電力自動(dòng)化遙控安全問題探討

田 浩

（陜西省地方電力（集團(tuán)）公司岐山縣供電分公司，陜西 寶雞722405）

0 引言

電力系統(tǒng)是一個(gè)由發(fā)電廠、輸配電網(wǎng)絡(luò)、各等級(jí)變電站和電能用戶構(gòu)成的在統(tǒng)一的調(diào)度下運(yùn)行的復(fù)雜系統(tǒng)。其中的廠、站和各種電力設(shè)備、元器件分布地域很廣，要想對(duì)這些設(shè)施和設(shè)備進(jìn)行管理和監(jiān)控，必須借助于遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)。遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)不僅能夠完成對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)任務(wù)，而且還能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的運(yùn)行設(shè)備實(shí)施調(diào)節(jié)和控制，即遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙控“四遙”的結(jié)合，遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)的引入使得電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平、事故處理能力及節(jié)能運(yùn)行效果都得到了提升。但與此同時(shí)，“四遙”中的遙控在應(yīng)用過程中存在的一些安全問題，在一定程度上也影響著電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 遙控的工作原理

電力自動(dòng)化遙控，又稱遠(yuǎn)程命令，是電力系統(tǒng)運(yùn)行管理人員借助于電力自動(dòng)化系統(tǒng)和遠(yuǎn)程通信技術(shù)，通過對(duì)被控制端的各斷路器、自動(dòng)化裝置、儀器儀表、軟件等的控制，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)變換的命令。電力自動(dòng)化遙控過程中命令和信息的傳遞過程如圖1所示。

圖1 遙控信息的傳遞過程

電力自動(dòng)化遙控的工作原理可以概括為如下幾點(diǎn)：（1）調(diào)度中心向廠站端遠(yuǎn)動(dòng)裝置發(fā)遙控選擇命令。（2）遠(yuǎn)動(dòng)裝置輸出部分（圖2）的CPU接到選擇命令后，啟動(dòng)選擇定時(shí)器，校核性質(zhì)碼和對(duì)象碼的正確性，并經(jīng)鎖存、譯碼和光電隔離等使相應(yīng)的遙控性質(zhì)和遙控對(duì)象繼電器動(dòng)作，使遙控執(zhí)行回路處于準(zhǔn)備就緒狀態(tài)。（3）在一定的延時(shí)后遠(yuǎn)動(dòng)裝置讀取遙控對(duì)象繼電器和性質(zhì)繼電器的動(dòng)作狀態(tài)，并形成返送校核信息發(fā)送至調(diào)度中心。（4）調(diào)度中心收到返校信息后和原遙控選擇命令進(jìn)行核對(duì)，若相符，則發(fā)送遙控執(zhí)行命令到遠(yuǎn)動(dòng)裝置；反之，發(fā)出遙控撤銷命令。（5）若遠(yuǎn)動(dòng)裝置收到執(zhí)行命令，則驅(qū)動(dòng)執(zhí)行繼電器動(dòng)作，若收到撤銷命令，則清除選擇命令，并將對(duì)象和性質(zhì)繼電器復(fù)位。（6）遠(yuǎn)動(dòng)裝置若超時(shí)未收到遙控執(zhí)行命令或遙控撤銷命令，則作自動(dòng)撤銷，并清除選擇命令。（7）遙控過程中遇有遙信變位，則自動(dòng)撤銷遙控命令。（8）當(dāng)遠(yuǎn)動(dòng)裝置執(zhí)行遙控執(zhí)行命令時(shí)，啟動(dòng)遙控執(zhí)行定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)終了則復(fù)位所有繼電器。（9）遠(yuǎn)動(dòng)裝置在執(zhí)行完遙控執(zhí)行命令后，向調(diào)度中心補(bǔ)送一次遙信信息。

圖2 遙控輸出部分硬件組成圖

2 電力自動(dòng)化遙控安全問題分析

2.1 人為誤操作

人為誤操作主要集中在3個(gè)方面，即目標(biāo)斷路器位置選擇錯(cuò)誤、記錯(cuò)待控制斷路器和錯(cuò)誤地選擇了廠站。目標(biāo)斷路器位置選擇錯(cuò)誤一般發(fā)生在饋線較多且比較復(fù)雜的變電站，主要原因是其主接線圖上斷路器之間無充分的空間，給運(yùn)行管理人員的操作帶來一定的干擾和困難；記錯(cuò)待控制斷路器容易出現(xiàn)于編號(hào)相似的斷路器之間，比如本來要操作105斷路器，真正操作過程中卻錯(cuò)誤地記為了205斷路器而導(dǎo)致安全問題；廠站選擇錯(cuò)誤一般是運(yùn)行人員操作時(shí)記錯(cuò)或點(diǎn)錯(cuò)變壓器所導(dǎo)致。

2.2 設(shè)備誤動(dòng)作

設(shè)備誤動(dòng)作是指在調(diào)度中心發(fā)出正確的遙控指令下，廠站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)生錯(cuò)誤的動(dòng)作，導(dǎo)致突發(fā)事件發(fā)生。設(shè)備誤動(dòng)主要表現(xiàn)為以下2種形式：（1）廠站內(nèi)部設(shè)備發(fā)生的誤動(dòng)作。比如調(diào)度中心運(yùn)行人員發(fā)出的遙控指令是控制C變電站的105斷路器動(dòng)作，而實(shí)際上該變電站內(nèi)的202斷路器錯(cuò)誤地發(fā)生動(dòng)作。（2）廠站外部設(shè)備發(fā)生的誤動(dòng)作。比如調(diào)度中心運(yùn)行人員發(fā)出操作D變電站內(nèi)202斷路器的命令，而實(shí)際上E變電站的100斷路器動(dòng)作。以上2種誤動(dòng)作中后者的危害性要大于前者，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)變電站所轄的整條線路發(fā)生停電事故，甚至有可能使整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的平衡被破壞。

2.3 非法侵入控制

非法侵入控制是指非調(diào)度中心運(yùn)行人員以非法的形式利用電力自動(dòng)化系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)直接侵入，對(duì)某個(gè)節(jié)點(diǎn)或整個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施控制。此類安全隱患主要表現(xiàn)為：（1）非法侵入者重新建立通道和虛擬主站，并用其對(duì)特定的廠站實(shí)施非法控制，此類侵入者一般都具備較高的通信相關(guān)技術(shù)。（2）利用軟件或主站的薄弱環(huán)節(jié)直接侵入并控制主站，然后利用軟件對(duì)主站所轄廠站實(shí)施操作，這類侵入者一般具有較高的軟硬件技術(shù)。非法侵入事件的發(fā)生對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行而言是致命的，會(huì)擾亂電網(wǎng)的正常秩序，造成極嚴(yán)重的社會(huì)影響。

3 遙控安全問題的應(yīng)對(duì)措施

3.1 遙控返校

在遙控操作過程中要始終本著慎重態(tài)度，杜絕任何錯(cuò)誤操作發(fā)生，為此一般在遙控過程中要采用返送校核法。所謂返送校核是指廠站端RTU接收到調(diào)度中心的命令后，為了保證接收到的命令能正確地執(zhí)行，對(duì)命令進(jìn)行校核，并返送給調(diào)度中心的過程。在循環(huán)式遠(yuǎn)程規(guī)約中遙控返校信息字格式如圖3所示。

圖3 遙控返校信息字格式圖

3.2 線路編號(hào)

目前，自動(dòng)化遙控項(xiàng)點(diǎn)號(hào)和廠站內(nèi)的斷路器無一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，只是將廠站端和主站端的數(shù)字進(jìn)行了對(duì)應(yīng)，這是引起設(shè)備誤動(dòng)作的一個(gè)主要原因，而線路編號(hào)法是將各個(gè)遙控項(xiàng)點(diǎn)與廠站內(nèi)的斷路器編號(hào)進(jìn)行嚴(yán)格的統(tǒng)一。在當(dāng)前通信技術(shù)條件下，遙控地址完全可以采用64位、128位甚至更多，這樣可以將遙控項(xiàng)點(diǎn)編號(hào)改為“廠站號(hào)＋斷路器編號(hào)”的模式，并將其與遙控返校法中的斷路器編號(hào)法相結(jié)合，從而很好地避免誤動(dòng)事故的發(fā)生。

3.3 通道校驗(yàn)

通道校驗(yàn)是為了解決侵入控制問題而提出的應(yīng)對(duì)方案，它是指對(duì)規(guī)約的鏈路建立實(shí)施相關(guān)的修改，而在其中加入一個(gè)密碼檢驗(yàn)和報(bào)警功能，這樣當(dāng)從站收到“請(qǐng)求鏈路狀態(tài)”的命令時(shí)，還需要主站給出正確的預(yù)設(shè)密碼，從站才能“響應(yīng)鏈路狀態(tài)”，之后主站還要求從站給出正確的通道密碼，當(dāng)密碼驗(yàn)證正確后，主站發(fā)出“復(fù)位鏈路”命令，最終完成鏈路建立過程。而且在鏈路建立過程中如果有任何一次密碼被驗(yàn)證錯(cuò)誤，則主站和從站就會(huì)立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并對(duì)此通道采取完全封鎖措施。

3.4 主站隔離

主站隔離方法和通道校驗(yàn)一樣，都是為了應(yīng)對(duì)侵入控制而采取的措施，其原理是在主站端各層間建立隔離，包括前置部分中各變電站模塊的隔離，使各個(gè)廠站之間不存在任何鏈路，這樣如果系統(tǒng)中的一個(gè)廠站被侵入，就不會(huì)對(duì)其他廠站造成影響。另外，為保證數(shù)據(jù)庫(kù)的安全，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)模塊和廠站、數(shù)據(jù)庫(kù)和人機(jī)界面間也要采取隔離措施，這樣密集的隔離方法再結(jié)合通道校驗(yàn)措施，就可很好地解決侵入控制帶來的安全問題。

3.5 制度保障和運(yùn)行人員綜合素質(zhì)提升

在構(gòu)筑電力系統(tǒng)遙控的安全堡壘時(shí)，除以上技術(shù)措施，還需建立健全管理制度，以嚴(yán)格的制度約束來落實(shí)責(zé)任，實(shí)行一人一崗一責(zé)制，以此來減少人為失誤率，保證操作的準(zhǔn)確性。另外，電力部門要采取必要措施持續(xù)提升相關(guān)人員的綜合素質(zhì)，力爭(zhēng)打造一支思想穩(wěn)定、技術(shù)精湛、責(zé)任心強(qiáng)的專業(yè)隊(duì)伍，確保遙控系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，電力自動(dòng)化遙控已進(jìn)入快速發(fā)展階段，而遙控過程中安全隱患問題依然存在，且在一定條件下會(huì)轉(zhuǎn)換為供電事故而對(duì)電網(wǎng)造成危害。當(dāng)然，問題無法阻止電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)，自動(dòng)化乃至智能化已成為我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展的主導(dǎo)方向，并且前景十分廣闊。

［1］潘鵬飛，王洪哲，李健，等.斷路器遙控回路的改進(jìn)和校驗(yàn)［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備，2011（1）

［2］李娟，焦邵華，肖仕武.異地多端電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)閉環(huán)仿真測(cè)試系統(tǒng)［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007（10）