摘要 隨著變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展，變電站已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了少人值班或無人值班。文章敘述了操作員使用指紋識別方式遙控、遙調(diào)操作登錄的無人值班變電站管理方法，使得操作員及監(jiān)護(hù)員在操作過程中按照操作及安全監(jiān)護(hù)方式要求準(zhǔn)確操作，提高了SCADA系統(tǒng)應(yīng)用程序的嚴(yán)密性和完整性，加快了操作員、監(jiān)護(hù)人的響應(yīng)速度，增強(qiáng)了SCADA系統(tǒng)處理能力，提高了電網(wǎng)安全運(yùn)行水平。

關(guān)鍵詞 變電站 自動化無人值班 調(diào)度自動化指紋

1 概述

電力監(jiān)控系統(tǒng)中的遙控、遙調(diào)操作是保障電網(wǎng)正常運(yùn)行的重要工作，在電力SCADA系統(tǒng)(SupervisoryControl and Data Acquisition英文的縮寫，其含義是監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))中，通常的遙控、遙調(diào)操作登錄采用密碼輸入或者刷智能信息卡的方式與SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。其在安全級別與遙控、遙調(diào)響應(yīng)時間，要求在嚴(yán)謹(jǐn)與快捷的監(jiān)控中心SCADA系統(tǒng)中，為防止系統(tǒng)操作員與監(jiān)護(hù)人在登錄操作的過程中使用公用密碼或他人密碼進(jìn)行登錄；防止操作登錄過程中使用他人智能卡進(jìn)行代刷卡驗(yàn)證工作，而產(chǎn)生遙控、遙調(diào)操作登錄的不嚴(yán)謹(jǐn)及操作、監(jiān)護(hù)的職能濫用；防止由于鍵盤輸入較慢而影響命令下發(fā)速度；防止由于忘帶與丟失智能卡而無法進(jìn)行及時的操作，現(xiàn)今大多SCADA系統(tǒng)中均采用密碼、智能卡與用戶名一一對應(yīng)的驗(yàn)證方式，因此系統(tǒng)中記錄的操作日志信息則會與實(shí)際操作人不相符的現(xiàn)象。

在這種遙控、遙調(diào)登錄技術(shù)中，一旦由于忘帶卡、忘記密碼或者登錄混亂進(jìn)行操作，就會導(dǎo)致不能及時實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場控制與事故責(zé)任不明晰的嚴(yán)重后果。由于在技術(shù)上無法實(shí)現(xiàn)操作員和監(jiān)護(hù)員身份上的準(zhǔn)確識別，無法確認(rèn)操作員和監(jiān)護(hù)員的工作范圍和內(nèi)容，降低了電力遙控操作的安全性。所造成上述情況的主要原因在于，用戶密碼及智能刷卡系統(tǒng)的管理及使用方法存在使用操作及技術(shù)上的弊端。

2 實(shí)施方案

為了克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，解決現(xiàn)有的用戶密碼及智能刷卡系統(tǒng)的管理及使用方法存在忘記密碼和登錄混亂進(jìn)行操作的技術(shù)問題，本文提供了一種電力自動化監(jiān)控的遙控、遙調(diào)操作員指紋識別登錄管理的方法，使得操作員及監(jiān)護(hù)員在操作過程中按照操作及安全監(jiān)護(hù)方式要求準(zhǔn)確操作，提高了SCADA系統(tǒng)應(yīng)用程序的嚴(yán)密性和完整性，加快了操作員、監(jiān)護(hù)人的響應(yīng)速度，增強(qiáng)了SCADA系統(tǒng)處理能力，提高了電網(wǎng)安全運(yùn)行水平。

2.1 建立指紋信息數(shù)據(jù)庫

指紋數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)是在指紋終端機(jī)的基礎(chǔ)上，通過指紋服務(wù)器建立指紋數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，強(qiáng)化自動化密匙。指紋服務(wù)器主要處理指紋終端所采集的指紋圖、指尖溫度等數(shù)據(jù)；通過指紋信息系統(tǒng)的指紋圖與指尖溫度比對，經(jīng)過自動化密匙庫判斷出是否為監(jiān)控中心合法用戶，從而防止冒用他人信息登陸并對自動化監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行非法操作；在運(yùn)行值班人員發(fā)生變更后，及時調(diào)整數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，及時更改相關(guān)屬性及權(quán)限設(shè)置。

指紋服務(wù)器與SCADA系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)。指紋終端機(jī)主要完成指紋數(shù)據(jù)信息的采集工作。它負(fù)責(zé)操作員、監(jiān)護(hù)員等用戶指紋信息的采集，為保證用戶合理可靠使用，同一用戶，可以輸入多個指紋作為備用。指紋服務(wù)器中用戶與指紋數(shù)據(jù)信息采用一對多的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)用戶輸入形式的備用條件。

指紋數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)中，錄入了所有相關(guān)操作員、監(jiān)護(hù)人權(quán)限人員的指紋信息，指紋信息應(yīng)該包含有1個主要指紋信息與不少于1個的備用指紋信息，所有指紋信息收集后在計(jì)算機(jī)中建立指紋數(shù)據(jù)庫，備份了所有相關(guān)人員的指紋信息，實(shí)現(xiàn)指紋終端機(jī)與指紋信息庫的指紋信息互用、互備份。

2.2 改變操作員和監(jiān)護(hù)員的遙控、遙調(diào)的控制過程

在變電站無人值班工作中，自動化系統(tǒng)要完成的一項(xiàng)重要工作之一就是控制和調(diào)整功能。要安全可靠地實(shí)現(xiàn)這個過程，應(yīng)具備幾個關(guān)鍵條件：合法用戶、雙人(操作員、監(jiān)護(hù)員)驗(yàn)證操作，操作快捷方便。通過使用指紋識別操作管理登錄系統(tǒng)，還可以對操作過程進(jìn)行監(jiān)視記錄。

在操作員由調(diào)度主站端SCADA系統(tǒng)進(jìn)行操作時，首先要明確操作性質(zhì)(“合閘”或“跳閘”)、廠站號和被操作的斷路器或刀閘序號，即要求某廠站端合上或斷開某斷路器或刀閘，明確此部分內(nèi)容后，操作員輸入指紋信息，SCADA系統(tǒng)通過指紋數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)驗(yàn)證操作員是否為合法用戶；驗(yàn)證通過后，SCADA系統(tǒng)由調(diào)度端向廠站發(fā)送由遙控操作性質(zhì)和遙控對象等組成的遙控命令。

廠站端設(shè)備接收到控制命令后，并不立即執(zhí)行，而是將控制信息記錄下來，并返送回調(diào)度SCADA系統(tǒng)主站端驗(yàn)證發(fā)送信息是否正確，監(jiān)護(hù)員輸入指紋信息，這時通過指紋數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)得到監(jiān)護(hù)員的確認(rèn)，如果驗(yàn)證正確，SCADA系統(tǒng)由調(diào)度端向廠站發(fā)送操作執(zhí)行命令，站端設(shè)備合上或斷開某斷路器或刀閘。由于指紋識別操作管理登錄系統(tǒng)快捷方便，在操作員將遙控命令通過指紋驗(yàn)證后，系統(tǒng)內(nèi)部對操作員進(jìn)行自動標(biāo)注，當(dāng)SCADA系統(tǒng)提示監(jiān)護(hù)員進(jìn)行登陸注冊時，如果發(fā)現(xiàn)操作員與監(jiān)護(hù)員為同一個人時，系統(tǒng)可以進(jìn)行拒絕，解決了單人操作不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)葐栴}。

2.3 強(qiáng)化遙控遙調(diào)操作約束條件

在電力系統(tǒng)中任何遙控的誤操作都會給電力系統(tǒng)帶來毀滅性的災(zāi)難。在所有誤控操作中，主要都是操作員和監(jiān)護(hù)員操作執(zhí)行不當(dāng)所引起。如非法用戶操作，誤控制開關(guān)或刀閘；單人操作，不執(zhí)行安全監(jiān)護(hù)制度等。采用指紋識別驗(yàn)證可以最大限度對用戶身份進(jìn)行確認(rèn)，解決了采用密碼驗(yàn)證方式中加大密碼長度來提高安全等級與操作速度的矛盾；縮短站端設(shè)備執(zhí)行程序的等待時間，防止惡意操作；自動識別操作員與監(jiān)護(hù)員職權(quán)身份。

(1)指紋識別操作系統(tǒng)的建立可按以下步驟進(jìn)行：用戶首先需要構(gòu)建一個指紋信息系統(tǒng)，此系統(tǒng)應(yīng)該包括指紋終端機(jī)、專用指紋信息庫主機(jī)、SCADA系統(tǒng)與指紋服務(wù)器的通訊接口程序。首先通過指紋終端機(jī)向各操作員、監(jiān)護(hù)人及系統(tǒng)管理員等角色人員進(jìn)行指紋的登記錄入工作，此工作應(yīng)該將用戶的實(shí)名、指紋ID號、指紋圖形存入指紋終端機(jī)中。其次需要將指紋終端機(jī)中的所有資料，通過專用的指紋管理信息軟件存入專用的指紋服務(wù)器當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)指紋資料的備份及管理分配目的。當(dāng)操作員、監(jiān)護(hù)人身份發(fā)生變動時，不必重新錄入指紋資料，同時提高了指紋系統(tǒng)的嚴(yán)密性、可靠性、實(shí)用性。利用指紋信息庫主機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對指紋信息資料的管理、分配、備份等工作，也可以利用指紋信息主機(jī)實(shí)現(xiàn)與指紋終端機(jī)的相互拷貝工作。

(2)指紋服務(wù)器中建立的指紋數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相關(guān)指紋信息與SCADA主站系統(tǒng)建立緊密關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)操作員和監(jiān)護(hù)員采用指紋終端進(jìn)行相關(guān)的驗(yàn)證操作等功能。在此部分內(nèi)容中，首先應(yīng)當(dāng)在SCADA系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)與指紋信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊功能；其次在SCADA系統(tǒng)中創(chuàng)建操作員、監(jiān)護(hù)人用戶名及指紋信息系統(tǒng)的映射關(guān)系。

在SCADA系統(tǒng)中，SCADA控制功能是由雙服務(wù)器和多工作站組成，為方便人機(jī)對話和系統(tǒng)管理，操作員與監(jiān)護(hù)員分別使用MMI_A或MMI_B工作站進(jìn)行不下位操作。指紋服務(wù)器與SCADA系統(tǒng)屬于同一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

在操作員使用MMI_A工作站對某開關(guān)或刀閘進(jìn)行遙控操作時，首先需要通過指紋信息系統(tǒng)的用戶確認(rèn)，確認(rèn)結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)通知給SCADA系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)根據(jù)指紋信息系統(tǒng)合法用戶的驗(yàn)證結(jié)果向廠站端設(shè)備發(fā)送控制命令，廠站端設(shè)備接收到控制命令后，將控制信息返饋給調(diào)度SCADA系統(tǒng)主站端，如果需要正式執(zhí)行控制命令，監(jiān)護(hù)員在MMI_B工作站進(jìn)行驗(yàn)證操作員執(zhí)行命令是否正確。如正確，則輸入指紋信息表示確認(rèn)，這時指紋數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)需要確認(rèn)監(jiān)護(hù)員身份是否合法；是否與操作員身份重復(fù)(同一個人)；工作內(nèi)容是否合理(防誤操作功能)。如果驗(yàn)證通過，由SCADA系統(tǒng)向廠站發(fā)送執(zhí)行操作命令，站端設(shè)備合上或斷開某斷路器或刀閘。在操作過程中，身份驗(yàn)證過程和命令發(fā)送過程全程進(jìn)行記錄，供日后分析檢索。

(3)將SCADA系統(tǒng)遙控執(zhí)行條件進(jìn)行約束，增加遙控操作執(zhí)行的條件。

操作員將遙控命令通過指紋驗(yàn)證后，由SCADA系統(tǒng)通過調(diào)度端發(fā)送到廠站端設(shè)備，站端設(shè)備接收到命令信息后，將命令信息存在存儲器中，同時啟動操作計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)時，如果在規(guī)定時間內(nèi)，沒有接收到監(jiān)護(hù)員的執(zhí)行命令，即將存在存儲器中的原始命令信息進(jìn)行清除，拒絕非法用戶通過非正常途徑產(chǎn)生的非法執(zhí)行命令。

采用指紋驗(yàn)證方式后，由于驗(yàn)證速度快，準(zhǔn)確，提高了操作速度，可以縮短站端設(shè)備程序操作計(jì)數(shù)器設(shè)定的時間，使指紋驗(yàn)證方式作為遙控操作的必要條件，提高SCADA系統(tǒng)遙控遙調(diào)操作過程的約束條件，從而提升了操作的整體可靠性，同時也加快了電網(wǎng)在事故情況下的檢修操作速度。

3 應(yīng)用效果和意義

本方案有效地解決了現(xiàn)有的用戶密碼及智能刷卡系統(tǒng)的管理及使用方法存在忘記密碼和登錄混亂進(jìn)行操作的技術(shù)問題。經(jīng)過數(shù)次試驗(yàn)試用結(jié)果表明，它與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有應(yīng)用程序能更好的管理操作員與監(jiān)護(hù)人登錄的單一完整性，提高操作員、監(jiān)護(hù)人的登錄響應(yīng)速度，能大大避免由于操作響應(yīng)不及時而引發(fā)的事故隱患，并具有操作簡易、技術(shù)水平先進(jìn)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，適用于電力監(jiān)控中心管理的無人值班變電站。