梁偉清

（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)建設(shè)分公司，廣西 南寧 530023）

1 智能變電站二次安全防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 整體框架設(shè)計(jì)

系統(tǒng)運(yùn)行的整體框架質(zhì)量從根本上決定整個(gè)安全防護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，具體設(shè)計(jì)工作中，需要應(yīng)用合理方法完成該項(xiàng)工作。本文基于對(duì)二次防護(hù)系統(tǒng)功能的分析，制定了整體框架，如圖1所示。

由圖1可知，安全區(qū)Ⅰ的作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站中各類設(shè)備和電力參數(shù)的實(shí)時(shí)獲取、分析及整理，并在此基礎(chǔ)上制定系統(tǒng)的運(yùn)行方案。通過(guò)控制區(qū)的交換機(jī)，可以向整個(gè)系統(tǒng)發(fā)布整個(gè)變電站相關(guān)設(shè)備的控制指令。后續(xù)運(yùn)行中，安全區(qū)的作用是在確定智能變電站系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，及時(shí)向調(diào)度中心傳遞相應(yīng)的故障狀態(tài)，同時(shí)分析整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題；在控制系統(tǒng)運(yùn)行中，通過(guò)對(duì)這類內(nèi)容的研究與分析，找到最佳的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整方案，以提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)[1]。

安全區(qū)Ⅱ的作用是獲取和處理非即時(shí)信號(hào)，但是本身不具備控制智能變電站相關(guān)設(shè)備的功能。具體的運(yùn)行中，該區(qū)域和安全區(qū)Ⅰ有很強(qiáng)的聯(lián)系，該系統(tǒng)的最典型功能為記錄變電站運(yùn)行中的故障波形，同時(shí)完成電能采集工作。

圖1 二次安全防護(hù)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)框架

安全區(qū)Ⅲ的作用是管理電力系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的電能，但是本身不具備控制功能。運(yùn)行中，該區(qū)域依托于電力調(diào)控室中計(jì)算機(jī)桌面的信息，通過(guò)展示信息和傳遞調(diào)控人員輸入的信息，完成對(duì)信息的調(diào)度和記錄。該區(qū)域最主要的應(yīng)用是內(nèi)部用戶OA系統(tǒng)和整個(gè)智能變電站運(yùn)行中需要投入運(yùn)行的生產(chǎn)管理系統(tǒng)。

1.2 系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)

完成整體框架設(shè)計(jì)后，需要向該系統(tǒng)增添整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行邏輯，使整個(gè)系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行。圖2是本文建成的系統(tǒng)邏輯圖。

圖2 二次安全防護(hù)系統(tǒng)邏輯圖

具體設(shè)計(jì)中，由于安全區(qū)Ⅰ和Ⅱ的數(shù)據(jù)傳遞管理密切，所以可將該系統(tǒng)作為統(tǒng)一的控制大區(qū)完成設(shè)計(jì)工作。由于該邏輯大區(qū)的作用是完成對(duì)智能變電站中各類設(shè)備的在線控制，所以具體設(shè)計(jì)中可以通過(guò)建成局域網(wǎng)的方式，防止外部網(wǎng)絡(luò)的攻擊信息和手段對(duì)該區(qū)域造成的嚴(yán)重影響。

同時(shí)在安全區(qū)Ⅰ和安全區(qū)Ⅱ中，需要按照相關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì)專用的防火墻。這種防火墻需要按照整個(gè)安全防護(hù)系統(tǒng)的功能和系統(tǒng)完成設(shè)計(jì)工作，防止兩個(gè)系統(tǒng)中的信息出現(xiàn)相互干擾問(wèn)題。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，最核心的思想是防止外部網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)造成嚴(yán)重影響，尤其是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)惡意網(wǎng)絡(luò)攻擊的高效防護(hù)。

1.3 相關(guān)構(gòu)件設(shè)計(jì)

具體設(shè)計(jì)中，可發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的安全防護(hù)系統(tǒng)中存在監(jiān)控設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)防護(hù)設(shè)備等。同時(shí)，安全防護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行中，還需要通過(guò)對(duì)控制中樞的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類信號(hào)的高效處理，并向相關(guān)電氣設(shè)備發(fā)出控制指令。

構(gòu)件設(shè)計(jì)中，首先是控制中樞設(shè)計(jì)。由于系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)流，所以本文提出的建設(shè)方法是應(yīng)用計(jì)算機(jī)設(shè)備完成基本的控制工作，在能夠滿足數(shù)據(jù)分析和整理要求的計(jì)算機(jī)或工作站中安裝相應(yīng)的程序，在軟件的作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的高速處理。

其次是通信設(shè)備裝設(shè)。當(dāng)前普遍應(yīng)用有線+無(wú)線的方法完成通信工作。有線系統(tǒng)的運(yùn)行方法是通過(guò)對(duì)光纖通信設(shè)備和線纜的設(shè)計(jì)，讓其能夠獲取智能變電站中的各類信息，并按照設(shè)計(jì)方案將獲取的各類監(jiān)測(cè)信息輸入到控制中樞，在此基礎(chǔ)上發(fā)出正確的控制指令。對(duì)于無(wú)線通信，需要完成對(duì)網(wǎng)關(guān)設(shè)備間距的合理設(shè)計(jì)，同時(shí)在端口處設(shè)置相應(yīng)的安全防護(hù)措施，防止網(wǎng)絡(luò)入侵。

最后是其余設(shè)備的設(shè)計(jì)，包括線纜傳感器、監(jiān)控探頭設(shè)備及故障診斷設(shè)備等。這類設(shè)備將信息傳遞到相應(yīng)的控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制工作[2]。

2 智能變電站二次安全防護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 業(yè)務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用

業(yè)務(wù)系統(tǒng)的功能是完成對(duì)電力調(diào)度中各類運(yùn)行軟件的監(jiān)測(cè)等內(nèi)容，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的采集和分析工作，并在此基礎(chǔ)上讓調(diào)度人員控制智能變電站的運(yùn)行狀態(tài)。

分析智能變電站控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可知，二次安全防護(hù)系統(tǒng)的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的控制和操作。當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中能夠產(chǎn)生相關(guān)系統(tǒng)時(shí)，可以確定整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)智能變電站的合理配置。

需要在線路中的相關(guān)位置設(shè)置電壓互感器和電流互感器。這兩類設(shè)備的功能是分析智能變電站運(yùn)行中的電能情況，通過(guò)通信系統(tǒng)將這兩個(gè)信息傳遞到控制系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制工作，以提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。智能終端發(fā)揮的作用是完成對(duì)產(chǎn)生信號(hào)的合理配置，以提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的高效合理控制。此外，系統(tǒng)中設(shè)置的時(shí)鐘系統(tǒng)作用是提高安全防護(hù)系統(tǒng)對(duì)智能配電站的實(shí)時(shí)監(jiān)控質(zhì)量，且控制中樞中的相關(guān)軟件在運(yùn)行中，可以通過(guò)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的獲取和應(yīng)用，完成對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的高效記錄工作。

2.2 安全系統(tǒng)的應(yīng)用

安全系統(tǒng)應(yīng)用中，需要根據(jù)建成的整體框架和邏輯關(guān)系，完成對(duì)各類設(shè)施的配置，以提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。圖3為安全防護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖3 二次安全防護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行流程圖

由圖3可知，在兩個(gè)安全區(qū)中間設(shè)置了橫向防火墻。為提高對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)質(zhì)量，需要保證橫向防火墻與整個(gè)系統(tǒng)適配。當(dāng)前的要求是建成安全防護(hù)系統(tǒng)的專用防火墻體系，要求電力系統(tǒng)的工作人員與軟件安全系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)人員合作，以提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行狀態(tài)，確保開(kāi)發(fā)的防火墻能夠與安全防護(hù)系統(tǒng)不存在邏輯沖突[3]。

兩個(gè)獨(dú)立的安全區(qū)中，需要設(shè)置縱向防火墻和加密認(rèn)證網(wǎng)關(guān)。工作人員在電力調(diào)度工作中，要完成身份認(rèn)證工作；當(dāng)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)確認(rèn)后發(fā)現(xiàn)工作人員輸入的信息錯(cuò)誤時(shí)，二次安全防護(hù)系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的警告信號(hào)，由安全防護(hù)人員完成對(duì)系統(tǒng)操作人員的身份調(diào)查工作。通過(guò)對(duì)這種方式的應(yīng)用，可以提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。此外，在網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)置了路由器，調(diào)度人員可以使用移動(dòng)設(shè)備完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的研究工作，當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警信息或者防護(hù)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)智能變電站出現(xiàn)故障信息時(shí)，可以通過(guò)移動(dòng)設(shè)備向系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。

2.3 系統(tǒng)的整體運(yùn)行

系統(tǒng)整體運(yùn)行中，系統(tǒng)的二次防護(hù)系統(tǒng)與運(yùn)行狀態(tài)控制系統(tǒng)存在關(guān)聯(lián)性。因此，要求在通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和裝配中，一方面通信系統(tǒng)與安全區(qū)連接，讓控制系統(tǒng)能夠通過(guò)系統(tǒng)中產(chǎn)生的相關(guān)工作內(nèi)容的收集、整合與分析，使電力調(diào)度人員能夠即時(shí)接收這類信息；另一方面通信系統(tǒng)需要與電力調(diào)度設(shè)備連接，將各類故障信息提交到整個(gè)系統(tǒng)，通過(guò)人機(jī)交互界面展現(xiàn)這類信息，電力調(diào)度人員能夠及時(shí)作出應(yīng)對(duì)。此外，當(dāng)電力系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)提高時(shí)，通信系統(tǒng)也需要將這類信息提交到調(diào)度工作的人機(jī)交互界面，讓調(diào)度人員及時(shí)完成相關(guān)工作。

3 結(jié) 論

智能變電站二次安全防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)內(nèi)容有3類，即系統(tǒng)整體框架設(shè)計(jì)、系統(tǒng)邏輯關(guān)系設(shè)計(jì)及系統(tǒng)中相關(guān)器件設(shè)計(jì)。技術(shù)應(yīng)用中，使用的方法是首先根據(jù)設(shè)計(jì)方案完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，其次是對(duì)安全系統(tǒng)的裝配和應(yīng)用，最后是完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用。