智能化变电站 浅谈网络技术在智能化变电站的应用

　　摘 要:智能变电站是电力供应网络的核心节点,智能化的应用已经在变电站建设与改造中广泛应用。而计算机网络是实现变电站智能化、智能化的基础,如何完成智能化变电站中计算机网络的合理应用和正常运行的安全维护,是智能化变电站大范围应用的核心问题之一。
　　关键词:智能化变电站 计算机网络应用维护
　　中图分类号:TM63 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(c)-0143-01
　　由于网络安全的原因,无人值班变电站的调度自动化系统常会引起各种问题,例如,开关误动、拒动、保护定值整定参数的错误更改、自动化信息紊乱,等。这些问题将会严重威胁电网和变电站的安全运行,甚至引发灾难性的事故。目前,国家加大电力数据专用网建设的进程,尤其在调度自动化系统和智能变电站综合自动化网络化领域,因此,变电站计算机网络安全问题变得尤为重要。
　　智能变电站的计算机网络安全包括硬件设备的安全、软件系统的稳定运行、口令密钥的保管,以及重要的电力运行信息和系统配置信息不因偶然的或恶意的原因而遭到破坏、更改和泄露。在规划、设计变电站计算机网络时,如何实现数字变电站自动化系统的功能及其运行的可靠性是着重关注的问题,而网络安全问题常被忽视。
　　1 变电站智能化系统的特征
　　变电站一次设备的智能化:一次设备中采用光电和微处理器技术设计受控制和监测的操作驱动与信号回路,采用先进的计算机监控系统,统一站内通信规约,以光纤取代控制光缆,以光电数字信号取代强电模拟信号。
　　二次设备的网络化:基于模块化和标准化的微处理技术设计制造二次设备,包括测量控制设备、继电保护设备、远程控制设备、防误/闭锁设备、电压无功控制设备、故障录波设备和在线状态检测设备。高速的网络通信模式连接各种二次设备,消除I/O现成接口中功能重复的部分,以网络通信实现各种设备之间和远程控制端之间的资源、数据共享,以逻辑功能模块代替常规的功能装置。
　　运行管理系统智能化:变电站自动控制的智能化系统要记录电力供应生产运行的数据和状态,并实现资料的无纸化和智能化;实现变电站在运行过程中故障分析报告的及时提交,并对故障原因进行分析,提出处理方法;能够自动发送设备检修的报告。
　　2 智能化变电站系统对网络的要求
　　在逻辑结构上,变电站智能化系统分为三个层次:变电站层、间隔层和过程层。变电站是一间隔层一过程层的结构分层,在这样结构的变电站内需要传输数据。变电站层的内部通信,在变电站层不同设备之间存在信息流,各种数据流在不同的运行方式下有不同的传输响应速度和优先级的要求。
　　2.1 功能要求
　　在智能化变电站中,计算机网络主要负责实时切换系统内部各部分以及与其他系统的数据信息。在变电站智能化系统中,构建稳定、高效、即时、可靠的计算机网络通信体系是变电站综合自动化通信的关键节点之一。数据通信网络是变电站智能化系统的关键技术成为一致的共识。网络的基本功能是变电站内智能电子设备之间的连接,因此,网络对各种接口需要网络接口的支持。在变电站无人值守和数据信息量增加的发展中,要求网络对事件、操作、电量、录波和故障等数据信息的传输和存储满足承载的空间和速度。在无人值守变电站中,网络必须完成电压自动调节和对时等功能,以保证电压运行的质量。在智能化变电站系统的维护和运行中也有自诊、远程控制、自我恢复等功能的要求。
　　2.2 性能要求
　　智能化变电站对网络的性能要求,以可靠性、开放性和实时性为主要表现。
　　可靠性:由于变电站是电力网络的核心节点之一,其系统工作必须具备连续性,变电站网络的可靠性能是最重要的要求。在智能化变电站系统中,数字、图像等多媒体信息技术广泛应用,系统对于网络通信的依赖性增强,可靠性的要求也更为重要。
　　开放性:变电站智能化系统是电力调度智能化内部的子系统之一,在满足站内智能电子设备的接口和扩展要求的同时,还必须与电力调度智能化的总体设计相适应,接口必须满足国际标准的要求,使用国际标准的通信协议,以满足系统集成的要求。
　　实时性:远程命令、信号保护、数据测控等功能决定了传输过程所具有的即时特点。在正常工作时,变电站内的数据流较小;故障发生时,需要数据大量即时传输,此时需要快速的传输速度。变电站网络的理想化运行,必须确保其功能和性能要求。在网络上,多个处理器协调才能完成采集信息、保护算法和形成控制命,所以,我们面临急需解决的问题便是确保各个处理器同步采样和命令输出保持在高速状态。要想解决这一问题,关键在于网络环境的满足,即使网络通信提速和通信协议符合规定要求。现场总线的设计方法是一种常规的方式,它已经不能满足变电站智能化系统所需要的速度要求,因为大部分智能化变电站的通信网络。由于标准化的数字控制技术发展、OSI七层协议的固化和高速接口芯片等技术和产品的出现,为变电站智能化的开发提供了物理层面的技术支持。
　　3 变电站智能化系统的安全问题
　　传统的变电站控制系统都是厂家生产的独立系统,包括SCADA,对于安全性要求较低。开放和标准的网络通信技术是变电站综合系统智能化的基础。在开放的网络环境中,通过广域网环境下开发的应用软件远程控制、监测和诊断,导致智能化系统在计算机环境下有更高的安全性要求。为了满足要求,电力系统要可靠、安全和稳定。
　　厂站与调度主站、生产主站、监控主站等系统主站系统间的通信技术安全凸显,智能变电站与上级主系统间的安全问题也显的尤为重要。
　　目前,变电站内已通过安全分区,横向隔离、纵向加密等措施来保障监控系统与主站系统的安全。在安全Ⅰ区中,监控主机采集电网运行和设备工况等实时数据,经过分析和处理后进行统一展示,并将数据存入数据服务器。Ⅰ区数据通信网关机通过直采直送的方式实现与调度(调控)中心的实时数据传输,并提供运行数据浏览服务;在安全Ⅱ区中,综合应用服务器与输变电设备状态监测和辅助设备进行通信,采集电源、计量、消防、安防、环境监测等信息,经过分析和处理后进行可视化展示,并将数据存入数据服务器。Ⅱ区数据通信网关机通过防火墙从数据服务器获取Ⅱ区数据和模型等信息,与调度(调控)中心进行信息交互,提供信息查询和远程浏览服务;综合应用服务器通过正反向隔离装置向Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机发布信息,并由Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机传输给其他主站系统。
　　4 结语
　　以前,研究人员多考虑如何实现电站自动化系统的功能及其运行的可靠性,而网络的安全问题未得到重视。如今,国家高度重视智能化变电站建设并加快其发展步伐,变电站计算机网络安全问题普遍受到关注。在这个网络技术快速发展的时代,保证电网完全稳定的运行是一项任重而道远的任务。