基于GSP的變電站監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)

李運(yùn)華 焦萍 樊宏偉 聞?dòng)聒P 車雨霞 楊振宇

【摘 ?要】當(dāng)前，隨著智能變電站新技術(shù)的應(yīng)用，變電站自動(dòng)化技術(shù)復(fù)雜度越來(lái)越高，對(duì)變電站監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維應(yīng)用提出了更高的要求。變電站運(yùn)維具有點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)，目前變電站建設(shè)已為無(wú)人值守模式，傳統(tǒng)以現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)為主的運(yùn)維模式已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前智能電網(wǎng)的發(fā)展需要，亟需研究新的運(yùn)維技術(shù)改變當(dāng)前運(yùn)維模式。

【關(guān)鍵詞】遠(yuǎn)程運(yùn)維;智能變電站;監(jiān)控系統(tǒng)

引言

當(dāng)變電站自動(dòng)化設(shè)備出現(xiàn)異常問(wèn)題時(shí)，就代表變電站的整個(gè)運(yùn)行流程存在缺失，這對(duì)供配電工作有著不利影響，因此當(dāng)出現(xiàn)異常問(wèn)題時(shí)，電力單位應(yīng)當(dāng)在第一時(shí)間來(lái)進(jìn)行處理，但是現(xiàn)代變電站分布廣泛，導(dǎo)致人力無(wú)法在同一時(shí)間內(nèi)對(duì)變電站狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，也就代表無(wú)法在第一時(shí)間處理異常。而通過(guò)遠(yuǎn)程集中運(yùn)維系統(tǒng)，就能夠?qū)崿F(xiàn)同一時(shí)間內(nèi)對(duì)變電站狀態(tài)的監(jiān)控。

1基于GSP的遠(yuǎn)程運(yùn)維體系架構(gòu)

變電站監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程運(yùn)維可實(shí)現(xiàn)在運(yùn)維主站集中對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程運(yùn)行監(jiān)視、組態(tài)配置、設(shè)備管理、維護(hù)操作及異常診斷等功能。遠(yuǎn)程運(yùn)維主站基于智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)（D5000）的基礎(chǔ)平臺(tái)開發(fā)遠(yuǎn)程運(yùn)維應(yīng)用服務(wù)，是調(diào)控主站應(yīng)用功能的延伸與擴(kuò)展，應(yīng)用對(duì)象為自動(dòng)化運(yùn)行維護(hù)人員。遠(yuǎn)程運(yùn)維體系架構(gòu)是建立在基于GSP的服務(wù)總線基礎(chǔ)上，GSP采用面向服務(wù)的體系架構(gòu)，通過(guò)一系列的接口服務(wù)實(shí)現(xiàn)服務(wù)消費(fèi)者和服務(wù)提供者間的信息交換。遠(yuǎn)程運(yùn)維交互信息采用結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，根據(jù)運(yùn)維業(yè)務(wù)的需求，遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)應(yīng)支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。GSP具有自描述和動(dòng)態(tài)維護(hù)特性，采用面向?qū)ο蟮腗編碼方式，吸收高效實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信的技術(shù)特點(diǎn)，支持面向?qū)ο蟮母咝?shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信服務(wù)。通過(guò)服務(wù)原語(yǔ)和報(bào)文數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的自描述機(jī)制，支持預(yù)定義或自定義的創(chuàng)建、維護(hù)、擴(kuò)充服務(wù)原語(yǔ)及報(bào)文數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（類），將簡(jiǎn)單高效的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信服務(wù)與靈活方便的離線維護(hù)服務(wù)分離，功能互補(bǔ)。

2變電站自動(dòng)化設(shè)備的遠(yuǎn)程集中運(yùn)維系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1設(shè)備監(jiān)視功能

要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中運(yùn)維系統(tǒng)，必須要先獲取所有自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，否則運(yùn)維管理工作就無(wú)法開展，因此在系統(tǒng)當(dāng)中，必須具備設(shè)備監(jiān)視功能。上述4種模式均具備設(shè)備監(jiān)視功能，此項(xiàng)功能在技術(shù)原理上，就是獲取各項(xiàng)設(shè)備的指標(biāo)參數(shù)，例如電流傳輸參數(shù)等，以此形成運(yùn)行日志，最終將日志依靠遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)渠道發(fā)送到運(yùn)維端，以供運(yùn)維人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行了解，如果存在異常就再做決策。

2.2遠(yuǎn)程運(yùn)維功能

當(dāng)運(yùn)維人員判斷設(shè)備存在異?，F(xiàn)象時(shí)，就需要進(jìn)行運(yùn)維管理，那么在遠(yuǎn)程集中運(yùn)維系統(tǒng)條件下，必須實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程運(yùn)維。在設(shè)備監(jiān)視功能條件下，當(dāng)運(yùn)維人員判斷變電站內(nèi)某自動(dòng)設(shè)備存在異常時(shí)，需要先實(shí)際確定運(yùn)維對(duì)策，再在運(yùn)維端輸入指令，此時(shí)指令會(huì)從運(yùn)維端接口傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)渠道當(dāng)中，由設(shè)備端接口接收，最終發(fā)送到運(yùn)維驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)管理。此外，運(yùn)維管理功能一般具有3個(gè)類型，即安全保護(hù)設(shè)備控制、設(shè)備狀態(tài)判斷、參數(shù)調(diào)整，通過(guò)這些功能即可保證變電站自動(dòng)設(shè)備正常運(yùn)行。

2.3應(yīng)用接口功能

應(yīng)用接口功能也是遠(yuǎn)程集中運(yùn)維系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，具有兩個(gè)表現(xiàn)，即應(yīng)用接口、應(yīng)用集中化。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)，運(yùn)維人員必須要在運(yùn)維端輸入指令，那么輸入指令就需要應(yīng)用接口功能。一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)用接口功能具有多種表現(xiàn)形式，具體需要對(duì)照上述運(yùn)維管理功能（即安全保護(hù)設(shè)備控制、設(shè)備狀態(tài)判斷、參數(shù)調(diào)整），在此前提下，運(yùn)維人員只需要點(diǎn)擊各應(yīng)用功能接口，即可實(shí)現(xiàn)運(yùn)維操作;因?yàn)樽冸娬咀詣?dòng)化設(shè)備運(yùn)維管理的功能類型較多，所以為了保障運(yùn)維操作的直觀性、便捷性，需要將各應(yīng)用接口集中布置。

3遠(yuǎn)程運(yùn)維安全管控

3.1安全體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)主子站之間信息交互安全體系架構(gòu)包括通信層、協(xié)議層及應(yīng)用層3層安全管控體系。在通信層遵循電力系統(tǒng)信息安全防護(hù)要求，在主站側(cè)與變電站側(cè)分別配置縱向加密裝置。在協(xié)議層利用GSP關(guān)聯(lián)服務(wù)的輸入?yún)?shù)authPara實(shí)現(xiàn)服務(wù)連接的安全認(rèn)證，關(guān)聯(lián)安全認(rèn)證流程：當(dāng)客戶端發(fā)起關(guān)聯(lián)服務(wù)時(shí)，傳遞安全認(rèn)證參數(shù)authPara，安全認(rèn)證參數(shù)使用安全認(rèn)證結(jié)構(gòu)，通過(guò)加密算法綜合USBKey以及身份信息傳遞至authPara，服務(wù)端收到authPara之后進(jìn)行安全校核，如果通過(guò)校核，則返回resultCode為成功標(biāo)識(shí)，否則返回resultCode為失敗標(biāo)識(shí)，并且給出resultReason關(guān)聯(lián)失敗原因。通過(guò)分析遠(yuǎn)程運(yùn)費(fèi)整體流程和安全需求，實(shí)現(xiàn)變電站遠(yuǎn)方操作權(quán)限認(rèn)證整體解決方案，通過(guò)基于USBKey和口令的雙因子安全登錄，獲取數(shù)字調(diào)度證書，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)方操作報(bào)文進(jìn)行基于數(shù)字調(diào)度證書的數(shù)字簽名，防止報(bào)文在通信過(guò)程中被篡改。在應(yīng)用層采用電力調(diào)度專用移動(dòng)數(shù)字證書與權(quán)限認(rèn)證相結(jié)合的雙因子登錄技術(shù)，USBKey用于認(rèn)證人員身份的合法性，權(quán)限認(rèn)證用于認(rèn)證遠(yuǎn)程運(yùn)維應(yīng)用服務(wù)調(diào)用的合法性，采用責(zé)任區(qū)和權(quán)限認(rèn)證，只有所屬責(zé)任區(qū)且具有該應(yīng)用維護(hù)權(quán)限的人員，才能進(jìn)行運(yùn)維服務(wù)的管理和使用。

3.2運(yùn)維應(yīng)用服務(wù)全生命周期安全管控流程

遠(yuǎn)程運(yùn)維應(yīng)用服務(wù)全生命周期安全管控流程包括服務(wù)創(chuàng)建、服務(wù)注冊(cè)、服務(wù)申請(qǐng)、服務(wù)審批、服務(wù)監(jiān)視、服務(wù)定位及服務(wù)調(diào)用共7個(gè)生命階段，每個(gè)運(yùn)維應(yīng)用服務(wù)納入遠(yuǎn)程運(yùn)維體系架構(gòu)的全生命周期的安全管控中，充分利用GSP面向服務(wù)的架構(gòu)，將安全管控的顆粒度精細(xì)化到每個(gè)應(yīng)用服務(wù)，提升整個(gè)遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)調(diào)用的安全水平。階段1：變電站側(cè)通過(guò)服務(wù)管理工具創(chuàng)建服務(wù)，生成S語(yǔ)言的服務(wù)描述文件。階段2：變電站側(cè)發(fā)起服務(wù)注冊(cè)流程，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)作為服務(wù)代理與主站側(cè)服務(wù)代理建立關(guān)聯(lián)，關(guān)聯(lián)成功后再進(jìn)行服務(wù)注冊(cè)，服務(wù)管理中心接收服務(wù)注冊(cè)信息并解析S語(yǔ)言的服務(wù)描述文件，最后返回注冊(cè)成功標(biāo)識(shí)。階段3：變電站側(cè)發(fā)起服務(wù)申請(qǐng)流程，此時(shí)變電站側(cè)為客戶端，先進(jìn)行關(guān)聯(lián)服務(wù)，關(guān)聯(lián)成功后再進(jìn)行服務(wù)申請(qǐng)，服務(wù)申請(qǐng)狀態(tài)包括上線與下線2種，主站側(cè)接收并解析服務(wù)申請(qǐng)狀態(tài)，返回申請(qǐng)成功標(biāo)識(shí)。階段4：主站側(cè)進(jìn)行服務(wù)審批流程，通過(guò)服務(wù)管理工具對(duì)服務(wù)狀態(tài)進(jìn)行審批，審批狀態(tài)包括上線與下線2種，只有審批上線的服務(wù)才能進(jìn)入下一個(gè)階段。階段5：主站側(cè)發(fā)起服務(wù)監(jiān)視流程，此時(shí)主站側(cè)為客戶端，先進(jìn)行關(guān)聯(lián)服務(wù)，關(guān)聯(lián)成功后再進(jìn)行監(jiān)視服務(wù)，變電站側(cè)接收到監(jiān)視服務(wù)命令返回遠(yuǎn)程運(yùn)維應(yīng)用服務(wù)狀態(tài)信息，其中監(jiān)視服務(wù)為周期性發(fā)起，周期根據(jù)S語(yǔ)言的服務(wù)描述文件獲得。階段6：運(yùn)維中心向服務(wù)管理中心進(jìn)行服務(wù)定位，只有通過(guò)服務(wù)監(jiān)視獲得狀態(tài)為正常的遠(yuǎn)程運(yùn)維應(yīng)用服務(wù)才可被定位到。階段7：運(yùn)維中心進(jìn)行服務(wù)調(diào)用，通過(guò)主站側(cè)服務(wù)代理與變電站側(cè)進(jìn)行信息交互，變電站側(cè)服務(wù)代理接收到服務(wù)調(diào)用命令后向服務(wù)提供者轉(zhuǎn)發(fā)，服務(wù)提供者根據(jù)調(diào)用命令返回信息。若服務(wù)需要下線，則從階段3發(fā)起服務(wù)下線申請(qǐng)，在階段4經(jīng)服務(wù)審批通過(guò)后，該服務(wù)即生命終結(jié)。在遠(yuǎn)程運(yùn)維實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，將服務(wù)納入安全管控，全面提升遠(yuǎn)程運(yùn)維安全管控水平。

結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)研究變電站監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)，創(chuàng)新變電站運(yùn)維機(jī)制，在滿足電力系統(tǒng)二次安全防護(hù)的同時(shí)提高變電站自動(dòng)化運(yùn)維效率。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)晉城供電公司）