變電站監(jiān)控后臺(tái)升級(jí)改造探究

甘慶祥　楊曉青

摘? 要：文章在分析目前變電站監(jiān)控后臺(tái)現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)階段后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造過程實(shí)施技術(shù)難點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際改造工程提出了相應(yīng)的解決對(duì)策。

關(guān)鍵詞：變電站;監(jiān)控系統(tǒng);升級(jí)改造

中圖分類號(hào)：TM764 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）34-0101-02

Abstract： Based on the analysis of the current situation of the background of substation monitoring， this paper puts forward the corresponding countermeasures according to the technical difficulties in the process of upgrading and transformation of the background monitoring system at the present stage， and puts forward the corresponding countermeasures combined with the actual reconstruction project.

Keywords： substation; monitoring system; upgrading

引言

在現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)安全如此嚴(yán)峻的情勢(shì)下，目前大部分運(yùn)行的變電站監(jiān)控后臺(tái)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)使用的Windows 2008、Windows XP 及Windows 7操作系統(tǒng)不能滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行要求。而且監(jiān)控后臺(tái)是接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)安全生產(chǎn)I區(qū)，一旦被病毒感染并控制監(jiān)控系統(tǒng)，將直接危險(xiǎn)電力監(jiān)控系統(tǒng)的控制區(qū)，產(chǎn)生不可估量的危害。

1 變電站后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

變電站運(yùn)維人員在使用Windows系統(tǒng)的監(jiān)控后臺(tái)時(shí)因使用習(xí)慣不良而導(dǎo)致監(jiān)控后臺(tái)存在大量的病毒且部分文件被感染。網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)要求對(duì)監(jiān)控后臺(tái)主機(jī)進(jìn)行病毒查殺。但在實(shí)際執(zhí)行中，由于360殺毒軟件和賽門鐵克等殺毒軟件有時(shí)無法識(shí)別監(jiān)控系統(tǒng)文件，會(huì)誤將其定義為可疑文件，因此在殺毒過程中往往提示上千條病毒警告。若對(duì)每個(gè)病毒警告進(jìn)行詳細(xì)分析是不可能的。即使對(duì)監(jiān)控后臺(tái)重新安裝純潔版的Windows，在還原數(shù)據(jù)庫或者備份時(shí)，同樣將病毒帶到新系統(tǒng)。所以對(duì)于已感染的監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)，很難做到無可疑文件運(yùn)行。對(duì)此，根據(jù)《電力監(jiān)控系統(tǒng)Windows主機(jī)改造方案》，將有序?qū)ψ冸娬镜谋O(jiān)控后臺(tái)進(jìn)行改造升級(jí)工作。

2 監(jiān)控后臺(tái)改造升級(jí)方案

2.1 操作系統(tǒng)升級(jí)

目前大部分變電站監(jiān)控后臺(tái)使用的Windows XP操作系統(tǒng)已經(jīng)停產(chǎn)及相關(guān)補(bǔ)丁不再更新，而Unix操作系統(tǒng)則具有一定的不可預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)性。所以網(wǎng)公司《電力監(jiān)控系統(tǒng)Windows主機(jī)改造工作方案》中要求，將原變電站中監(jiān)控后臺(tái)中的Windows系統(tǒng)逐步更換成更安全的國(guó)產(chǎn)凝思Linux操作系統(tǒng)，并計(jì)劃于2020年底前完成。Linux操作系統(tǒng)是北京凝思科技有限公司自主研發(fā)并擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的操作系統(tǒng)，經(jīng)過國(guó)家安全測(cè)試滿足網(wǎng)絡(luò)安全要求。但為滿足等保測(cè)評(píng)的要求，在將監(jiān)控后臺(tái)操作系統(tǒng)更換為L(zhǎng)inux系統(tǒng)時(shí)需要?jiǎng)h除部分不必要的服務(wù)、關(guān)閉不需要的端口等多項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)安全整改要求。

2.2 新監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)功能簡(jiǎn)述

新變電站監(jiān)控系統(tǒng)采用先進(jìn)的分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫技術(shù)、跨平臺(tái)可視化技術(shù)、能全面支持IEC60870-5-103、IEC61850等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，開放系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)，強(qiáng)化了系統(tǒng)建模能力和應(yīng)用功能的模塊化程度，不僅能滿足常規(guī)變電站（未經(jīng)綜改的變電站）的運(yùn)行需求，亦可滿足智能變電站的技術(shù)要求。同時(shí)能通過中國(guó)電科院組織的新一代監(jiān)控系統(tǒng)的集中測(cè)試，具備數(shù)據(jù)辨識(shí)、狀態(tài)估計(jì)、多級(jí)智能告警、源端維護(hù)等多種變電站高級(jí)應(yīng)用功能。新變電站監(jiān)控系統(tǒng)跨多種軟硬件平臺(tái)，可伸縮性好、可裁減性強(qiáng)。IEC60870-5-103是目前大多數(shù)變電站主流的通信標(biāo)準(zhǔn)，而IEC61850是最新的變電站無縫通信標(biāo)準(zhǔn)，隨著IEC61850的推廣應(yīng)用，減少規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置的使用，減少工程人員建模的時(shí)間，提供工程效率。

3 監(jiān)控后臺(tái)升級(jí)關(guān)鍵問題及解決方案

變電站監(jiān)控后臺(tái)的升級(jí)，主要針對(duì)使用Windows操作系統(tǒng)或者工況不良的監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控后臺(tái)的升級(jí)包括了操作系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和硬件設(shè)備的同步升級(jí)更換。新系統(tǒng)需實(shí)際運(yùn)行一段時(shí)間后再評(píng)估其穩(wěn)定性，因此在監(jiān)控后臺(tái)升級(jí)過程中會(huì)存在新舊后臺(tái)同時(shí)使用的情況，用于兩套系統(tǒng)數(shù)據(jù)的對(duì)比以確定新系統(tǒng)的穩(wěn)定性。監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)升級(jí)改造的驗(yàn)收包括了人機(jī)界面和三遙「遙信、遙測(cè)、遙控（包括了遙調(diào)）」功能的驗(yàn)收，以往在綜自改造或者新站建設(shè)工程中對(duì)于三遙功能的驗(yàn)收均可通過實(shí)際傳動(dòng)來驗(yàn)證其正確性。而本次更新監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)工作，對(duì)于已在運(yùn)行的變電站則要求是在一次設(shè)備不停電的情況下進(jìn)行。并且工程人員和運(yùn)維人員對(duì)于本次升級(jí)使用的凝思Linux安全操作系統(tǒng)和最新的監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)陌生。因此，如何做好變電站監(jiān)控后臺(tái)升級(jí)改造和驗(yàn)收工作，對(duì)廠站自動(dòng)化驗(yàn)收人員極具挑戰(zhàn)性。

3.1 使用Excel的Vlookup 函數(shù)對(duì)比數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入導(dǎo)出正確性

新監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)具備可將舊系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫通過組態(tài)一鍵導(dǎo)入新系統(tǒng)的性能，新舊系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫無縫切換。但在實(shí)際測(cè)試中，會(huì)存在數(shù)據(jù)無法完整導(dǎo)出，出現(xiàn)缺少新建間隔信息、檔位遙控、描述轉(zhuǎn)換后存在變換、遙信取反特殊處理無導(dǎo)出等問題。而數(shù)據(jù)庫中的任一參數(shù)都可能影響三遙數(shù)據(jù)的正常上送或者顯示，對(duì)于龐大的數(shù)據(jù)庫，多層復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系，人工根本無法實(shí)現(xiàn)一一核對(duì)數(shù)據(jù)正確性。

對(duì)此，以南瑞科技NS2000系統(tǒng)更換為NS5000系統(tǒng)為例，提出了使用Excel表格中 Vlookup函數(shù)進(jìn)行新舊系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的對(duì)比。原理就是在舊系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)出基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，包括邏輯節(jié)點(diǎn)表、邏輯設(shè)備表、遙信表、遙控表、遙測(cè)表，并對(duì)立面的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的合并，查找替換。新系統(tǒng)導(dǎo)出measanalog、measpoint表格，根據(jù)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬯P(guān)系進(jìn)行整合處新的三遙表。通過新舊三遙表可以核對(duì)邏輯節(jié)點(diǎn)、邏輯節(jié)點(diǎn)號(hào)、遙控號(hào)、遙信號(hào)、遙測(cè)系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)的真確性。同時(shí)，導(dǎo)出的新舊系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，可以通過Excel中的高亮重復(fù)項(xiàng)功能，排查數(shù)據(jù)的唯一性。還可以通過對(duì)比新舊系統(tǒng)的采集數(shù)值的誤差，再次論證參數(shù)的正確性。

如在500kV XX站變電站監(jiān)控后臺(tái)升級(jí)中，監(jiān)控系統(tǒng)遙信數(shù)6031個(gè)、遙測(cè)數(shù)1993個(gè)、遙控?cái)?shù)225個(gè)，總數(shù)8249個(gè)，其中通過函數(shù)排查出375個(gè)不完整導(dǎo)出數(shù)據(jù)，不完整導(dǎo)出率為4.5%。根據(jù)Excel數(shù)據(jù)能反推結(jié)果，快速整改完成，完整率達(dá)100%。同時(shí)將新監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)存在的問題向相關(guān)的廠家研發(fā)部門反饋，要求對(duì)一鍵數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入功能進(jìn)行完善，切實(shí)做好新舊系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫無縫轉(zhuǎn)換功能的實(shí)現(xiàn)。

3.2 提前離線驗(yàn)收監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

工程人員一般提前使用調(diào)試專用筆記本安裝好并模擬新監(jiān)控系統(tǒng)。如南瑞科技廠家可以通過安裝虛擬機(jī)安裝NS5000系統(tǒng)，還原數(shù)據(jù)庫進(jìn)行編輯。南瑞繼保則可以使用win10操作系統(tǒng)的筆記本上安裝PCS9700的監(jiān)控系統(tǒng)，并且還原數(shù)據(jù)庫。因此，廠站端自動(dòng)化驗(yàn)收人員提前介入工程驗(yàn)收，根據(jù)工程人員提供的數(shù)據(jù)庫還原在專用調(diào)試筆記本上，以提前離線的方式核對(duì)數(shù)據(jù)庫和畫面關(guān)聯(lián)等性能的正確性。監(jiān)控后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)原件、熱點(diǎn)及畫面等都是工程人員手工關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，不可避免存在一定的人為錯(cuò)誤。因此，驗(yàn)收人員提前離線驗(yàn)收數(shù)據(jù)庫，可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫存在的錯(cuò)誤如圖形不規(guī)范、畫面關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤、四遙點(diǎn)表錯(cuò)誤、關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置有誤等問題，及時(shí)反饋給工程人員并要求整改。通過提前離線的驗(yàn)收，可有效處理監(jiān)控后臺(tái)畫圖和數(shù)據(jù)庫問題，縮短現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收時(shí)間，提高驗(yàn)收效率，但為了確保正確性要注意需要現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收時(shí)要再次確認(rèn)。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)三遙驗(yàn)收

3.3.1 遙測(cè)、遙信驗(yàn)收

在新的監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)接入變電站網(wǎng)絡(luò)之后，可以使用抽檢的方式核對(duì)后臺(tái)畫面是否關(guān)聯(lián)正常，以及實(shí)時(shí)遙信和遙測(cè)數(shù)據(jù)是否與舊系統(tǒng)或者現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行一致，尤其應(yīng)該關(guān)注合并遙信、取反遙信、經(jīng)轉(zhuǎn)換描述遙信等經(jīng)特殊處理的遙信點(diǎn)。

同時(shí)，新的監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)與站內(nèi)獨(dú)立五防使用網(wǎng)絡(luò)通信方式，因此還要驗(yàn)收相關(guān)遙信轉(zhuǎn)發(fā)表。一般采用人工置數(shù)的方式逐一核對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)表的正確性，同時(shí)注意要滿足調(diào)控一體化的要求，部分刀閘的遙控屬性需要增加監(jiān)控后臺(tái)遙控屬性。

3.3.2 遙控驗(yàn)收

在一次設(shè)備不停電的情況下進(jìn)行遙控驗(yàn)收，有可能會(huì)存在誤控運(yùn)行設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。在進(jìn)行遙控驗(yàn)收時(shí)一般認(rèn)為采用的將全站測(cè)控裝置的遠(yuǎn)方/就地切換把手切換至就地位置的安全措施，但這僅適用于如南瑞科技NSD500測(cè)控，并且刀閘不具備遙控功能的變電站。因?yàn)槟先鹂萍糔SD500測(cè)控裝置的遠(yuǎn)方就地切換把手，僅僅是串接在開關(guān)遙控回路的一對(duì)接點(diǎn)，對(duì)防止刀閘誤遙控不起作用，不能完全保證避免誤遙控風(fēng)險(xiǎn)。再如南瑞繼保的測(cè)控裝置RCS9700和PCS9700測(cè)控需要切換至遠(yuǎn)方位置才能查看遙控報(bào)文。因此，為了保證驗(yàn)收時(shí)的安全性，最有效的安全措施是退出全站遙控出口壓板，包括開關(guān)、刀閘、主變檔位、主變中性點(diǎn)刀閘等遙控出口壓板，只進(jìn)行遙控預(yù)置以確保點(diǎn)表數(shù)據(jù)庫的正確性。

另外，對(duì)于一些特別舊的保護(hù)測(cè)控一體的裝置需要根據(jù)裝置性能和遙控回路原理圖進(jìn)行試驗(yàn)。如南瑞科技NSR-612R_BH保護(hù)測(cè)控裝置，需要遙控出口才能看到報(bào)文。驗(yàn)收步驟如下：（1）遠(yuǎn)方/就地切換把手切換至就地位置，核對(duì)間隔無誤;（2）取反開關(guān)位置信號(hào)，再進(jìn)行遙控預(yù)置，返校成功并出口;（3）查看裝置遙控出口報(bào)文的正確性。

再如南瑞繼保RCS9611A系列無法看遙控預(yù)置報(bào)文和無遙控出口壓板的裝置，可以通過如下步驟驗(yàn)收：（1）遠(yuǎn)方/就地切換把手切換至遠(yuǎn)方位置，核對(duì)間隔無誤;（2）取反開關(guān)位置信號(hào)，再進(jìn)行遙控預(yù)置，后臺(tái)顯示預(yù)置成功;（3）拔裝置通信線再預(yù)置，后臺(tái)顯示預(yù)置不成功。

4 結(jié)束語

變電站監(jiān)控后臺(tái)升級(jí)改造工程，不僅是系統(tǒng)的升級(jí)，驗(yàn)收方法也由原來的停電綜自改造驗(yàn)收方式更換為不停電更換驗(yàn)收，給工程人員和驗(yàn)收人員帶來新的挑戰(zhàn)。筆者提出離線提前驗(yàn)收的方式，并通過Vlookup函數(shù)確保數(shù)據(jù)庫無縫轉(zhuǎn)換，并總結(jié)和分享現(xiàn)場(chǎng)遙控預(yù)置驗(yàn)證的方法以及安全注意事項(xiàng)，確保不停電驗(yàn)收的正確性和安全性。不僅提升了驗(yàn)收的效率，也提升了驗(yàn)收人員的技能水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧先友，等.500kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造[J].電力安全技術(shù)，2010（4）：42-44.

[2]羅京偉.110kV變電站的監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2015（11）：124-125.

[3]李達(dá).變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].東北大學(xué)，2009.