變電站監(jiān)控系統(tǒng)安全防護管理體系設計

王建軍 邵健 于波

摘要：隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，各領域的不斷提高，對于電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重視程度明顯提高，而變電站監(jiān)控系統(tǒng)則能夠保障其穩(wěn)定運行。基于電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護的總體原則，就完善變電站監(jiān)控系統(tǒng)安全性的措施進行探討，對當前變電站監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀、存在問題及改進措施進行闡述，以供參考。

關鍵詞：變電站;監(jiān)控系統(tǒng);安全防護;管理體系設計

引言

變電站監(jiān)控系統(tǒng)實時采集電氣設備中的數(shù)據(jù)（包括斷路器狀態(tài)、隔離開關狀態(tài)、鎖定狀態(tài)、各段母線電壓、各段線路電壓、電流和功率值、有功功率、無功功率、饋線電流、頻率、相位、變壓器油溫、直流電源電壓、等等），并對電氣設備進行在線控制，自動進行事件記錄、故障錄波、安全監(jiān)視，隨時掌握變電站運行狀態(tài)，對變電站進行無人值守。變電站監(jiān)控系統(tǒng)是一個復雜、精密的系統(tǒng)，為保證變電站監(jiān)控系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行，必須為監(jiān)控系統(tǒng)設計安全防護管理體系。

1電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護總體原則

1.1安全分區(qū)

（1）控制區(qū)：是電力生產的重要環(huán)節(jié)，直接實現(xiàn)對電力一次系統(tǒng)的實時監(jiān)控，縱向使用電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡或專用通道，是安全防護的重點與核心。傳統(tǒng)典型業(yè)務系統(tǒng)包括電力數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、廣域相量測量系統(tǒng)、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)、發(fā)電廠自動監(jiān)控系統(tǒng)等。（2）非控制區(qū)：是電力生產的必要環(huán)節(jié)，在線運行但不具備控制功能，縱向聯(lián)接使用電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)非實時子網(wǎng)的各業(yè)務系統(tǒng)構成的安全區(qū)域。傳統(tǒng)典型業(yè)務包括調度員培訓模擬系統(tǒng)、水庫調度自動化系統(tǒng)、故障錄波信息管理系統(tǒng)、電能量計量系統(tǒng)、實時和次日電力市場運營系統(tǒng)等。（3）管理信息大區(qū)：是指生產控制大區(qū)以外的電力企業(yè)管理業(yè)務系統(tǒng)的集合，原則上應劃分為生產管理區(qū)和管理信息區(qū)。傳統(tǒng)典型業(yè)務系統(tǒng)包括調度生產管理系統(tǒng)、行政電話網(wǎng)管系統(tǒng)、電力企業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)等。

1.2網(wǎng)絡專用

發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)內部專用網(wǎng)絡一般分為電力企業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)和電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)。（1）電力企業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)：是電力企業(yè)內聯(lián)網(wǎng)，用于企業(yè)內部管理信息大區(qū)之間縱向互聯(lián)。（2）電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)：是生產控制大區(qū)的專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，承載電力實時控制、在線生產交易等業(yè)務。分為邏輯隔離的實時子網(wǎng)和非實時子網(wǎng)，分別連接控制區(qū)和非控制區(qū)。

2變電站監(jiān)控系統(tǒng)存在的安全隱患

2.1自然天氣以及消防隱患

對于變電站，由于整體結構較為復雜，設備眾多，極易受到來自自然天氣的影響。例如，在天氣較為干燥的旱季，因為變電站需要較為龐大的用電量來支撐其正常運行，一旦天氣過于干燥，人為失誤以及電路故障都容易造成變電站失火，進而影響到變電站的正常運行。一般變電站監(jiān)控系統(tǒng)都能夠對氣候、溫度進行有效的監(jiān)測，但在某些較為極端的天氣下同樣存在著不小的風險，如何對其進行優(yōu)化，將安全隱患降至最低，是當前完善變電站監(jiān)控系統(tǒng)安全性需要重點思考的問題。

2.2人為破壞的隱患

由于變電站通常建立于郊區(qū)，所以人跡較為罕至，在變電站內往往只有相關的工作人員，且閑雜人等并不能準許入內。但隨著經(jīng)濟犯罪的頻率越來越高，不少犯罪分子將目光聚焦于變電站內，他們往往抱著能偷則偷，不能偷則破壞的心理，在未經(jīng)許可的情況下擅自進入其中，很容易對變電站各類系統(tǒng)進行破壞。同時，人為破壞不單單是指不法分子，部分工作人員或許由于工作的疏忽，如電路搭配不當、操作出現(xiàn)失誤等，容易對變電站監(jiān)控系統(tǒng)造成不同程度的破壞。因此，在確保較低的成本支出情況下，如何對變電站準入人員以及工作人員的工作狀態(tài)進行更佳的監(jiān)控，是當前完善變電站監(jiān)控系統(tǒng)安全性的又一大問題。

2.3人工管理的隱患

變電站整體環(huán)境較大，而變電站監(jiān)控系統(tǒng)則要對整個變電站進行全面的監(jiān)控，雖然由電子系統(tǒng)能夠進行大部分的操作，但最終做出決策以及應對突發(fā)事件還是需要相關工作人員親自進行處理。目前，大部分變電站工作人員較為分散，當某處出了問題時，工作人員不能夠及時到場進行處理，導致了事態(tài)被嚴重惡化，容易造成難以挽回的后果。同時，部分變電站的管理體系并不健全，對于各環(huán)節(jié)的職能分配并不合理，信息系統(tǒng)的結構較為松散，全網(wǎng)進行協(xié)調與調控的水平較差。目前，電網(wǎng)的局部自動化程度雖然日益增長，但大部分應用系統(tǒng)往往只能滿足單一部門的發(fā)展需求，相互缺乏有效的協(xié)作與溝通，彼此較為獨立，信息采集缺乏同步性，橫向無法共享，縱向難以貫通。

3系統(tǒng)安全防護管理措施

3.1設置分布式監(jiān)控系統(tǒng)

分布式監(jiān)控系統(tǒng)，由基本控制器、監(jiān)控計算機、CRT操作站、PIO裝置（過程輸入/輸出裝置）、數(shù)據(jù)通道組成。監(jiān)控計算機與CRT操作站處于最高層次，但監(jiān)控計算機、CRT操作站各自通過不同的接口連接數(shù)據(jù)通道。監(jiān)控計算機連接各臺基本控制器，CRT操作站連接PIO裝置。選用微處理器作為基本控制器，基本控制器上應配置數(shù)據(jù)輸入板，用來設定并顯示各種變量、控制參數(shù);基本控制器必須可以進行組態(tài)，必須具備反饋、前饋、串級、多變量控制等功能。每一個基本控制器通過接口與數(shù)據(jù)通道連接，每一個基本控制器都必須與其它裝置進行不間斷的數(shù)據(jù)通信。監(jiān)控計算機通過接口與數(shù)據(jù)通道連接，向每一個基本控制器的數(shù)據(jù)庫存取數(shù)據(jù)，并控制每個基本控制器的數(shù)據(jù)通信。CRT操作站通過數(shù)據(jù)通道采集分散的回路信息、電氣設備運行狀態(tài)，經(jīng)過集中編輯后以組合模擬顯示、字符顯示等形式表示出來。工作人員通過CRT操作站對變電站的電氣設備進行集中監(jiān)視、控制。每一個PIO裝置內都必須設置微處理器、數(shù)據(jù)庫，工作人員通過PIO對監(jiān)控系統(tǒng)運行過程的各種參數(shù)進行周期性掃描。PIO通過數(shù)據(jù)通道對CRT操作站發(fā)出的命令進行應答，監(jiān)控計算機、CRT操作站通過數(shù)據(jù)通道，對PIO數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)存取操作。PIO還可對基本控制器進行自動診斷，發(fā)現(xiàn)異常，自動停止供電。選用光纖電纜作為數(shù)據(jù)通道。光纖電纜抗干擾能力強、傳遞速度高。為確保數(shù)據(jù)通道的安全，必須設置兩條光纖電纜，一條光纖電纜用于數(shù)據(jù)通信，另一條光纖電纜備用。兩條光纖電纜通過切換開關互相切換。

3.2雙機熱備

雙機熱備是確保監(jiān)控系統(tǒng)安全運行的重要措施。必須設置兩臺監(jiān)控計算機，一臺作為監(jiān)控主機，另一臺作為監(jiān)控從機。兩臺監(jiān)控計算機采用相同的硬件設置：兩機均配置INTELPENTIUM4630型號的CPU，配置3.00GHz處理器，外頻設置為200MHz，倍頻設置為14，一級數(shù)據(jù)緩存設置為16KB，二級數(shù)據(jù)緩存設置為2MB。內存大小均為512M。兩臺監(jiān)控計算機配置相同的WINDOWS操作系統(tǒng)。監(jiān)控主機通過實時數(shù)據(jù)庫、OPC服務器連接一臺智能設備，監(jiān)控從機通過實時數(shù)據(jù)庫、OPC客戶端連接另一臺智能設備，兩臺監(jiān)控計算機設置不同的IP地址。在監(jiān)控主機工作時，監(jiān)控從機通過智能設備實時采集數(shù)據(jù)，并自動進行數(shù)據(jù)備份。一旦監(jiān)控主機發(fā)生故障，監(jiān)控主機便自動停機;監(jiān)控從機代替監(jiān)控主機繼續(xù)工作。這樣可以保證監(jiān)控系統(tǒng)連續(xù)、正常運行。

結束語

變電站監(jiān)控系統(tǒng)屬于綜合性自動化系統(tǒng)，它可以全方位、不間斷控制電氣設備的運行狀況，實現(xiàn)無人值守。為保證變電站監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定運行，必須做好監(jiān)控系統(tǒng)的安全防護，必須認真設計監(jiān)控系統(tǒng)的安全防護管理體系。

參考文獻

[1]劉超，張旗，王家同，石磊.變電站監(jiān)控系統(tǒng)告警方式存在的問題及其對策[J].通信電源技術，http：//kns.cnki.net/kcms2019，36（10）：204-206+209.

[2]陳哲，袁方方，賈振萍.變電站監(jiān)控系統(tǒng)中控制功能的正確性設計方法[J].電子技術與軟件工程，2019（01）：117.