趙博　辛雪

【摘 要】變電站綜合自動化技術(shù)業(yè)已在電力系統(tǒng)中成熟地運用了幾十年，人們?nèi)找嬉蕾囎詣踊o我們帶來的方便，傳統(tǒng)技術(shù)的弊端也越來越不能滿足現(xiàn)在電力系統(tǒng)的發(fā)展。本文介紹了變電站發(fā)展趨勢，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，實施電力設(shè)備的狀態(tài)檢修，保障變電站安全穩(wěn)定運行。

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

1 智能化的變電站自動化系統(tǒng)

1.1 智能化變電站自動化系統(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，符合易擴展、易升級、易改造、易維護的工業(yè)化應用要求。目前，將保護、測控裝置以及故障錄波等其它自動裝置的I/O單元分離出來。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；而在電壓等級較低變電站則將保護、監(jiān)控裝置小型化、緊湊化，完整的安裝在開關(guān)柜上，實現(xiàn)了變電站機電一體化設(shè)計。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，其中在邏輯層的三個層次來看，如圖1所示：

1.2 智能化變電站自動化系統(tǒng)的特點

智能化變電站的分析決策控制主要具有：（1）自制能力：變電站能自主實現(xiàn)站域保護功能，并在必要時根據(jù)就地信息完成安全穩(wěn)定控制、電壓控制、負荷調(diào)節(jié)等功能的就地子站功能；（2）實時建模能力：變電站能實時監(jiān)測和辨識設(shè)備的運行狀態(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：變電站應服從保護控制中心指令，因此應用專門的系統(tǒng)協(xié)調(diào)變電站自治和保護控制中心指令之間的關(guān)系；（4）操作自動化：變電站在計算機的控制下取代操作人員進行程序化倒閘操作。

2 智能化變電站二次系統(tǒng)信息安全

由于智能電網(wǎng)的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都應用了大量的現(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)定運行和對社會可靠供電的重要保障。近年來，我們業(yè)已制定了切實可行的電力信息通信網(wǎng)遭受外部攻擊時的防范措施與系統(tǒng)災難恢復措施，并劃分安全區(qū)域，設(shè)置多道安全防線，同時開發(fā)相應的安全防護系統(tǒng)，從規(guī)劃、設(shè)計、開發(fā)運行等多個階段實施系統(tǒng)的安全防護，形成綜合的、立體的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)防護體系。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GOOSE信息傳輸機制實現(xiàn)。變電站內(nèi)部通過以太網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通信，交換機成為信息交互的重要媒介。這種方式使得各類二次設(shè)備以標準的方式建模和通信，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。在生產(chǎn)控制大區(qū)與管理信息大區(qū)之間部署電力專用橫向隔離裝置，實現(xiàn)2個安全區(qū)域之間接近物理隔離強度的隔離。禁止E-mail、Web、Telnet、Rlogin、FTP等通用網(wǎng)絡(luò)服務和以B/S或C/S方式的數(shù)據(jù)文件訪問穿越該設(shè)備。

2.2 智能化變電站縱向邊界加密

在上下級單位的生產(chǎn)控制大區(qū)網(wǎng)絡(luò)邊界上部署電力專用縱向加密認證裝置，采用數(shù)字認證、加密、訪問控制等技術(shù)措施，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程安全傳輸及縱向邊界的安全防護。變電站站內(nèi)信息最終服務對象是電網(wǎng)調(diào)度，電網(wǎng)調(diào)度中心通過SCADA等應用系統(tǒng)獲得電網(wǎng)運行的實時信息，這個信息必須真實可信才能幫助調(diào)度員清楚電網(wǎng)實時運行情況，輔助調(diào)度員對電網(wǎng)進行正常調(diào)度；另一方面，電網(wǎng)調(diào)度中心通過應用系統(tǒng)向變電站等現(xiàn)場下發(fā)控制指令，這個指令必須具有完整性，沒有被惡意篡改或調(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)字認證系統(tǒng)、虛擬專用網(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、綜合網(wǎng)管理系統(tǒng)、集中日志審計系統(tǒng)、漏洞掃描系統(tǒng)、桌面管理系統(tǒng)和安全移動存儲管理系統(tǒng)等。

3 變電站自動化系統(tǒng)狀態(tài)檢修的發(fā)展方向

智能高壓設(shè)備通過先進的狀態(tài)監(jiān)測、評價和壽命預測來判斷一次設(shè)備的運行狀態(tài)，并且在一次設(shè)備運行狀態(tài)異常時進行狀態(tài)分析，對異常的部位、嚴重程度和發(fā)展趨勢作出判斷，可識別故障的早期征兆。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)生之前進行維修，從而降低運行管理成本，提高電網(wǎng)運行可靠性。

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)運營效益，而且可以在一定程度上延長設(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)上進行的過程層、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)測對象不再是單一的元件，而是一個單元或是一個系統(tǒng)，而且監(jiān)測的內(nèi)容是各元件的動態(tài)性能。微機保護和微機自動裝置自診斷技術(shù)的發(fā)展為保護設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測奠定了技術(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。

4 結(jié)語

智能化變電站自動化系統(tǒng)能夠完成比常規(guī)變電站自動化系統(tǒng)范圍更寬、層次更深、結(jié)構(gòu)更復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、站與用戶和分布式能源的互動能力更強，信息的交換和融合更方便快捷，控制手段更靈活可靠。同時，智能化變電站的狀態(tài)檢修是一項復雜的系統(tǒng)工程，涉及到通信、在線監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、專家系統(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，先進的科學技術(shù)為它們提供了保障，如何巧妙地將二者結(jié)合到一起，是我們所需要去實踐并積累經(jīng)驗的前進方向，完善它們是一個持續(xù)改進、不斷超越現(xiàn)有技術(shù)的過程，其實踐具有廣闊的發(fā)展空間。

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[責任編輯：程龍]