變電站監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)管理體系設(shè)計

王建軍 邵健 于波

摘要：隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各領(lǐng)域的不斷提高，對于電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)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(yùn)行?；陔娏ΡO(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)的總體原則，就完善變電站監(jiān)控系統(tǒng)安全性的措施進(jìn)行探討，對當(dāng)前變電站監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀、存在問題及改進(jìn)措施進(jìn)行闡述，以供參考。

關(guān)鍵詞：變電站;監(jiān)控系統(tǒng);安全防護(hù);管理體系設(shè)計

引言

變電站監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時采集電氣設(shè)備中的數(shù)據(jù)（包括斷路器狀態(tài)、隔離開關(guān)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(shè)備進(jìn)行在線控制，自動進(jìn)行事件記錄、故障錄波、安全監(jiān)視，隨時掌握變電站運(yùn)行狀態(tài)，對變電站進(jìn)行無人值守。變電站監(jiān)控系統(tǒng)是一個復(fù)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(yùn)行，必須為監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計安全防護(hù)管理體系。

1電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)總體原則

1.1安全分區(qū)

（1）控制區(qū)：是電力生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，直接實(shí)現(xiàn)對電力一次系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控，縱向使用電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ猛ǖ?，是安全防護(hù)的重點(diǎn)與核心。傳統(tǒng)典型業(yè)務(wù)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(chǎn)的必要環(huán)節(jié)，在線運(yùn)行但不具備控制功能，縱向聯(lián)接使用電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)非實(shí)時子網(wǎng)的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成的安全區(qū)域。傳統(tǒng)典型業(yè)務(wù)包括調(diào)度員培訓(xùn)模擬系統(tǒng)、水庫調(diào)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(shí)時和次日電力市場運(yùn)營系統(tǒng)等。（3）管理信息大區(qū)：是指生產(chǎn)控制大區(qū)以外的電力企業(yè)管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集合，原則上應(yīng)劃分為生產(chǎn)管理區(qū)和管理信息區(qū)。傳統(tǒng)典型業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括調(diào)度生產(chǎn)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(luò)專用

發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)內(nèi)部專用網(wǎng)絡(luò)一般分為電力企業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)和電力調(diào)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(nèi)聯(lián)網(wǎng)，用于企業(yè)內(nèi)部管理信息大區(qū)之間縱向互聯(lián)。（2）電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)：是生產(chǎn)控制大區(qū)的專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，承載電力實(shí)時控制、在線生產(chǎn)交易等業(yè)務(wù)。分為邏輯隔離的實(shí)時子網(wǎng)和非實(shí)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(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，設(shè)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?yàn)樽冸娬拘枰^為龐大的用電量來支撐其正常運(yùn)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(jìn)而影響到變電站的正常運(yùn)行。一般變電站監(jiān)控系統(tǒng)都能夠?qū)夂?、溫度進(jìn)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(fēng)險，如何對其進(jìn)行優(yōu)化，將安全隱患降至最低，是當(dāng)前完善變電站監(jiān)控系統(tǒng)安全性需要重點(diǎn)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(nèi)往往只有相關(guān)的工作人員，且閑雜人等并不能準(zhǔn)許入內(nèi)。但隨著經(jīng)濟(jì)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(nèi)，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(jìn)入其中，很容易對變電站各類系統(tǒng)進(jìn)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(dāng)、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(zhǔn)入人員以及工作人員的工作狀態(tài)進(jìn)行更佳的監(jiān)控，是當(dāng)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(jìn)行全面的監(jiān)控，雖然由電子系統(tǒng)能夠進(jìn)行大部分的操作，但最終做出決策以及應(yīng)對突發(fā)事件還是需要相關(guān)工作人員親自進(jìn)行處理。目前，大部分變電站工作人員較為分散，當(dāng)某處出了問題時，工作人員不能夠及時到場進(jìn)行處理，導(dǎo)致了事態(tài)被嚴(yán)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(jié)構(gòu)較為松散，全網(wǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)與調(diào)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(yīng)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(dú)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(hù)管理措施

3.1設(shè)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(jī)、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(jī)與CRT操作站處于最高層次，但監(jiān)控計算機(jī)、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(jī)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(yīng)配置數(shù)據(jù)輸入板，用來設(shè)定并顯示各種變量、控制參數(shù);基本控制器必須可以進(jìn)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(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)通信。監(jiān)控計算機(jī)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(shè)備運(yùn)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(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)視、控制。每一個PIO裝置內(nèi)都必須設(shè)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(yùn)行過程的各種參數(shù)進(jìn)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(jìn)行應(yīng)答，監(jiān)控計算機(jī)、CRT操作站通過數(shù)據(jù)通道，對PIO數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存取操作。PIO還可對基本控制器進(jìn)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(qiáng)、傳遞速度高。為確保數(shù)據(jù)通道的安全，必須設(shè)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(guān)互相切換。

3.2雙機(jī)熱備

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

結(jié)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(shè)備的運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)無人值守。為保證變電站監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，必須做好監(jiān)控系統(tǒng)的安全防護(hù)，必須認(rèn)真設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)的安全防護(hù)管理體系。

參考文獻(xiàn)

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