楊曉冬 徐建華 張偉 孫天中 萬杰 郭鈺鋒

摘 要：智能電廠是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，機組設(shè)備運行性能的在線監(jiān)測及智能預(yù)警系統(tǒng)是關(guān)鍵基礎(chǔ)之一。本文介紹了大慶油田熱電廠300MW機組變負(fù)荷運行性能的在線監(jiān)測及故障預(yù)警系統(tǒng)的硬件組成及二次系統(tǒng)安全防護體系設(shè)計策略。系統(tǒng)主要由服務(wù)器、工作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全防護設(shè)備、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用軟件等部分組成，通過電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與上級調(diào)度機構(gòu)進行業(yè)務(wù)通信。這對智能電廠發(fā)展具有一定的意義。

關(guān)鍵詞：火電機組 在線監(jiān)測 系統(tǒng)安全 防御方案

中圖分類號：TP39 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）12（a）-0102-03

智能電廠是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，機組設(shè)備運行性能的在線監(jiān)測及智能預(yù)警系統(tǒng)是關(guān)鍵基礎(chǔ)之一。因此，許多研究者致力于相關(guān)方面研究，包括智能監(jiān)測系統(tǒng)、智能控制策略以及先進傳感器等硬件[1-3]。關(guān)鍵診斷研究也從單一振動故障診斷逐漸深入到通流部分[4-5]。文獻[4]通過將數(shù)據(jù)挖掘分類方法中的決策樹C4.5算法引入汽輪機軸系振動的故障診斷，作為一種故障診斷方法進行了研究，對基于決策樹的汽輪機故障診斷系統(tǒng)進行了系統(tǒng)框架的搭建并對各部分功能進行了詳細(xì)闡述，也對該系統(tǒng)的軟件體系進行了設(shè)計。文獻[5]通過對SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論、粗糙集理論以及支持向量機等智能方法的分析，結(jié)合各種理論技術(shù)的優(yōu)勢，對汽輪機通流部分故障診斷做了一些研究，總結(jié)了汽輪機通流部分的常見故障與故障征兆之間的關(guān)系，建立了通流部分故障診斷知識庫；引入模糊理論的概念，建立了模糊SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和SOM-BP復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，進行了汽輪機通流部分故障診斷；利用粗糙集理論中屬性約簡的概念對汽輪機通流部分結(jié)垢數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，采用支持向量機分類的方法，對調(diào)節(jié)閥門結(jié)垢、調(diào)節(jié)級結(jié)垢、高壓缸級組結(jié)垢、低壓缸級組結(jié)垢故障進行了診斷。然而，涉及機組變負(fù)荷運行在線監(jiān)測系統(tǒng)的安全防御策略設(shè)計的公開文獻比較少。

本文介紹了大慶油田熱電廠300MW機組變負(fù)荷運行性能的在線監(jiān)測及故障預(yù)警系統(tǒng)的硬件組成及二次系統(tǒng)安全防護體系設(shè)計策略，這對智能電廠發(fā)展具有一定的意義。

1 建設(shè)總則及適用范圍

1.1 監(jiān)測系統(tǒng)概述

大慶油田熱電廠#4機組變負(fù)荷運行在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由服務(wù)器、工作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全防護設(shè)備、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用軟件等部分組成。系統(tǒng)通過電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與上級調(diào)度機構(gòu)進行業(yè)務(wù)通信。

系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能有：監(jiān)測#4機組運行時的高調(diào)門和綜合流量的狀態(tài)，對可能發(fā)生的閥門及綜合流量特性異常進行實時報警，對機組缸效率、熱耗等進行動態(tài)監(jiān)測，對性能退化進行早期預(yù)警。

1.2 建設(shè)總則

（1）大慶油田熱電廠#4機組變負(fù)荷運行在線監(jiān)測系統(tǒng)屬于大慶油田熱電廠二次系統(tǒng)安全防護體系管理范疇。

（2）為了加強大慶油田熱電廠二次系統(tǒng)-變負(fù)荷運行在線監(jiān)測系統(tǒng)的安全防護，確保電力監(jiān)控系統(tǒng)及電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的安全，依據(jù)國家發(fā)改委第14號令《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護規(guī)定》《電力二次系統(tǒng)安全防護總體方案》及其配套方案，制定本方案。

（3）大慶油田熱電廠二次系統(tǒng)的防護目標(biāo)是抵御黑客、病毒、惡意代碼等通過各種形式對電力二次系統(tǒng)發(fā)起的惡意破壞和攻擊以及其他非法操作，防止二次系統(tǒng)癱瘓和失控，并由此導(dǎo)致的電網(wǎng)一次系統(tǒng)事故。

（4）本方案重點制定大慶油田熱電廠#4機組變負(fù)荷運行在線監(jiān)測系統(tǒng)各業(yè)務(wù)的安全防護，按照國家《電力二次系統(tǒng)安全防護總體方案》安全分區(qū)的要求，基于系統(tǒng)業(yè)務(wù)的特點，確定大慶油田熱電廠二次系統(tǒng)按照業(yè)務(wù)特點分為安全生產(chǎn)控制大區(qū)控制區(qū)和非控制區(qū)。

1.3 適用范圍

本方案適用大慶油田熱電廠#4機組變負(fù)荷運行在線監(jiān)測二次系統(tǒng)。

2 機組變負(fù)荷運行在線監(jiān)測系統(tǒng)安全防護實施方案

2.1 安全防護總體原則

大慶油田熱電廠#4機組變負(fù)荷運行在線監(jiān)測系統(tǒng)安全防護的基本原則為“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”。采用“縱深防御”策略和“適度安全”策略，安全防護主要針對基于網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)控制系統(tǒng)，重點強化邊界防護，提高內(nèi)部安全防護能力，保證電力生產(chǎn)控制系統(tǒng)及重要數(shù)據(jù)的安全。

2.2 安全分區(qū)

根據(jù)安全分區(qū)原則，結(jié)合大慶油田熱電廠#4機組電氣系統(tǒng)和功能模塊的特點，將各功能模塊分別置于控制區(qū)、非控制區(qū)和管理信息大區(qū)（詳見表1）。

2.3 橫向隔離

在各安全區(qū)之間均需選擇適當(dāng)安全強度的隔離裝置。具體隔離裝置的選擇不僅需要考慮網(wǎng)絡(luò)安全的要求，還需要考慮帶寬及實施性的要求。隔離裝置必須是國產(chǎn)設(shè)備并經(jīng)過國家或電力系統(tǒng)有關(guān)部門認(rèn)證。

2.3.1 安全區(qū)Ⅰ安全區(qū)Ⅱ之間的隔離

安全區(qū)Ⅰ與安全區(qū)Ⅱ的業(yè)務(wù)系統(tǒng)都屬生產(chǎn)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)交換較多，關(guān)系比較密切，可以作為一個邏輯大區(qū)（生產(chǎn)控制區(qū)）。Ⅰ、Ⅱ區(qū)之間部署邏輯隔離裝置。

2.3.2 安全區(qū)Ⅰ、Ⅱ與安全區(qū)Ⅲ、Ⅳ之間的隔離要求

安全區(qū)Ⅰ、Ⅱ不得與安全區(qū)Ⅲ、Ⅳ直接聯(lián)系，在生產(chǎn)控制大區(qū)到管理信息大區(qū)采用單向數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆聪蚋綦x裝置。

2.4 其他安全措施

2.4.1 防病毒

生產(chǎn)控制區(qū)通過360殺毒軟件對站內(nèi)Win7及WinServer08系統(tǒng)安裝國產(chǎn)防病毒軟件并及時更新病毒庫并定期查殺病毒。管理信息區(qū)采用單獨一套病毒查殺服務(wù)器對病毒進行實時監(jiān)控和防范。

2.4.2 主機加固

關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)的主服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)邊界處的通信網(wǎng)關(guān)使用安全加固的操作系統(tǒng)。加固方式包括：安全配置、安全補丁、采用專用軟件強化操作系統(tǒng)訪問控制能力以及配置安全的應(yīng)用程序。其中，機組變負(fù)荷運行在線監(jiān)測系統(tǒng)安全防護邏輯圖如圖1所示。

2.5 安全防護設(shè)備清單

本安全防御策略所需的硬件設(shè)備清單，詳見表2。

3 結(jié)語

智能電廠是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，由于機組設(shè)備運行性能的在線監(jiān)測及智能預(yù)警系統(tǒng)是關(guān)鍵基礎(chǔ)之一。所以，本文首先介紹了大慶油田熱電廠300MW機組變負(fù)荷運行性能的在線監(jiān)測及故障預(yù)警系統(tǒng)的硬件組成，然后針對二次系統(tǒng)安全防護體系設(shè)計策略進行闡述。在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件部分主要由服務(wù)器、工作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全防護設(shè)備、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用軟件等部分組成，并通過電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與上級調(diào)度機構(gòu)進行業(yè)務(wù)通信，因此需要進行軟件及硬件防護策略設(shè)計。這對智能電廠發(fā)展具有一定的意義。

參考文獻

[1] 王玉波.600MW汽輪機故障智能診斷系統(tǒng)研究[D].長沙理工大學(xué)，2010.

[2] 黃旻亮，董宸.智能控制在火電廠過程控制中的應(yīng)用研究[J].汽輪機技術(shù)，2012，54（4）：286-289.

[3] 袁東.小型電廠汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)智能化改造[J].儀器儀表用戶，2015（1）：80-83.

[4] 張艷順.基于決策樹的汽輪機振動故障診斷技術(shù)研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2016.

[5] 周磊.基于智能算法的汽輪機通流部分故障診斷研究[D].東北電力大學(xué)，2016.