùn)行與控制的關(guān)鍵，是智能電網(wǎng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力流向和調(diào)整電壓的重要電力設(shè)施，是智能電網(wǎng)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流” 三流匯集的焦點(diǎn)，是統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和支撐，它基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，在邏輯上分為站控層、間隔層和過(guò)程層，以一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為特點(diǎn)，綜合高級(jí)應(yīng)用功能，逐漸在電力系統(tǒng)得到推廣和應(yīng)用。
　　近幾年隨著智能變電站新技術(shù)的不斷應(yīng)用和推廣，防誤閉鎖問(wèn)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(guó)內(nèi)還未形成統(tǒng)一、規(guī)范的意見(jiàn)及解決方案。本文就智能化變電站防誤閉鎖的全面性、強(qiáng)制性、信息共享等幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題及實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)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(shè)計(jì)和建設(shè)，必須在智能電網(wǎng)的背景下進(jìn)行，要滿足智能電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的要求，體現(xiàn)智能電網(wǎng)信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的特征。智能化變電站應(yīng)當(dāng)具有以下功能特征：
　　(1)緊密聯(lián)結(jié)全網(wǎng)。
　　從智能化變電站在智能電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中的位置和作用看，智能化變電站的建設(shè)，要有利于加強(qiáng)全網(wǎng)范圍各個(gè)環(huán)節(jié)間聯(lián)系的緊密性，有利于體現(xiàn)智能電網(wǎng)的統(tǒng)一性，有利于互聯(lián)電網(wǎng)對(duì)運(yùn)行事故進(jìn)行預(yù)防和緊急控制，實(shí)現(xiàn)在不同層次上的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制，成為形成統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的關(guān)節(jié)和紐帶。智能化變電站的“全網(wǎng)”意識(shí)更強(qiáng)，作為電網(wǎng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)和部分，其在電網(wǎng)整體中的功能和作用更加明顯和突出。
　　(2)支撐智能電網(wǎng)。
　　從智能化變電站的自動(dòng)化、智能化技術(shù)上看，智能化變電站的設(shè)計(jì)和運(yùn)行水平，應(yīng)與智能電網(wǎng)保持一致，滿足智能電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效、清潔、環(huán)保、透明、開(kāi)放等運(yùn)行性能的要求。在硬件裝置上實(shí)現(xiàn)更高程度的集成和優(yōu)化，軟件功能實(shí)現(xiàn)更合理的區(qū)別和配合。應(yīng)用FACTS技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率，電流和潮流分布進(jìn)行有效控制。
　　(3)高電壓等級(jí)的智能化變電站滿足特高壓輸電網(wǎng)架的要求。
　　隨著我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的迅速發(fā)展，特高壓輸電線路將是構(gòu)成我國(guó)智能電網(wǎng)的骨干輸電網(wǎng)架，必須面對(duì)大容量、高電壓帶來(lái)的一系列技術(shù)問(wèn)題。特高壓變電站應(yīng)能可靠地應(yīng)對(duì)和解決在設(shè)備絕緣、斷路開(kāi)關(guān)等方面的問(wèn)題，支持特高壓輸電網(wǎng)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(lái)的智能電網(wǎng)中，一個(gè)重要的特征是大量的風(fēng)能、太陽(yáng)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(wǎng)的入口，從技術(shù)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(wǎng)的需求。大量分布式電源接入，形成微網(wǎng)與配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行模式。這使得配電網(wǎng)從單一的由大型注入點(diǎn)單向供電的模式，向大量使用受端分布式發(fā)電設(shè)備的多源多向模塊化模式轉(zhuǎn)變。與常規(guī)變電站相比，智能化變電站從繼電保護(hù)到運(yùn)行管理都應(yīng)做出調(diào)整和改變，以滿足更高水平的安全穩(wěn)定運(yùn)行需要。
　　(5)遠(yuǎn)程可視化。
　　智能化變電站的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與操作運(yùn)行均可利用多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程可視化與自動(dòng)化，以實(shí)現(xiàn)變電站真正的無(wú)人值班，并提高變電站的安全運(yùn)行水平。
　　(6)裝備與設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，模塊化安裝。
　　智能化變電站的一二次設(shè)備進(jìn)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(shí)，所有集成化裝備的一、二次功能，在出廠前完成模塊化調(diào)試，運(yùn)抵安裝現(xiàn)場(chǎng)后只需進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)、接線，無(wú)需大規(guī)�，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。一二次設(shè)備集成后標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，模塊化安裝，對(duì)變電站的建造和設(shè)備的安裝環(huán)節(jié)而言是根本性的變革�？梢员ＷC設(shè)備的質(zhì)量和可靠性，大量節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)施工、調(diào)試工作量，使得任何一個(gè)同樣電壓等級(jí)的變電站的建造變成簡(jiǎn)單的模塊化的設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)、連接，因而可以實(shí)現(xiàn)變電站的“可復(fù)制性”，大大簡(jiǎn)化變電站建造的過(guò)程，而提高了變電站的標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)到功能上完成一個(gè)飛越。
　　3.智能化變電站防誤閉鎖應(yīng)考慮的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題
　　3.1防誤閉鎖的全面性
　　智能化變電站防誤閉鎖的關(guān)鍵點(diǎn)之一是要實(shí)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(gè)方面：
　　首先，防誤閉鎖需要覆蓋變電站運(yùn)行、操作、檢修等各個(gè)環(huán)節(jié)，不會(huì)因?yàn)槟硞�(gè)環(huán)節(jié)防誤功能的缺失而對(duì)整個(gè)防誤操作產(chǎn)生影響；
　　其次，防誤閉鎖需要覆蓋所有手動(dòng)和電動(dòng)設(shè)備，不能因?yàn)槟撤N設(shè)備類型少或閉鎖困難就忽略對(duì)某些設(shè)備的閉鎖措施，包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等一次設(shè)備和可能產(chǎn)生誤操作的臨時(shí)接地線、網(wǎng)(柜)門等；另外，電氣設(shè)備操作不管是在遠(yuǎn)方、站控層、間隔層還是在設(shè)備級(jí)層上進(jìn)行操作控制，不管是對(duì)單獨(dú)設(shè)備進(jìn)行操作還是程序化操作，都應(yīng)具有防誤閉鎖措施。
　　3.2防誤閉鎖的強(qiáng)制性
　　什么是強(qiáng)制閉鎖，國(guó)家電網(wǎng)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(shè)備的電動(dòng)操作控制回路中串聯(lián)以閉鎖回路控制的接點(diǎn)和鎖具，在設(shè)備的手動(dòng)操控部件上加裝受閉鎖回路控制的鎖具。其要點(diǎn)有兩個(gè)方面，一是高壓設(shè)備的電控回路串接閉鎖接點(diǎn)，手動(dòng)部件裝設(shè)鎖具，二是閉鎖接點(diǎn)或鎖具由閉鎖回路控制。因此，不論閉鎖需要的回路如何實(shí)現(xiàn)，其技術(shù)基礎(chǔ)是閉鎖接點(diǎn)與閉鎖鎖具。
　　在數(shù)字化變電站中，保護(hù)、測(cè)控裝置等二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的I/O 現(xiàn)場(chǎng)接口和二次回路，它直接通過(guò)光纖通道和智能操作單元以及合并器相連，也就是說(shuō)電動(dòng)和手動(dòng)操作的控制回路已經(jīng)下放到了過(guò)程層的智能操作單元或者直接放到了智能一次設(shè)備內(nèi)部。針對(duì)這種變化，如何在控制回路中串接閉鎖節(jié)點(diǎn)和在操控部件上加裝閉鎖鎖具以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制性閉鎖功能，將成為一個(gè)新問(wèn)題。
　　雖然在智能化變電站中，強(qiáng)制閉鎖的實(shí)現(xiàn)遇到了新的問(wèn)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(lái)實(shí)現(xiàn)全站的遠(yuǎn)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(jī)、測(cè)控單元的軟、硬件發(fā)生故障或運(yùn)行人員操作不當(dāng)時(shí)造成的電氣設(shè)備誤動(dòng)問(wèn)題，雖然解決了閉鎖的邏輯問(wèn)題，但是滿足不了強(qiáng)制性的要求。
　　3.3防誤閉鎖系統(tǒng)的獨(dú)立性和與其它系統(tǒng)的信息共享問(wèn)題
　　要保證數(shù)字化變電站中防誤閉鎖的全面性和強(qiáng)制性，就要使防誤閉鎖系統(tǒng)本身具有一定的獨(dú)立性，在自動(dòng)化系統(tǒng)癱瘓，系統(tǒng)不能進(jìn)行遙控操作時(shí)，不能影響就地手動(dòng)操作防誤閉鎖功能的應(yīng)用。防誤閉鎖系統(tǒng)本身的獨(dú)立性和數(shù)字化變電站中強(qiáng)調(diào)的設(shè)備信息共享原則是不矛盾的，由于數(shù)字化變電站各設(shè)備及系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互采用統(tǒng)一的IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)調(diào)互聯(lián)與互操作性，所以防誤閉鎖裝置和自動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)，互聯(lián)困難的問(wèn)題已經(jīng)不復(fù)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(dú)立性基礎(chǔ)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(nèi)各種操作的防誤閉鎖，實(shí)現(xiàn)智能變電站防誤閉鎖的強(qiáng)制性和全面性要求，并實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)站內(nèi)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(gòu)如下圖：
　　系統(tǒng)根據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)三層架構(gòu)體系構(gòu)建，由站控層防誤主機(jī)，間隔層智能防誤裝置，過(guò)程層智能閉鎖單元、機(jī)械和電氣鎖具及閉鎖附件，以及電腦鑰匙等組成。防誤主機(jī)、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(diǎn)如下：

　　4.1系統(tǒng)信息共享
　　由于智能化變電站各設(shè)備及系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互采用統(tǒng)一的IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，為防誤閉鎖裝置和自動(dòng)化裝置互聯(lián)與互操作性提供了技術(shù)依據(jù)，兩者之間的數(shù)據(jù)交互困難的問(wèn)題已經(jīng)不復(fù)存在，可以在誤閉鎖裝置獨(dú)立的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)信息統(tǒng)一和共享。實(shí)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(guò)MMS服務(wù)直接從測(cè)控裝置或監(jiān)控主機(jī)獲取五防邏輯需要的實(shí)遙性、遙測(cè)數(shù)據(jù)；間隔層智能防誤閉鎖裝置通過(guò)MMS服務(wù)為監(jiān)控系統(tǒng)提供網(wǎng)門、地線等手動(dòng)設(shè)備的虛遙性。
　　4.2防誤閉鎖全面性
　　系統(tǒng)根據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)三層架構(gòu)體系構(gòu)建，將基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)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(jī)，實(shí)現(xiàn)站控層防誤；間隔層智能防誤裝置以IEC61850標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，能夠?qū)ξ宸乐鳈C(jī)和監(jiān)控系統(tǒng)提供設(shè)備操作的所有五防功能，包括順控功能，實(shí)現(xiàn)間隔層防誤。過(guò)程層基于GOOSE通信的智能閉鎖單元、過(guò)程層傳統(tǒng)鎖具實(shí)現(xiàn)過(guò)程層防誤。并預(yù)留集控防誤和防誤延伸產(chǎn)品接口。
　　4.3防誤閉鎖強(qiáng)制性
　　為防止過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)GOOSE報(bào)文錯(cuò)誤或監(jiān)控系統(tǒng)未經(jīng)防誤系統(tǒng)解鎖直接操作智能電動(dòng)開(kāi)關(guān)設(shè)備而可能導(dǎo)致的誤操作，在過(guò)程層上設(shè)置支持GOOSE服務(wù)的智能閉鎖單元，實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖的強(qiáng)制性要求，智能閉鎖單元通過(guò)將常開(kāi)接點(diǎn)串接于一次設(shè)備遙控跳合閘回路實(shí)現(xiàn)強(qiáng)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(qū)動(dòng)常開(kāi)接點(diǎn)閉合，解鎖相關(guān)設(shè)備。智能閉鎖單元也支持就地操作時(shí)使用電能鑰匙對(duì)其進(jìn)行解閉鎖操作。
　　另外對(duì)電動(dòng)設(shè)備的操作機(jī)構(gòu)、匯控柜以及臨時(shí)接地線、網(wǎng)(柜)門等不能進(jìn)行電動(dòng)操作的設(shè)備，加裝機(jī)械和電氣鎖具，通過(guò)電腦鑰匙對(duì)其進(jìn)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(kāi)放性，本身融合了從權(quán)限管理、唯一操作權(quán)限管理、模擬預(yù)演、實(shí)時(shí)邏輯判定、閉鎖元件五個(gè)方面完整地實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備操作的防誤功能。
　　5.受控站的功能
　　接受到操作任務(wù)后，首先在受控站的監(jiān)控主機(jī)上調(diào)用指令票，指令票經(jīng)系統(tǒng)分析后，發(fā)送給受控站的智能防誤裝置進(jìn)行邏輯驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果返回到監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行人工確認(rèn)，確認(rèn)通過(guò)后，由監(jiān)控主機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)控制操作。過(guò)程：監(jiān)控主機(jī)把要操作的設(shè)備向智能防誤閉鎖裝置發(fā)送解鎖請(qǐng)求，智能防誤閉鎖裝置接收到解鎖請(qǐng)求后，進(jìn)行實(shí)時(shí)防誤邏輯驗(yàn)證，通過(guò)后，對(duì)智能閉鎖單元下達(dá)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(jī)發(fā)送允許操作指令，監(jiān)控主機(jī)接收到指令后向間隔層的測(cè)控裝置下達(dá)遙控執(zhí)行命令。遙控操作完成后，智能防誤閉鎖裝置主動(dòng)對(duì)智能閉鎖單元下達(dá)閉鎖操作命令，恢復(fù)閉鎖。如此自動(dòng)順序進(jìn)行，直到操作結(jié)束。如果操作過(guò)程出現(xiàn)事故或異常，系統(tǒng)自動(dòng)停止，由運(yùn)行人員干預(yù)處理。

　　6.監(jiān)控中心的功能
　　接受到操作任務(wù)后，首先在調(diào)度中心的監(jiān)控主機(jī)上調(diào)用指令票，此指令票發(fā)送到受控站的遠(yuǎn)動(dòng)裝置，由受控站的遠(yuǎn)動(dòng)裝置進(jìn)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(jìn)行邏輯驗(yàn)證，驗(yàn)證通過(guò)后受控站的遠(yuǎn)動(dòng)裝置把操作步驟上送到調(diào)度中心監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行人工確認(rèn)。確認(rèn)通過(guò)后，由受控站的遠(yuǎn)動(dòng)裝置自動(dòng)實(shí)現(xiàn)控制操作。過(guò)程同受控站，兩者不同在于監(jiān)控系統(tǒng)的執(zhí)行對(duì)象發(fā)生了變化，由受控站的監(jiān)控主機(jī)變成了遠(yuǎn)動(dòng)裝置。
　　7.方案的優(yōu)越性
　　防誤系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，對(duì)其他設(shè)備的運(yùn)行無(wú)影響，在其它電氣設(shè)備或系統(tǒng)故障時(shí)，仍可完成防誤閉鎖功能。
　　間隔層智能防誤裝置不但可以實(shí)現(xiàn)間隔層的防誤，把測(cè)控裝置之間的相互通信實(shí)現(xiàn)的閉鎖，轉(zhuǎn)化為由智能防誤裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，減輕了系統(tǒng)的復(fù)雜程度和不同廠家測(cè)控互連的難度，以及邏輯變化后或增加間隔層后維護(hù)的難度，還可以實(shí)現(xiàn)順控的防誤閉鎖功能。
　　不僅可以實(shí)現(xiàn)其他防誤周邊產(chǎn)品(高壓帶電顯示閉鎖裝置、接地管理裝置、智能鑰匙管理機(jī)等)無(wú)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(jià)，避免重復(fù)投資，提高投入產(chǎn)出比。
　　8.總結(jié)
　　上述方案從防誤操作的強(qiáng)制性與全面性原則出發(fā)，防誤系統(tǒng)在各層保持獨(dú)立性的基礎(chǔ)上，實(shí)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(shí)現(xiàn)了過(guò)程層操作防誤的強(qiáng)制閉鎖功能。此方案在部分智能變電站得到實(shí)施驗(yàn)證，得到用戶的高度好評(píng)，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。
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　　[3]《國(guó)家電網(wǎng)公司2011年新建變電站設(shè)計(jì)補(bǔ)充規(guī)定》。
　　來(lái)源：電力自動(dòng)化產(chǎn)品信息