配電系統(tǒng)安全管理研究探討

徐超博 王佳琦

摘 要：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算結(jié)果關(guān)系到電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)最重要的二次設(shè)備之一，其可靠動(dòng)作對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著重要的作用，正確的保護(hù)定值是防止事故發(fā)生和擴(kuò)大的基礎(chǔ)，在電力生產(chǎn)運(yùn)行工作和電力工程設(shè)計(jì)中， 繼電保護(hù)整定計(jì)算是一項(xiàng)必不可少的內(nèi)容。隨著電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，繼電保護(hù)整定值的計(jì)算與保護(hù)配合的工作量越來越高，所以，對(duì)電網(wǎng)保護(hù)間的協(xié)調(diào)整定研究也是非常必要的。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);繼電保護(hù);限過流保護(hù)

為降低保護(hù)拒動(dòng)和誤動(dòng)的可能性，需要協(xié)調(diào)輸電線路主保護(hù)和后備保護(hù)的整定參數(shù)。由于輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)線路故障位置和故障參數(shù)多變，同時(shí)為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對(duì)保護(hù)快速性要求越來越高，使得保護(hù)協(xié)調(diào)問題更加困難。另外，根據(jù)調(diào)查表明，由于保護(hù)裝置的不正確動(dòng)作引起的電力系統(tǒng)事故占全部事故的比例最高，在發(fā)生的大面積停電事故中，繼電保護(hù)的不正確動(dòng)作也是最主要的原因。因此，保證準(zhǔn)確快速的切除故障，避免或減少保護(hù)的誤動(dòng)和拒動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的安全性是非常重要的。

1配電網(wǎng)自動(dòng)化概述

配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)即在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和電子技術(shù)的支撐下，對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)和事故情況所進(jìn)行的監(jiān)測(cè)、控制、維修和管理，進(jìn)而確保配電網(wǎng)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的一類電力自動(dòng)化技術(shù)。通過借助先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等對(duì)配電網(wǎng)的工作狀態(tài)予以實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，不僅能夠促使配電網(wǎng)系統(tǒng)的綜合性能大幅提升，而且還能夠確保配電網(wǎng)系統(tǒng)在故障發(fā)生后迅速恢復(fù)供電。由此可見，配電網(wǎng)自動(dòng)化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用無疑對(duì)于與降低電力網(wǎng)絡(luò)管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高電力系統(tǒng)的供電和維修效率具有重要的作用和意義。

2配電自動(dòng)化系統(tǒng)安全防護(hù)應(yīng)遵循的基本原則

2.1進(jìn)行安全分區(qū)

配電自動(dòng)化系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用可以分為生產(chǎn)控制大區(qū)（實(shí)時(shí)控制區(qū)、實(shí)時(shí)非控制區(qū)）和管理信息大區(qū)，安全管理員必須對(duì)這些分區(qū)進(jìn)行嚴(yán)格的劃分。

2.2確保專網(wǎng)專用

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)是通過在物理層進(jìn)行電力企業(yè)專網(wǎng)與因特網(wǎng)的安全隔離實(shí)現(xiàn)的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組。同時(shí)，電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)以邏輯隔離的形式劃分為實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)子網(wǎng)，進(jìn)行安全I(xiàn)區(qū)和II區(qū)的連接，從而達(dá)到專網(wǎng)專用。

2.3橫向物理隔離

家住國產(chǎn)硬件防火墻進(jìn)行實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)控制區(qū)的通信邏輯隔離。

2.4縱向的安全認(rèn)證

縱向的認(rèn)證主要用來實(shí)現(xiàn)縱向通信的業(yè)務(wù)系統(tǒng)安全。

3配電自動(dòng)化系統(tǒng)安全防護(hù)存在的問題

隨著電力自動(dòng)化與通信技術(shù)的不斷發(fā)展，原先制約配電自動(dòng)化發(fā)展的技術(shù)問題已迎刃而解，近年來，配電自動(dòng)化技術(shù)也隨之飛速發(fā)展。配電自動(dòng)化系統(tǒng)不同于調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，后者通信方式較為單純，多為光纖專網(wǎng)，且聯(lián)絡(luò)方式較為清晰（以變電站作為樞紐）;而配電自動(dòng)化系統(tǒng)的通信往往受到環(huán)境因素、社會(huì)因素的影響，需要光纖、載波、無線等多種通信方式并存，方能使配電自動(dòng)化終端與主站通信，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的遙測(cè)、遙信、遙控乃至遙視功能

3.1橫向邊界

配電自動(dòng)化系統(tǒng)作為配電網(wǎng)管理的技術(shù)支撐系統(tǒng)，必須與其他配電相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，從而完成對(duì)配電網(wǎng)科學(xué)的運(yùn)行管理。各系統(tǒng)之間就形成了橫向的數(shù)據(jù)流，且該數(shù)據(jù)流在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中是必不可少的。其數(shù)據(jù)流根據(jù)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的“源端維護(hù)”“源端唯一”的原則，主要由與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)（EMS）交互的主網(wǎng)圖模信息，與地理信息系統(tǒng)（GIS）交互的配電網(wǎng)圖模信息，與生產(chǎn)管理系統(tǒng)（PMS）交互的配電網(wǎng)設(shè)備臺(tái)賬信息，以及與配網(wǎng)搶修指揮平臺(tái)交互的故障研判方案信息等組成。按照安全分區(qū)的原則，配電自動(dòng)化系統(tǒng)和EMS為實(shí)時(shí)控制區(qū)（Ⅰ區(qū)）系統(tǒng)，PMS、GIS、配網(wǎng)搶修指揮平臺(tái)為生產(chǎn)管理區(qū)（Ⅲ區(qū)）系統(tǒng)?？梢?，系統(tǒng)的防護(hù)是較為薄弱的，若不做任何防護(hù)措施，病毒、黑客等可以通過生產(chǎn)管理區(qū)（Ⅲ區(qū)）系統(tǒng)直接攻擊實(shí)時(shí)控制區(qū)（Ⅰ區(qū)）系統(tǒng)。Ⅲ區(qū)系統(tǒng)和Ⅰ區(qū)系統(tǒng)之間的信息交互就存在橫向邊界的安全隱患。

3.2縱向邊界

配電自動(dòng)化系統(tǒng)的縱向通信主要是主站與配電自動(dòng)化終端之間的通信，其形成了縱向的數(shù)據(jù)流。由于配電自動(dòng)化系統(tǒng)的通信條件受到諸多因素的影響，如部分配電站房不具備光纖敷設(shè)條件，市中心配電站房敷設(shè)光纖成本過高等，所以配電自動(dòng)化系統(tǒng)在采用光纖通信的同時(shí)必須輔以其他的通信方式（如載波或無線通信技術(shù)等）。其中，以租用移動(dòng)、電信、聯(lián)通等運(yùn)行商的無線通信網(wǎng)絡(luò)最為廣泛。如果沒有對(duì)縱向邊界進(jìn)行防護(hù)，只要一張移動(dòng)運(yùn)行商的SIM卡就可以直接與配電自動(dòng)化主站進(jìn)行通信。通過主站系統(tǒng)非法實(shí)現(xiàn)對(duì)配電一次設(shè)備的遠(yuǎn)方控制功能。這樣就產(chǎn)生了縱向邊界的安全隱患。

4配電自動(dòng)化系統(tǒng)安全防護(hù)措施

4.1建立并完善自動(dòng)化管理維護(hù)系統(tǒng)

對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的管理維護(hù)能夠有效提升其運(yùn)行水平。要想保證自動(dòng)化系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，就必須建立網(wǎng)損管理制度，并做好在線管理和離線管理。這樣就能夠保證電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，有效降低電能的損耗。同時(shí)，要完善負(fù)荷管理系統(tǒng)，然后再從供電量、負(fù)荷率等幾個(gè)方面合理分配調(diào)度人員，加大供電量和負(fù)荷率。另外，還要完善調(diào)度信息管理系統(tǒng)。這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)資源的有效共享，提升辦公室的自動(dòng)化水平，進(jìn)而提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在信息管理系統(tǒng)下對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，將供電可靠率、照明供電的保證率、電壓的合格率，還有季節(jié)供電的保證率等多方面數(shù)據(jù)自動(dòng)生成報(bào)表，為系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行提供有用數(shù)據(jù)。

4.2網(wǎng)絡(luò)備份

在配電自動(dòng)化安全防護(hù)過程中，網(wǎng)絡(luò)備份是系統(tǒng)硬件設(shè)備的一種安全防范措施。在遇到人為事故或自然災(zāi)害時(shí)，網(wǎng)絡(luò)備份能夠抵御黑客攻擊和限制訪問，繼而確保數(shù)據(jù)庫的完整性和安全性，為數(shù)據(jù)恢復(fù)奠定重要基礎(chǔ)。一般歷史操作數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存年限為1～3年，采取的是按月備份的方式，各類參數(shù)及改動(dòng)后實(shí)時(shí)參數(shù)是備份的主要內(nèi)容，在經(jīng)Unix和NT后形成全面的備份系統(tǒng)。在選擇網(wǎng)絡(luò)備份策略時(shí)，安全防護(hù)目的和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)是重要的參考和依據(jù)。這有利于充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)備份的功能。

4.3改善設(shè)備運(yùn)行環(huán)境

科學(xué)的運(yùn)行管理能夠?qū)ε潆娮詣?dòng)化系統(tǒng)起到?jīng)Q定性的作用。這主要體現(xiàn)在以下3方面：①其主站是各種不同信息的收集中心，應(yīng)將其作為運(yùn)行管理的關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)其運(yùn)行、值班制度等進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃，并記錄自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行狀況、自動(dòng)化設(shè)備的健康狀況以及機(jī)房的運(yùn)行環(huán)境等;②運(yùn)動(dòng)機(jī)房也應(yīng)具備良好的環(huán)境，杜絕人機(jī)混雜的現(xiàn)象，保證留有單獨(dú)的操作間，并對(duì)人員和機(jī)械設(shè)備進(jìn)行隔離，從而保證設(shè)備處于良好的環(huán)境中;③要定期測(cè)試和記錄UPS，在條件允許的情況下，對(duì)蓄電池進(jìn)行有效的維護(hù)和保養(yǎng)。另外，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)不能夠?qū)ν馓峁┙涌?，也不能輸入未?jīng)檢測(cè)的外部程序，而且自動(dòng)化系統(tǒng)和MIS之間也應(yīng)該使用物理方式隔離。

結(jié)語

隨著時(shí)代不斷發(fā)展，我國經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)與現(xiàn)代通信科技也在迅猛前進(jìn)著，我們就需要更加強(qiáng)大的配電系統(tǒng)支撐我們科學(xué)技術(shù)的研究發(fā)展。我國的配電系統(tǒng)向著分布式FA、配電優(yōu)化等多個(gè)方面優(yōu)化著運(yùn)行的決策支持系統(tǒng)，在現(xiàn)代這個(gè)信息一體化的大背景下，配電系統(tǒng)采用相應(yīng)的系統(tǒng)安全防護(hù)措施進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，給配電系統(tǒng)的自動(dòng)化實(shí)用化發(fā)展提供了強(qiáng)力的實(shí)踐基礎(chǔ)。相信通過多方研究人員的努力，可以將我國的配電系統(tǒng)進(jìn)行更好地優(yōu)化，真正將自動(dòng)化實(shí)用化實(shí)施到現(xiàn)實(shí)大環(huán)境下，共同加快我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)程。

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