淺析智能變電站二次安全防護系統(tǒng)設(shè)計

摘要：隨著人民生活水平的不斷提高，人們對電力資源的需求也越來越大。近年來我國加大了對智能變電站建設(shè)的投入，二次安全防護系統(tǒng)作為保障智能變電站正常運行的重要基礎(chǔ)，成為各電力單位重點研究的內(nèi)容。現(xiàn)根據(jù)智能變電站安全防護要求，介紹了智能變電站二次安全防護系統(tǒng)的設(shè)計要點，包括整體框架設(shè)計、系統(tǒng)邏輯設(shè)計、相關(guān)構(gòu)件設(shè)計，闡述了智能變電站二次安全防護系統(tǒng)的應(yīng)用情況，供相關(guān)設(shè)計人員參考。

關(guān)鍵詞：智能變電站;二次安全防護系統(tǒng);框架設(shè)計;邏輯設(shè)計

0 引言

電力二次系統(tǒng)的可靠運行能夠保障智能變電站的運行安全，尤其針對黑客、網(wǎng)絡(luò)惡意攻擊、病毒等能夠進行及時防護，避免電力系統(tǒng)失控，同時還能防止變電站一次系統(tǒng)發(fā)生事故。對于智能變電站而言，其安全防護的重點是對變電站系統(tǒng)邊界的防護，以實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)部的安全控制，進而保障電力系統(tǒng)的運行安全性與穩(wěn)定性。

1 智能變電站安全防護要求

1.1? ? 安全區(qū)域劃分

智能變電站二次系統(tǒng)安全防護系統(tǒng)的主要組成包括繼電保護裝置、安全自動裝置、安全自動化系統(tǒng)裝置、電能量采集裝置以及故障錄波裝置。

根據(jù)相關(guān)業(yè)務(wù)情況，可以劃分智能變電站二次系統(tǒng)安全區(qū)域，具體分為實時控制區(qū)域、非實時控制生產(chǎn)區(qū)域以及生產(chǎn)管理區(qū)域。不同安全區(qū)域?qū)τ诎踩雷o的需求各不相同，在設(shè)計其安全防護系統(tǒng)時可以設(shè)計不同的防護等級。其中，實時控制區(qū)域的安全等級最高，安全等級最低的是生產(chǎn)管理區(qū)域。

1.2? ? 安全防護

變電站二次系統(tǒng)能夠控制生產(chǎn)區(qū)及其在線運行的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，具有交換數(shù)據(jù)多、計算關(guān)系復(fù)雜等特點。在智能變電站二次系統(tǒng)中，一般使用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)對不同的控制區(qū)進行連接，其中實時子網(wǎng)能夠與實時控制區(qū)相連，而非實時子網(wǎng)則與非控制生產(chǎn)區(qū)相連。此時，設(shè)計人員應(yīng)該設(shè)計安裝加密網(wǎng)關(guān)設(shè)備，增設(shè)雙向身份驗證功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密處理，進而保障系統(tǒng)應(yīng)用層與傳輸層的數(shù)據(jù)安全。

2 智能變電站二次安全防護系統(tǒng)設(shè)計

2.1? ? 整體框架設(shè)計

對智能變電站二次安全防護系統(tǒng)來說，最重要的是整體框架設(shè)計，只有保證整體框架設(shè)計合理，才能夠保障整個安全防護系統(tǒng)的運行質(zhì)量。根據(jù)以上對于二次安全防護系統(tǒng)的分析，制定的整體框架如圖1所示。

從圖1可知，安全區(qū)I能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)的提取與分析，進而提高系統(tǒng)運行的有效性;控制區(qū)的交換機能夠起到信息傳輸作用，將相關(guān)指令發(fā)布出去。安全區(qū)II負(fù)責(zé)處理非即時信號，自身并不具備其他設(shè)備功能，與安全區(qū)I聯(lián)系密切，能夠完整記錄系統(tǒng)運行的故障波形，進而完成電能采集工作。安全區(qū)III主要起到電力系統(tǒng)管理作用，其本身并不具備控制功能。在電力系統(tǒng)運行過程中，這些區(qū)域能夠起到信息傳遞及展示的作用，進而完成數(shù)據(jù)信息的記錄與調(diào)度[1]。

2.2? ? 系統(tǒng)邏輯設(shè)計

在系統(tǒng)實際設(shè)計過程中，因為安全區(qū)I與安全區(qū)II之間的數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系較為密切，因此，設(shè)計人員將這兩個區(qū)域作為控制大區(qū)開展設(shè)計工作，設(shè)計人員應(yīng)該嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)定設(shè)計其專用的防火墻，充分考慮整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特點，防止系統(tǒng)與系統(tǒng)之間出現(xiàn)信息干擾的問題。對于二次系統(tǒng)安全防護系統(tǒng)設(shè)計來說，其最為核心的設(shè)計原則就是防止外界網(wǎng)絡(luò)信號對系統(tǒng)內(nèi)部運行造成影響，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的有效防護，提高電力系統(tǒng)運行的安全性。

2.3? ? 相關(guān)構(gòu)件設(shè)計

在設(shè)計系統(tǒng)相關(guān)構(gòu)件時，設(shè)計人員應(yīng)該重視對監(jiān)控設(shè)備以及防護設(shè)備的設(shè)計。除此之外，二次系統(tǒng)的安全防護系統(tǒng)在運行過程中還會對控制中樞產(chǎn)生作用，實現(xiàn)對不同種類信號的高效處理，對相應(yīng)的電氣設(shè)備發(fā)出控制指令。對于構(gòu)件設(shè)計工作，首先要完成對控制中樞的設(shè)計，該系統(tǒng)中會出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)流，因此，筆者建議使用計算機智能設(shè)備完成控制工作，實現(xiàn)對大量數(shù)據(jù)的智能化處理。其次要完成通信設(shè)備的裝設(shè)，目前電力系統(tǒng)中運用較為廣泛的是有線+無線綜合應(yīng)用的通信方式，適用于有線及無線系統(tǒng)。對于有線系統(tǒng)來說，系統(tǒng)通過光纖通信設(shè)備以及線纜，獲取不同種類的信息，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦袠?，使其發(fā)出正確的指令。對于無線通信來說，設(shè)計人員需要對網(wǎng)關(guān)設(shè)備間距進行合理設(shè)計，同時在端口處增加防護措施，保障系統(tǒng)安全性，防止出現(xiàn)病毒、黑客等入侵的情況[2]。

3 智能變電站二次安全防護系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1? ? 業(yè)務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用

業(yè)務(wù)系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)對電力系統(tǒng)不同運行軟件的監(jiān)測，同時開展電能的分析與采集工作，并將這些信息提供給設(shè)計人員，設(shè)計人員通過以上信息判斷電力系統(tǒng)的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)并解決系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的故障。根據(jù)上文對智能變電站控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析可知，智能變電站二次安全防護系統(tǒng)的主要功能是對電網(wǎng)進行控制與操作，根據(jù)系統(tǒng)運行狀態(tài)及時調(diào)整變電站的配置。除此之外，設(shè)計人員還應(yīng)該在系統(tǒng)中增設(shè)電壓互感器與電流互感器，實時監(jiān)控電力系統(tǒng)運行過程中的電能情況，并及時將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)较到y(tǒng)中，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的有效控制，提高系統(tǒng)運行質(zhì)量。其中，智能終端的主要功能是對信號進行合理配置，提高整個系統(tǒng)的運行配合度[3]。

3.2? ? 安全系統(tǒng)的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)的安全系統(tǒng)應(yīng)用過程中，設(shè)計人員還應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的整體框架以及邏輯關(guān)系完善不同設(shè)施的配置;應(yīng)該在兩個安全區(qū)中間增設(shè)橫向防火墻，并保證防火墻與系統(tǒng)適配，才能夠發(fā)揮出安全系統(tǒng)的有效功能。此外，設(shè)計人員還應(yīng)該在兩個獨立的安全區(qū)中增加設(shè)置縱向防火墻以及加密認(rèn)證網(wǎng)關(guān)，當(dāng)工作人員需要開展電力調(diào)度工作時，首先需要進行身份認(rèn)證，只有當(dāng)系統(tǒng)確認(rèn)身份信息無誤后，才會允許工作人員進行操作。一旦系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)身份信息錯誤，電力系統(tǒng)的二次防護系統(tǒng)就會發(fā)出告警信號，并再次對工作人員的身份進行檢查，能夠有效保證整個電力系統(tǒng)的運行安全。設(shè)計人員還應(yīng)該在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)置路由器，方便調(diào)度人員對移動設(shè)備的使用，同時還能及時對電力系統(tǒng)故障做出反應(yīng)[4]。

4 結(jié)語

綜上所述，智能變電站二次安全防護系統(tǒng)是保障智能變電站正常運行的重要基礎(chǔ)，設(shè)計人員應(yīng)該掌握安全防護系統(tǒng)設(shè)計的原則與要點，完成系統(tǒng)的框架設(shè)計、邏輯設(shè)計以及相關(guān)構(gòu)件設(shè)計，進而保障電力系統(tǒng)的安全運行。

[參考文獻]

[1] 梁偉清.智能變電站二次安全防護系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J].通信電源技術(shù)，2019，36（8）：30-31.

[2] 姬慧.智能變電站二次安全防護系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用[J].中國科技投資，2018（34）：79.

[3] 曾振環(huán).變電站二次安全防護系統(tǒng)設(shè)計研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2018，37（9）：98-100.

[4] 李濤，楊桂丹.智能變電站二次安全防護系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用研究[J].電氣應(yīng)用，2013，32（1）：26-29.

收稿日期：2020-07-01

作者簡介：崔麗麗（1982—），女，遼寧義縣人，工程師，研究方向：智能變電站二次系統(tǒng)。