淺談網絡技術在智能化變電站的應用

摘 要:智能變電站是電力供應網絡的核心節點，智能化的應用已經在變電站建設與改造中廣泛應用。而計算機網絡是實現變電站智能化、智能化的基礎，如何完成智能化變電站中計算機網絡的合理應用和正常運行的安全維護，是智能化變電站大范圍應用的核心問題之一。

關鍵詞:智能化變電站 計算機網絡應用維護

中圖分類號:TM63文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2012)06(c)-0143-01

由于網絡安全的原因，無人值班變電站的調度自動化系統常會引起各種問題，例如，開關誤動、拒動、保護定值整定參數的錯誤更改、自動化信息紊亂，等。這些問題將會嚴重威脅電網和變電站的安全運行，甚至引發災難性的事故。目前，國家加大電力數據專用網建設的進程，尤其在調度自動化系統和智能變電站綜合自動化網絡化領域，因此，變電站計算機網絡安全問題變得尤為重要。

智能變電站的計算機網絡安全包括硬件設備的安全、軟件系統的穩定運行、口令密鑰的保管，以及重要的電力運行信息和系統配置信息不因偶然的或惡意的原因而遭到破壞、更改和泄露。在規劃、設計變電站計算機網絡時，如何實現數字變電站自動化系統的功能及其運行的可靠性是著重關注的問題，而網絡安全問題常被忽視。

1 變電站智能化系統的特征

變電站一次設備的智能化:一次設備中采用光電和微處理器技術設計受控制和監測的操作驅動與信號回路，采用先進的計算機監控系統，統一站內通信規約，以光纖取代控制光纜，以光電數字信號取代強電模擬信號。

二次設備的網絡化:基于模塊化和標準化的微處理技術設計制造二次設備，包括測量控制設備、繼電保護設備、遠程控制設備、防誤/閉鎖設備、電壓無功控制設備、故障錄波設備和在線狀態檢測設備。高速的網絡通信模式連接各種二次設備，消除I/O現成接口中功能重復的部分，以網絡通信實現各種設備之間和遠程控制端之間的資源、數據共享，以邏輯功能模塊代替常規的功能裝置。

運行管理系統智能化:變電站自動控制的智能化系統要記錄電力供應生產運行的數據和狀態，并實現資料的無紙化和智能化;實現變電站在運行過程中故障分析報告的及時提交，并對故障原因進行分析，提出處理方法;能夠自動發送設備檢修的報告。

2 智能化變電站系統對網絡的要求

在邏輯結構上，變電站智能化系統分為三個層次:變電站層、間隔層和過程層。變電站是一間隔層一過程層的結構分層，在這樣結構的變電站內需要傳輸數據。變電站層的內部通信，在變電站層不同設備之間存在信息流，各種數據流在不同的運行方式下有不同的傳輸響應速度和優先級的要求。

2.1 功能要求

在智能化變電站中，計算機網絡主要負責實時切換系統內部各部分以及與其他系統的數據信息。在變電站智能化系統中，構建穩定、高效、即時、可靠的計算機網絡通信體系是變電站綜合自動化通信的關鍵節點之一。數據通信網絡是變電站智能化系統的關鍵技術成為一致的共識。網絡的基本功能是變電站內智能電子設備之間的連接，因此，網絡對各種接口需要網絡接口的支持。在變電站無人值守和數據信息量增加的發展中，要求網絡對事件、操作、電量、錄波和故障等數據信息的傳輸和存儲滿足承載的空間和速度。在無人值守變電站中，網絡必須完成電壓自動調節和對時等功能，以保證電壓運行的質量。在智能化變電站系統的維護和運行中也有自診、遠程控制、自我恢復等功能的要求。

2.2 性能要求

智能化變電站對網絡的性能要求，以可靠性、開放性和實時性為主要表現。

可靠性:由于變電站是電力網絡的核心節點之一，其系統工作必須具備連續性，變電站網絡的可靠性能是最重要的要求。在智能化變電站系統中，數字、圖像等多媒體信息技術廣泛應用，系統對于網絡通信的依賴性增強，可靠性的要求也更為重要。

開放性:變電站智能化系統是電力調度智能化內部的子系統之一，在滿足站內智能電子設備的接口和擴展要求的同時，還必須與電力調度智能化的總體設計相適應，接口必須滿足國際標準的要求，使用國際標準的通信協議，以滿足系統集成的要求。

實時性:遠程命令、信號保護、數據測控等功能決定了傳輸過程所具有的即時特點。在正常工作時，變電站內的數據流較小;故障發生時，需要數據大量即時傳輸，此時需要快速的傳輸速度。變電站網絡的理想化運行，必須確保其功能和性能要求。在網絡上，多個處理器協調才能完成采集信息、保護算法和形成控制命，所以，我們面臨急需解決的問題便是確保各個處理器同步采樣和命令輸出保持在高速狀態。要想解決這一問題，關鍵在于網絡環境的滿足，即使網絡通信提速和通信協議符合規定要求。現場總線的設計方法是一種常規的方式，它已經不能滿足變電站智能化系統所需要的速度要求，因為大部分智能化變電站的通信網絡。由于標準化的數字控制技術發展、OSI七層協議的固化和高速接口芯片等技術和產品的出現，為變電站智能化的開發提供了物理層面的技術支持。

3 變電站智能化系統的安全問題

傳統的變電站控制系統都是廠家生產的獨立系統，包括SCADA，對于安全性要求較低。開放和標準的網絡通信技術是變電站綜合系統智能化的基礎。在開放的網絡環境中，通過廣域網環境下開發的應用軟件遠程控制、監測和診斷，導致智能化系統在計算機環境下有更高的安全性要求。為了滿足要求，電力系統要可靠、安全和穩定。

廠站與調度主站、生產主站、監控主站等系統主站系統間的通信技術安全凸顯，智能變電站與上級主系統間的安全問題也顯的尤為重要。

目前，變電站內已通過安全分區，橫向隔離、縱向加密等措施來保障監控系統與主站系統的安全。在安全Ⅰ區中，監控主機采集電網運行和設備工況等實時數據，經過分析和處理后進行統一展示，并將數據存入數據服務器。Ⅰ區數據通信網關機通過直采直送的方式實現與調度(調控)中心的實時數據傳輸，并提供運行數據瀏覽服務;在安全Ⅱ區中，綜合應用服務器與輸變電設備狀態監測和輔助設備進行通信，采集電源、計量、消防、安防、環境監測等信息，經過分析和處理后進行可視化展示，并將數據存入數據服務器。Ⅱ區數據通信網關機通過防火墻從數據服務器獲取Ⅱ區數據和模型等信息，與調度(調控)中心進行信息交互，提供信息查詢和遠程瀏覽服務;綜合應用服務器通過正反向隔離裝置向Ⅲ/Ⅳ區數據通信網關機發布信息，并由Ⅲ/Ⅳ區數據通信網關機傳輸給其他主站系統。

4 結語

以前，研究人員多考慮如何實現電站自動化系統的功能及其運行的可靠性，而網絡的安全問題未得到重視。如今，國家高度重視智能化變電站建設并加快其發展步伐，變電站計算機網絡安全問題普遍受到關注。在這個網絡技術快速發展的時代，保證電網完全穩定的運行是一項任重而道遠的任務。