變電站監控后臺升級改造探究

甘慶祥　楊曉青

摘? 要：文章在分析目前變電站監控后臺現狀基礎上，針對現階段后臺監控系統升級改造過程實施技術難點，并結合實際改造工程提出了相應的解決對策。

關鍵詞：變電站;監控系統;升級改造

中圖分類號：TM764 文獻標志碼：A 文章編號：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

在現階段網絡安全如此嚴峻的情勢下，目前大部分運行的變電站監控后臺計算機操作系統使用的Windows 2008、Windows XP 及Windows 7操作系統不能滿足安全穩定運行要求。而且監控后臺是接入調度數據網安全生產I區，一旦被病毒感染并控制監控系統，將直接危險電力監控系統的控制區，產生不可估量的危害。

1 變電站后臺監控系統現狀分析

變電站運維人員在使用Windows系統的監控后臺時因使用習慣不良而導致監控后臺存在大量的病毒且部分文件被感染。網絡安全專業要求對監控后臺主機進行病毒查殺。但在實際執行中，由于360殺毒軟件和賽門鐵克等殺毒軟件有時無法識別監控系統文件，會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。若對每個病毒警告進行詳細分析是不可能的。即使對監控后臺重新安裝純潔版的Windows，在還原數據庫或者備份時，同樣將病毒帶到新系統。所以對于已感染的監控后臺系統，很難做到無可疑文件運行。對此，根據《電力監控系統Windows主機改造方案》，將有序對變電站的監控后臺進行改造升級工作。

2 監控后臺改造升級方案

2.1 操作系統升級

目前大部分變電站監控后臺使用的Windows XP操作系統已經停產及相關補丁不再更新，而Unix操作系統則具有一定的不可預測風險性。所以網公司《電力監控系統Windows主機改造工作方案》中要求，將原變電站中監控后臺中的Windows系統逐步更換成更安全的國產凝思Linux操作系統，并計劃于2020年底前完成。Linux操作系統是北京凝思科技有限公司自主研發并擁有完全自主知識產權的操作系統，經過國家安全測試滿足網絡安全要求。但為滿足等保測評的要求，在將監控后臺操作系統更換為Linux系統時需要刪除部分不必要的服務、關閉不需要的端口等多項網絡安全整改要求。

2.2 新監控后臺系統功能簡述

新變電站監控系統采用先進的分布式網絡技術、面向對象的數據庫技術、跨平臺可視化技術、能全面支持IEC60870-5-103、IEC61850等國際標準，開放系統平臺架構，強化了系統建模能力和應用功能的模塊化程度，不僅能滿足常規變電站（未經綜改的變電站）的運行需求，亦可滿足智能變電站的技術要求。同時能通過中國電科院組織的新一代監控系統的集中測試，具備數據辨識、狀態估計、多級智能告警、源端維護等多種變電站高級應用功能。新變電站監控系統跨多種軟硬件平臺，可伸縮性好、可裁減性強。IEC60870-5-103是目前大多數變電站主流的通信標準，而IEC61850是最新的變電站無縫通信標準，隨著IEC61850的推廣應用，減少規約轉換裝置的使用，減少工程人員建模的時間，提供工程效率。

3 監控后臺升級關鍵問題及解決方案

變電站監控后臺的升級，主要針對使用Windows操作系統或者工況不良的監控系統。監控后臺的升級包括了操作系統、監控系統和硬件設備的同步升級更換。新系統需實際運行一段時間后再評估其穩定性，因此在監控后臺升級過程中會存在新舊后臺同時使用的情況，用于兩套系統數據的對比以確定新系統的穩定性。監控后臺系統升級改造的驗收包括了人機界面和三遙「遙信、遙測、遙控（包括了遙調）」功能的驗收，以往在綜自改造或者新站建設工程中對于三遙功能的驗收均可通過實際傳動來驗證其正確性。而本次更新監控后臺系統工作，對于已在運行的變電站則要求是在一次設備不停電的情況下進行。并且工程人員和運維人員對于本次升級使用的凝思Linux安全操作系統和最新的監控系統相對陌生。因此，如何做好變電站監控后臺升級改造和驗收工作，對廠站自動化驗收人員極具挑戰性。

3.1 使用Excel的Vlookup 函數對比數據，確保數據庫導入導出正確性

新監控后臺系統具備可將舊系統中的數據庫通過組態一鍵導入新系統的性能，新舊系統數據庫無縫切換。但在實際測試中，會存在數據無法完整導出，出現缺少新建間隔信息、檔位遙控、描述轉換后存在變換、遙信取反特殊處理無導出等問題。而數據庫中的任一參數都可能影響三遙數據的正常上送或者顯示，對于龐大的數據庫，多層復雜的關聯關系，人工根本無法實現一一核對數據正確性。

對此，以南瑞科技NS2000系統更換為NS5000系統為例，提出了使用Excel表格中 Vlookup函數進行新舊系統數據庫的對比。原理就是在舊系統的數據庫中導出基礎數據庫，包括邏輯節點表、邏輯設備表、遙信表、遙控表、遙測表，并對立面的數據進行有效的合并，查找替換。新系統導出measanalog、measpoint表格，根據嚴謹的邏輯關系進行整合處新的三遙表。通過新舊三遙表可以核對邏輯節點、邏輯節點號、遙控號、遙信號、遙測系數等關鍵參數的真確性。同時，導出的新舊系統的數據庫中，可以通過Excel中的高亮重復項功能，排查數據的唯一性。還可以通過對比新舊系統的采集數值的誤差，再次論證參數的正確性。

如在500kV XX站變電站監控后臺升級中，監控系統遙信數6031個、遙測數1993個、遙控數225個，總數8249個，其中通過函數排查出375個不完整導出數據，不完整導出率為4.5%。根據Excel數據能反推結果，快速整改完成，完整率達100%。同時將新監控后臺系統存在的問題向相關的廠家研發部門反饋，要求對一鍵數據庫導入功能進行完善，切實做好新舊系統數據庫無縫轉換功能的實現。

3.2 提前離線驗收監控系統數據庫

工程人員一般提前使用調試專用筆記本安裝好并模擬新監控系統。如南瑞科技廠家可以通過安裝虛擬機安裝NS5000系統，還原數據庫進行編輯。南瑞繼保則可以使用win10操作系統的筆記本上安裝PCS9700的監控系統，并且還原數據庫。因此，廠站端自動化驗收人員提前介入工程驗收，根據工程人員提供的數據庫還原在專用調試筆記本上，以提前離線的方式核對數據庫和畫面關聯等性能的正確性。監控后臺的數據庫中的每個原件、熱點及畫面等都是工程人員手工關聯對應的數據庫，不可避免存在一定的人為錯誤。因此，驗收人員提前離線驗收數據庫，可以第一時間發現數據庫存在的錯誤如圖形不規范、畫面關聯錯誤、四遙點表錯誤、關鍵參數設置有誤等問題，及時反饋給工程人員并要求整改。通過提前離線的驗收，可有效處理監控后臺畫圖和數據庫問題，縮短現場驗收時間，提高驗收效率，但為了確保正確性要注意需要現場驗收時要再次確認。

3.3 現場三遙驗收

3.3.1 遙測、遙信驗收

在新的監控后臺系統接入變電站網絡之后，可以使用抽檢的方式核對后臺畫面是否關聯正常，以及實時遙信和遙測數據是否與舊系統或者現場運行一致，尤其應該關注合并遙信、取反遙信、經轉換描述遙信等經特殊處理的遙信點。

同時，新的監控后臺系統與站內獨立五防使用網絡通信方式，因此還要驗收相關遙信轉發表。一般采用人工置數的方式逐一核對轉發表的正確性，同時注意要滿足調控一體化的要求，部分刀閘的遙控屬性需要增加監控后臺遙控屬性。

3.3.2 遙控驗收

在一次設備不停電的情況下進行遙控驗收，有可能會存在誤控運行設備的風險。在進行遙控驗收時一般認為采用的將全站測控裝置的遠方/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測控，并且刀閘不具備遙控功能的變電站。因為南瑞科技NSD500測控裝置的遠方就地切換把手，僅僅是串接在開關遙控回路的一對接點，對防止刀閘誤遙控不起作用，不能完全保證避免誤遙控風險。再如南瑞繼保的測控裝置RCS9700和PCS9700測控需要切換至遠方位置才能查看遙控報文。因此，為了保證驗收時的安全性，最有效的安全措施是退出全站遙控出口壓板，包括開關、刀閘、主變檔位、主變中性點刀閘等遙控出口壓板，只進行遙控預置以確保點表數據庫的正確性。

另外，對于一些特別舊的保護測控一體的裝置需要根據裝置性能和遙控回路原理圖進行試驗。如南瑞科技NSR-612R_BH保護測控裝置，需要遙控出口才能看到報文。驗收步驟如下：（1）遠方/就地切換把手切換至就地位置，核對間隔無誤;（2）取反開關位置信號，再進行遙控預置，返校成功并出口;（3）查看裝置遙控出口報文的正確性。

再如南瑞繼保RCS9611A系列無法看遙控預置報文和無遙控出口壓板的裝置，可以通過如下步驟驗收：（1）遠方/就地切換把手切換至遠方位置，核對間隔無誤;（2）取反開關位置信號，再進行遙控預置，后臺顯示預置成功;（3）拔裝置通信線再預置，后臺顯示預置不成功。

4 結束語

變電站監控后臺升級改造工程，不僅是系統的升級，驗收方法也由原來的停電綜自改造驗收方式更換為不停電更換驗收，給工程人員和驗收人員帶來新的挑戰。筆者提出離線提前驗收的方式，并通過Vlookup函數確保數據庫無縫轉換，并總結和分享現場遙控預置驗證的方法以及安全注意事項，確保不停電驗收的正確性和安全性。不僅提升了驗收的效率，也提升了驗收人員的技能水平。

參考文獻：

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

[2]羅京偉.110kV變電站的監控系統升級改造[J].自動化應用，2015（11）：124-125.

[3]李達.變電站電力監控系統設計與實現[D].東北大學，2009.