變電站高壓供電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

北海金海電力設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司 廣西 北海 536000

引言

供電系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)發(fā)生過負(fù)荷、短路或漏電等事故，而在這些故障發(fā)生前高壓配電開關(guān)通常會(huì)產(chǎn)生多種征兆，如電流急劇波動(dòng)、溫度增高等。有鑒于此，針對性設(shè)計(jì)高壓供電監(jiān)控系統(tǒng)對高壓配電開關(guān)進(jìn)行有效監(jiān)測，并將相關(guān)特征數(shù)據(jù)匯總上傳至地面監(jiān)控中心，通過分析匯總實(shí)現(xiàn)對故障隱患的提前定位排除，進(jìn)而在確保生產(chǎn)作業(yè)持續(xù)有效開展的同時(shí)降低由電力故障引起的財(cái)產(chǎn)損失。

1 高壓供電監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全管理平臺應(yīng)用價(jià)值分析

通過在內(nèi)網(wǎng)安全監(jiān)視平臺中接入高壓供電監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)裝置，并增加安全審計(jì)、統(tǒng)計(jì)分析、集中監(jiān)控等功能于內(nèi)網(wǎng)安全監(jiān)視平臺內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行情況及部署的安全設(shè)備運(yùn)行狀況即可得到實(shí)時(shí)監(jiān)視，網(wǎng)絡(luò)安全事件的綜合分析、集中可視化、實(shí)時(shí)警報(bào)也可實(shí)現(xiàn)，并滿足電力系統(tǒng)安全評估的數(shù)據(jù)需要，電力系統(tǒng)的安全防控與管理能力隨之提升。內(nèi)網(wǎng)安全監(jiān)視平臺屬于現(xiàn)階段多數(shù)高壓供電監(jiān)控系統(tǒng)的核心，由此建立的安全防護(hù)體系以柵格狀網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，但結(jié)合實(shí)際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段很多內(nèi)網(wǎng)安全監(jiān)視平臺僅能夠監(jiān)測防護(hù)裝備的在線及運(yùn)行情況，安全分區(qū)內(nèi)部系統(tǒng)及設(shè)備的運(yùn)行情況無法探測和感知，安全分區(qū)內(nèi)部的危險(xiǎn)源與病毒源在這種情況下無法有效控制，安全事件很容易因被遺漏的潛在危險(xiǎn)引發(fā)，因此必須設(shè)法向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、工作站、服務(wù)器擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測和感知范圍，動(dòng)態(tài)管控的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系可由此建成。為實(shí)現(xiàn)高壓供電監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)的精確定位和監(jiān)測，必須建設(shè)新一代網(wǎng)絡(luò)安全管理平臺，以此實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)響應(yīng)、全面安全管理并增加自主可控防護(hù)，輔以專用網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測技術(shù)，這一網(wǎng)絡(luò)安全管理平臺即可更好保障高壓供電監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全[1]。

2 高壓供電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 測溫電路設(shè)計(jì)

為有效監(jiān)測高壓配電開關(guān)作業(yè)時(shí)的溫度變化，監(jiān)測系統(tǒng)中配有專門的溫度感應(yīng)裝置，其型號為DS18B20，作業(yè)時(shí)能對配電開關(guān)低壓腔內(nèi)部的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并將相關(guān)數(shù)據(jù)同步傳送至地面數(shù)據(jù)中心。作業(yè)過程中DS18B20溫度感應(yīng)裝置實(shí)時(shí)采集的溫度數(shù)據(jù)主要借由對其DQ（雙向數(shù)據(jù)控制）引腳高低電平的讀寫而實(shí)現(xiàn)，同時(shí)為提升其作業(yè)的驅(qū)動(dòng)力，在其DQ引腳上增設(shè)1個(gè)上拉電阻，以確保讀寫過程中數(shù)據(jù)測定的精準(zhǔn)性。在讀取溫度時(shí)，其主要作業(yè)程序包括三部分，分別是初始化時(shí)序、讀時(shí)序及寫時(shí)序。3個(gè)時(shí)序均以主機(jī)為主設(shè)備，以單總線裝置為從設(shè)備，每一個(gè)命令或數(shù)據(jù)的傳輸全部從主機(jī)啟動(dòng)的寫時(shí)序開始。而當(dāng)要求單總線器件進(jìn)行數(shù)據(jù)回送時(shí)，可在完成寫命令操作后，通過主機(jī)啟動(dòng)讀時(shí)序從而達(dá)成數(shù)據(jù)接收[2]。

2.2 硬件、軟件的配置和功能設(shè)定

監(jiān)控中心自動(dòng)化系統(tǒng)是實(shí)時(shí)系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的監(jiān)控，保障系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與可靠性。對于系統(tǒng)主站的設(shè)計(jì)，應(yīng)選用高性能服務(wù)器，對于數(shù)據(jù)服務(wù)器、前置數(shù)據(jù)處理工作站、控制工作站等關(guān)鍵環(huán)節(jié)應(yīng)采取冗余熱備設(shè)計(jì)，保障出現(xiàn)故障時(shí)的系統(tǒng)仍能繼續(xù)工作，提高系統(tǒng)的可靠性；對于局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)應(yīng)采用高速網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)型采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。要設(shè)計(jì)備用網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)絡(luò)配置，可以互相切換使用，提高網(wǎng)絡(luò)的適用性與安全性。監(jiān)控中心自動(dòng)化系統(tǒng)在接入其他系統(tǒng)時(shí)應(yīng)采用物理隔離裝置，額外配置綜合業(yè)務(wù)服務(wù)器，通過分區(qū)可以減少系統(tǒng)的危險(xiǎn)系數(shù)，在一些特殊情況下可考慮路由器防火墻裝置的設(shè)置，提高系統(tǒng)額安全系數(shù)；對于分區(qū)功能，可按電力系統(tǒng)的安全分區(qū)要求在生產(chǎn)大區(qū)建立監(jiān)控中心自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，其配置包括SCADA服務(wù)器系統(tǒng)、前置處理服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、平臺服務(wù)器、PAS服務(wù)器、操作員工作站、維護(hù)工作站、報(bào)表工作站、SCADA通信網(wǎng)關(guān)，具體的配置如下：SCADA服務(wù)器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲與管理，同時(shí)保障系統(tǒng)用戶信息、設(shè)備信息、管理信息的安全；前置處理服務(wù)器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理變電站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心主站的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，或?qū)⒅髡久顐髦磷冸娬緦ψ冸娬驹O(shè)備進(jìn)行調(diào)整與控制；操作員工作站幫助監(jiān)控中心運(yùn)行人員完成對變電站的監(jiān)視、控制、調(diào)節(jié)等操作；歷史服務(wù)器實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查看功能，同時(shí)作為與外部系統(tǒng)連接的網(wǎng)關(guān)；維護(hù)工作站主要進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)工作；PAS服務(wù)器實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心自動(dòng)化系統(tǒng)對其監(jiān)控范圍變電站的電壓、功率等參數(shù)的閉環(huán)控制；網(wǎng)絡(luò)光纖交換設(shè)備拓展信息網(wǎng)絡(luò)的延伸。

2.3 變電站綜合監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件分為公共服務(wù)層、應(yīng)用服務(wù)層、底層服務(wù)層、協(xié)議接入層四個(gè)層次，其中：公共服務(wù)層：包含一些后臺告警模塊、外部接口模塊和管理員管理模塊內(nèi)容。應(yīng)用服務(wù)層：是系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)層，完成監(jiān)控管理的所有業(yè)務(wù)邏輯，并且面向用戶進(jìn)行信息呈現(xiàn)。本系統(tǒng)采用B/S模式呈現(xiàn)用戶界面，用戶端無須安裝任何專門的客戶端軟件，只需要在瀏覽器上即可使用全部功能。底層服務(wù)層：完成采集數(shù)據(jù)、運(yùn)算以及存儲功能，并且提供組態(tài)畫面供系統(tǒng)設(shè)計(jì)員設(shè)計(jì)界面。協(xié)議接入層：根據(jù)實(shí)際情況，以靈活的方式接入各種被管設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)與參數(shù)[3]。

3 結(jié)束語

通過對新技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建高壓供電監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對其運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，進(jìn)而及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除安全隱患，為電力安全開展提供堅(jiān)實(shí)保障。