趙博　辛雪

【摘 要】變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)業(yè)已在電力系統(tǒng)中成熟地運(yùn)用了幾十年，人們?nèi)找嬉蕾?lài)自動(dòng)化給我們帶來(lái)的方便，傳統(tǒng)技術(shù)的弊端也越來(lái)越不能滿足現(xiàn)在電力系統(tǒng)的發(fā)展。本文介紹了變電站發(fā)展趨勢(shì)，探討了隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，智能化變電站的不斷普及，如何在技術(shù)上、管理上建立安全防線，實(shí)施電力設(shè)備的狀態(tài)檢修，保障變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】智能化變電站；二次系統(tǒng)安全；狀態(tài)檢修；變電站自動(dòng)化系統(tǒng)

1 智能化的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)

1.1 智能化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的新結(jié)構(gòu)

智能化變電站設(shè)備具有信息數(shù)字化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化、狀態(tài)可視化等主要技術(shù)特征，符合易擴(kuò)展、易升級(jí)、易改造、易維護(hù)的工業(yè)化應(yīng)用要求。目前，將保護(hù)、測(cè)控裝置以及故障錄波等其它自動(dòng)裝置的I/O單元分離出來(lái)。反之，智能化一次設(shè)備的數(shù)字化傳感器，數(shù)字化控制回路代替了；而在電壓等級(jí)較低變電站則將保護(hù)、監(jiān)控裝置小型化、緊湊化，完整的安裝在開(kāi)關(guān)柜上，實(shí)現(xiàn)了變電站機(jī)電一體化設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)可分為智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備兩類(lèi)，其中在邏輯層的三個(gè)層次來(lái)看，如圖1所示：

1.2 智能化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)

智能化變電站的分析決策控制主要具有：（1）自制能力：變電站能自主實(shí)現(xiàn)站域保護(hù)功能，并在必要時(shí)根據(jù)就地信息完成安全穩(wěn)定控制、電壓控制、負(fù)荷調(diào)節(jié)等功能的就地子站功能；（2）實(shí)時(shí)建模能力：變電站能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和辨識(shí)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，建立變電站的網(wǎng)絡(luò)模型，為分析決策控制提供依據(jù)；（3）協(xié)調(diào)能力：變電站應(yīng)服從保護(hù)控制中心指令，因此應(yīng)用專(zhuān)門(mén)的系統(tǒng)協(xié)調(diào)變電站自治和保護(hù)控制中心指令之間的關(guān)系；（4）操作自動(dòng)化：變電站在計(jì)算機(jī)的控制下取代操作人員進(jìn)行程序化倒閘操作。

2 智能化變電站二次系統(tǒng)信息安全

由于智能電網(wǎng)的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都應(yīng)用了大量的現(xiàn)代信息通信技術(shù)，信息安全已經(jīng)成為智能化變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行和對(duì)社會(huì)可靠供電的重要保障。近年來(lái)，我們業(yè)已制定了切實(shí)可行的電力信息通信網(wǎng)遭受外部攻擊時(shí)的防范措施與系統(tǒng)災(zāi)難恢復(fù)措施，并劃分安全區(qū)域，設(shè)置多道安全防線，同時(shí)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的安全防護(hù)系統(tǒng)，從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)運(yùn)行等多個(gè)階段實(shí)施系統(tǒng)的安全防護(hù)，形成綜合的、立體的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)防護(hù)體系。電網(wǎng)信息安全已經(jīng)走向深度防御階段。

2.1 智能化變電站橫向邊界隔離

智能化變電站的主要特征是“一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化”，各IED之間的信息交互通過(guò)GOOSE信息傳輸機(jī)制實(shí)現(xiàn)。變電站內(nèi)部通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通信，交換機(jī)成為信息交互的重要媒介。這種方式使得各類(lèi)二次設(shè)備以標(biāo)準(zhǔn)的方式建模和通信，第一次在變電站內(nèi)部完成統(tǒng)一的信息交互，二次設(shè)備融合成為一種趨勢(shì)。在生產(chǎn)控制大區(qū)與管理信息大區(qū)之間部署電力專(zhuān)用橫向隔離裝置，實(shí)現(xiàn)2個(gè)安全區(qū)域之間接近物理隔離強(qiáng)度的隔離。禁止E-mail、Web、Telnet、Rlogin、FTP等通用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和以B/S或C/S方式的數(shù)據(jù)文件訪問(wèn)穿越該設(shè)備。

2.2 智能化變電站縱向邊界加密

在上下級(jí)單位的生產(chǎn)控制大區(qū)網(wǎng)絡(luò)邊界上部署電力專(zhuān)用縱向加密認(rèn)證裝置，采用數(shù)字認(rèn)證、加密、訪問(wèn)控制等技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程安全傳輸及縱向邊界的安全防護(hù)。變電站站內(nèi)信息最終服務(wù)對(duì)象是電網(wǎng)調(diào)度，電網(wǎng)調(diào)度中心通過(guò)SCADA等應(yīng)用系統(tǒng)獲得電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息，這個(gè)信息必須真實(shí)可信才能幫助調(diào)度員清楚電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，輔助調(diào)度員對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行正常調(diào)度；另一方面，電網(wǎng)調(diào)度中心通過(guò)應(yīng)用系統(tǒng)向變電站等現(xiàn)場(chǎng)下發(fā)控制指令，這個(gè)指令必須具有完整性，沒(méi)有被惡意篡改或調(diào)換。這樣，電力系統(tǒng)才能穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。

2.3 智能化變電站信息其他安全控制措施

在智能化變電站中，變電站的信息系統(tǒng)通常還采用PKI/CA數(shù)字認(rèn)證系統(tǒng)、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)（Virtual Private ，VPN）、數(shù)據(jù)加密等技術(shù)。為提高信息安全管理水平，還部署有統(tǒng)一安全管理平臺(tái)、綜合網(wǎng)管理系統(tǒng)、集中日志審計(jì)系統(tǒng)、漏洞掃描系統(tǒng)、桌面管理系統(tǒng)和安全移動(dòng)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)等。

3 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)狀態(tài)檢修的發(fā)展方向

智能高壓設(shè)備通過(guò)先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)和壽命預(yù)測(cè)來(lái)判斷一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并且在一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)異常時(shí)進(jìn)行狀態(tài)分析，對(duì)異常的部位、嚴(yán)重程度和發(fā)展趨勢(shì)作出判斷，可識(shí)別故障的早期征兆。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要發(fā)生之前進(jìn)行維修，從而降低運(yùn)行管理成本，提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。

智能化變電站中設(shè)備狀態(tài)的跟蹤和監(jiān)控更為便利，依據(jù)設(shè)備的狀態(tài)優(yōu)化檢修策略，不但可以降低檢修成本、提高資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效益，而且可以在一定程度上延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。雖然智能化變電站具備狀態(tài)檢修的實(shí)施基礎(chǔ)，但是和傳統(tǒng)的變電站狀態(tài)檢修相比區(qū)別很大，其邏輯結(jié)構(gòu)上進(jìn)行的過(guò)程層、間隔層、站控層三層次的劃分，打破了一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)在專(zhuān)業(yè)上的傳統(tǒng)限制。智能化變電站的電氣二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)對(duì)象不再是單一的元件，而是一個(gè)單元或是一個(gè)系統(tǒng)，而且監(jiān)測(cè)的內(nèi)容是各元件的動(dòng)態(tài)性能。微機(jī)保護(hù)和微機(jī)自動(dòng)裝置自診斷技術(shù)的發(fā)展為保護(hù)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，但這也是智能化變電站二次設(shè)備狀態(tài)檢修的難點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

智能化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)能夠完成比常規(guī)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)范圍更寬、層次更深、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的信息采集和信息處理，變電站內(nèi)、站與調(diào)度、站與站之間、站與用戶(hù)和分布式能源的互動(dòng)能力更強(qiáng)，信息的交換和融合更方便快捷，控制手段更靈活可靠。同時(shí)，智能化變電站的狀態(tài)檢修是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到通信、在線監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、專(zhuān)家系統(tǒng)、可視化等技術(shù)領(lǐng)域，具有較大的發(fā)展前景。智能化變電站與狀態(tài)檢修有著密不可分的聯(lián)系，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)為它們提供了保障，如何巧妙地將二者結(jié)合到一起，是我們所需要去實(shí)踐并積累經(jīng)驗(yàn)的前進(jìn)方向，完善它們是一個(gè)持續(xù)改進(jìn)、不斷超越現(xiàn)有技術(shù)的過(guò)程，其實(shí)踐具有廣闊的發(fā)展空間。

【參考文獻(xiàn)】

[1]譚文恕.對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的要求及通信未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)化的動(dòng)態(tài)[J].電網(wǎng)技術(shù)，1999，22（12）.

[2]姚建國(guó)，楊勝春，高宗和，等.電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)展望[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007，31（13）.

[3]黃強(qiáng)，沈昌祥，陳幼雷，等.基于可信計(jì)算的保密和完整性統(tǒng)一安全策略[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2006，10.

[4]謝開(kāi)，劉永奇，朱治中，等.面向未來(lái)的智能電網(wǎng)[J].中國(guó)電力，2008，41（6）.

[5]陳安偉.輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009，33（20）.

[6]劉振亞.智能電網(wǎng)技術(shù)[J].2010，4.

[責(zé)任編輯：程龍]