變電站自動化系統(tǒng)綜合監(jiān)管技術(shù)分析

梁 波

（廣西電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心，南寧 530022）

變電站自動化系統(tǒng)綜合監(jiān)管技術(shù)分析

梁 波

（廣西電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心，南寧 530022）

為了順應(yīng)時代發(fā)展的潮流，電力企業(yè)在不斷進(jìn)行體制改革的過程中，也必須要加大技術(shù)層面的投資力度，實現(xiàn)變電站系統(tǒng)的自動化、智能化管理。文中結(jié)合廣西電網(wǎng)變電站自動化系統(tǒng)綜合監(jiān)管系統(tǒng)的試點項目，對變電站自動化系統(tǒng)綜合監(jiān)管的相應(yīng)技術(shù)規(guī)范、工程實施要點進(jìn)行了全面的分析研究，旨在總結(jié)其中先進(jìn)的工作經(jīng)驗，為鋪開變電站自動化系統(tǒng)綜合監(jiān)管系統(tǒng)廣泛應(yīng)用提供經(jīng)驗，推動變電站二次系統(tǒng)的發(fā)展。

變電站；自動化系統(tǒng)；系統(tǒng)監(jiān)管；技術(shù)規(guī)范

隨著隨著社會經(jīng)濟(jì)以及各項相關(guān)事業(yè)的不斷發(fā)展，電力已經(jīng)成為人們生活中不可取代的重要資源，為了能夠為人們的生活及生產(chǎn)提供穩(wěn)定充足的電力資源，有必要在社會科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的新時期，不斷提升電網(wǎng)一體化運行管理水平，提高變電站電力二次系統(tǒng)及設(shè)備的監(jiān)測及維護(hù)效率。因此，文中以實際的工程經(jīng)驗為例，總結(jié)了變電站綜合監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)規(guī)范、工程實施經(jīng)驗，希望能夠在提升變電站二次系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展。

1 變電站自動化綜合監(jiān)管系統(tǒng)介紹

變電站自動化綜合監(jiān)管系統(tǒng)是指通過綜合利用現(xiàn)代化電子計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)、信息處理技術(shù)實現(xiàn)對繼電保護(hù)、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠(yuǎn)動裝置等變電站二次設(shè)備的功能進(jìn)行重新的優(yōu)化組合，通過先進(jìn)的智能化技術(shù)實現(xiàn)對所有功能的重新優(yōu)化設(shè)計，以此達(dá)到對全部的變電站設(shè)備在運行過程中的具體情況進(jìn)行全面的監(jiān)視和測量。簡單來說，變電站自動化綜合監(jiān)管系統(tǒng)也就是對電力二次設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行實時采集、上送及分析處理并通過監(jiān)控平臺進(jìn)行動態(tài)展示，以方便運維人員監(jiān)管變電站二次系統(tǒng)運行情況的信息系統(tǒng)。

變電站自動化綜合監(jiān)管系統(tǒng)的建設(shè)要滿足以下原則:①標(biāo)準(zhǔn)化原則，系統(tǒng)中的全部相關(guān)設(shè)備需要采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型及通信規(guī)范；②擴(kuò)展性原則，靈活支持設(shè)備信息模型及業(yè)務(wù)功能擴(kuò)展；③獨立性原則，被監(jiān)管的變電站二次系統(tǒng)需要主動的向運行監(jiān)管系統(tǒng)進(jìn)行信息的報道和傳送，但當(dāng)監(jiān)管系統(tǒng)運行狀況不佳或是停運時不應(yīng)對被監(jiān)管系統(tǒng)的運行產(chǎn)生影響；④通用性原則，兼容103規(guī)約變電站和數(shù)字化變電站，兼容不同的生產(chǎn)廠商產(chǎn)品；⑤適應(yīng)性原則，無需對被監(jiān)管系統(tǒng)進(jìn)行改造即可實現(xiàn)基礎(chǔ)監(jiān)管功能；⑥安全性原則，必須滿足電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)的相關(guān)要求，不降低現(xiàn)有安全防護(hù)強度；⑦完善的源端維護(hù)功能，站端維護(hù)圖形及模型，多級主站系統(tǒng)共享。

2 變電站自動化綜合監(jiān)管系統(tǒng)的優(yōu)越性能

變電站自動化綜合監(jiān)管系統(tǒng)的全面應(yīng)用具有以下方面的突出作用:①該系統(tǒng)的應(yīng)用可以實現(xiàn)對變電站二次設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)視，且可以超遠(yuǎn)距離的限制，即使距離較遠(yuǎn)，其信息也同樣準(zhǔn)確適用；②利用該項設(shè)備可以實現(xiàn)對二次設(shè)備基礎(chǔ)運行數(shù)據(jù)的在線集采和綜合統(tǒng)計，方便工作人員對其工作狀態(tài)進(jìn)行分析和管理，同時也可以對不同階段電力系統(tǒng)的整體電力狀況進(jìn)行分析，為今后的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)指導(dǎo)；③該項系統(tǒng)的運行可以提供便捷的站內(nèi)系統(tǒng)問題輔助分析及異常處理手段，提高電力企業(yè)設(shè)備運行及管理的工作效率。

3 建設(shè)變電站自動化綜合監(jiān)管系統(tǒng)的具體技術(shù)規(guī)范

想要建立完善合理的變電站自動化綜合監(jiān)管系統(tǒng)，就要明確系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)規(guī)范及系統(tǒng)的基本運行功能，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的技術(shù)調(diào)節(jié)和規(guī)范管理。筆者通過總結(jié)相關(guān)技術(shù)規(guī)范經(jīng)驗，提出如下建議。

1）相關(guān)工作人員在進(jìn)行變電站自動化綜合監(jiān)管系統(tǒng)的過程中，一定要注意對相關(guān)的技術(shù)功能規(guī)范進(jìn)行分析和研究，并嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范進(jìn)行操作執(zhí)行。比如在進(jìn)行中國南方電網(wǎng)的相應(yīng)系統(tǒng)建設(shè)的過程中，相關(guān)技術(shù)管理人員全面的分析并規(guī)定了南方電網(wǎng)范圍內(nèi)變電站自動化綜合監(jiān)管在功能、架構(gòu)、部署、接口、性能等方面的技術(shù)要求。確定技術(shù)規(guī)范適用于網(wǎng)、省、地（縣、配）各級二次設(shè)備運維管理系統(tǒng)站端綜合監(jiān)管系統(tǒng)的規(guī)劃、建設(shè)、運行、升級工作。主要的技術(shù)規(guī)范參考包括GB/T 7261《繼電保護(hù)和安全自動裝置基本試驗方法》、DL/T 769《電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)導(dǎo)則》、DL/T 860《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》、DL/T 873《微機(jī)型發(fā)電機(jī)變壓器組動態(tài)記錄裝置技術(shù)條件》、國家發(fā)展和改革委員會第14號令《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》等。

圖1 變電站自動化綜合監(jiān)管系統(tǒng)架構(gòu)

2）變電站自動化綜合監(jiān)管系統(tǒng)的建設(shè)需要其中的不同系統(tǒng)功能進(jìn)行組合和配合，這就需要相關(guān)技術(shù)人員全面分析該系統(tǒng)的基本功能，并按照具體的功能完成系統(tǒng)構(gòu)件的配置。為了實現(xiàn)信息監(jiān)管與分析的具體功能，需要對系統(tǒng)裝置進(jìn)行合理的安排和設(shè)置，既可以采用一體化裝置，也可以采用多個物理設(shè)備實現(xiàn)功能。目前，變電站的自動化監(jiān)管系統(tǒng)主要可以分為以下5個功能。

（1）資源監(jiān)視。其主要功能在于獲取變電站自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。實時監(jiān)視站內(nèi)二次設(shè)備運行狀態(tài)，具體的監(jiān)控范圍包括但不限于設(shè)備屬性、端口通信狀態(tài)及資源使用率等。

（2）狀態(tài)告警。主要是指對變電站二次設(shè)備非正常運行狀態(tài)進(jìn)行告警，具體包括但不限于設(shè)備異常、資源不足及業(yè)務(wù)行為異常。

（3）報文記錄。主要功能用于記錄站內(nèi)及出站通信報文，具體包括但不限于DL/T 860、IEC 103、 IEC 104規(guī)約報文及對時報文。

（4）報文分析。該項功能主要是用于分析報文規(guī)約合法性，設(shè)備通信鏈路合法性，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)正確性，設(shè)備接入合法性。

（5）遠(yuǎn)程維護(hù)。主要用以支持遠(yuǎn)方登錄變電站自動化綜合監(jiān)管系統(tǒng)的遠(yuǎn)程維護(hù)工作站，實現(xiàn)對二次設(shè)備的管理維護(hù)。

3）變電站綜合自動化監(jiān)管系統(tǒng)的建設(shè)與完善需要遵從相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，以避免出現(xiàn)設(shè)備或是系統(tǒng)的安裝或是運營失誤，影響系統(tǒng)功能。具體技術(shù)要求如下:

（1）運維網(wǎng)關(guān)機(jī)，該項工作主要包括3個基本環(huán)節(jié)。首先是需要完成數(shù)據(jù)建模工作，為此站端應(yīng)通過二次運維配置工具，實現(xiàn)二次運維系統(tǒng)模型的創(chuàng)建和維護(hù)。該配置工具要求具備以下功能:創(chuàng)建變電站二次運維模型，包括測控、保護(hù)、后臺、遠(yuǎn)動、保信、交換機(jī)、防火墻等設(shè)備的模型；修改二次運維模型，包括增加、修改和刪除功能；導(dǎo)出CIM模型文件，導(dǎo)出CID或SCD文件；繪制二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖；導(dǎo)出拓?fù)潢P(guān)系文件和SVG圖形文件。其次是數(shù)據(jù)采集，該項工作主要保羅設(shè)備狀態(tài)直采、報文數(shù)據(jù)采集存儲、后臺轉(zhuǎn)發(fā)采集。再次是進(jìn)行數(shù)據(jù)分析工作，主要包括規(guī)約分析、合法性分析、通信行為分析。在此過程中需要實時監(jiān)控站內(nèi)通信的狀態(tài)，監(jiān)視GOOSE、MMS、IEC 103、IEC 104鏈路的通信狀態(tài)，具體包括通信鏈路狀態(tài)、存在通信行為的設(shè)備信息等。最后是進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳工作，該項工作需要模型文件（CIM、SCD）、圖形（SVG、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湮募?、實時數(shù)據(jù)、歷史報文（pcap文件），這幾個環(huán)節(jié)共同完成。

圖2 110kV越秀站遠(yuǎn)程維護(hù)示意圖

（2）為保證信息傳遞的準(zhǔn)確性，防止發(fā)生意外的系統(tǒng)數(shù)據(jù)泄露的問題，需要安裝遠(yuǎn)程維護(hù)加密裝置。該裝置的主要技術(shù)規(guī)范包括3方面:①進(jìn)行通道管控，這個過程中需要集成受控網(wǎng)路開關(guān)同時接收測控控制命令；并且需要提供受控網(wǎng)路的開、合輸入接點，通斷狀態(tài)的輸出接點。②此外，該系統(tǒng)裝置需要保持在物理離線狀態(tài)之下；需要完成安全通信，為此在遠(yuǎn)程維護(hù)加密裝置的功能、算法及協(xié)議中，需要全面的遵循《電力系統(tǒng)專用縱向加密認(rèn)證裝置技術(shù)規(guī)范》和《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)要求》中的相關(guān)內(nèi)容的規(guī)范；遠(yuǎn)程維護(hù)加密裝置采用IPSec的ESP方式加密封裝，內(nèi)核采用ESP協(xié)議號50，采用協(xié)商的會話密鑰進(jìn)行加密通信。對稱加密算法采用電力專用算法 SSF09，密鑰交換協(xié)議采用《電力系統(tǒng)專用縱向加密認(rèn)證裝置技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的協(xié)商協(xié)議；③需要全面的完成安全防護(hù)，這需要加密裝置應(yīng)對外網(wǎng)口進(jìn)出的數(shù)據(jù)報文進(jìn)行過濾處理，分別在數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層進(jìn)行，對不符合預(yù)定策略、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的報文一律丟棄。

（3）進(jìn)行完善的站內(nèi)維護(hù)工作。為此，電力企業(yè)有必要建立人員、技術(shù)完備的系統(tǒng)維護(hù)工作站。為保障工作的順利進(jìn)行，維護(hù)工作站需要滿足以下功能:①保證信息的實時傳輸，需要支持遠(yuǎn)方登錄并同時具備完善的變電站二次設(shè)備監(jiān)控維護(hù)功能；②工作站需要具備記錄遠(yuǎn)方登錄信息功能，以此保證信息的安全性，確保系統(tǒng)內(nèi)的各個部分都能夠順利的完成其對應(yīng)的功能。

遠(yuǎn)程維護(hù)加密裝置部署在站端，與主站端加密裝置相連，處于物理離線狀態(tài)。主站EMS系統(tǒng)經(jīng)原安全通道下發(fā)命令至站端遠(yuǎn)動機(jī)，遠(yuǎn)動機(jī)發(fā)信號觸發(fā)遠(yuǎn)程維護(hù)加密裝置接通網(wǎng)路，遠(yuǎn)程維護(hù)加密裝置與主站的加密裝置建立安全通信隧道。

安全通信隧道建立完成后，主站遠(yuǎn)程維護(hù)工作站即可開展遠(yuǎn)程維護(hù)工作。維護(hù)操作完成，主站下發(fā)命令斷開遠(yuǎn)程維護(hù)加密裝置的連接，遠(yuǎn)程維護(hù)加密裝置恢復(fù)至物理斷開狀態(tài)，遠(yuǎn)程維護(hù)操作完成。改變了維護(hù)人員修改數(shù)據(jù)庫需要下到站端才能修改的歷史，減輕維護(hù)人員工作強度。

4 結(jié)論

綜上所述，文中結(jié)合具體的變電站自動化綜合監(jiān)管系統(tǒng)工作建設(shè)經(jīng)驗，對變電站自動化綜合監(jiān)管系統(tǒng)的基本工作原理和特點進(jìn)行了分析，并深入探討了相應(yīng)的技術(shù)管理規(guī)范，以期與同行工作人員共同交流探討，推動我國電力企業(yè)二次系統(tǒng)智能化發(fā)展。

［1］楊力.變電站綜合自動化系統(tǒng)分析［J］.科技與企業(yè)，2012（3）：81-81，83.

［2］任麗紅.變電站綜合自動化系統(tǒng)干擾問題分析及解決措施［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（11）：120-120.

梁 波（1981-），男，廣西壯族自治區(qū)南寧市人，本科，工程師，主要從事變電站自動化管理工作。