變電站監控系統安全防護管理體系設計

王建軍 邵健 于波

摘要：隨著國家經濟的快速發展，各領域的不斷提高，對于電力系統穩定運行的重視程度明顯提高，而變電站監控系統則能夠保障其穩定運行。基于電力監控系統安全防護的總體原則，就完善變電站監控系統安全性的措施進行探討，對當前變電站監控系統的現狀、存在問題及改進措施進行闡述，以供參考。

關鍵詞：變電站;監控系統;安全防護;管理體系設計

引言

變電站監控系統實時采集電氣設備中的數據（包括斷路器狀態、隔離開關狀態、鎖定狀態、各段母線電壓、各段線路電壓、電流和功率值、有功功率、無功功率、饋線電流、頻率、相位、變壓器油溫、直流電源電壓、等等），并對電氣設備進行在線控制，自動進行事件記錄、故障錄波、安全監視，隨時掌握變電站運行狀態，對變電站進行無人值守。變電站監控系統是一個復雜、精密的系統，為保證變電站監控系統安全、穩定運行，必須為監控系統設計安全防護管理體系。

1電力監控系統安全防護總體原則

1.1安全分區

（1）控制區：是電力生產的重要環節，直接實現對電力一次系統的實時監控，縱向使用電力調度數據網絡或專用通道，是安全防護的重點與核心。傳統典型業務系統包括電力數據采集和監控系統、能量管理系統、廣域相量測量系統、配網自動化系統變電站自動化系統、發電廠自動監控系統等。（2）非控制區：是電力生產的必要環節，在線運行但不具備控制功能，縱向聯接使用電力調度數據網非實時子網的各業務系統構成的安全區域。傳統典型業務包括調度員培訓模擬系統、水庫調度自動化系統、故障錄波信息管理系統、電能量計量系統、實時和次日電力市場運營系統等。（3）管理信息大區：是指生產控制大區以外的電力企業管理業務系統的集合，原則上應劃分為生產管理區和管理信息區。傳統典型業務系統包括調度生產管理系統、行政電話網管系統、電力企業數據網等。

1.2網絡專用

發電企業、電網企業內部專用網絡一般分為電力企業數據網和電力調度數據網。（1）電力企業數據網：是電力企業內聯網，用于企業內部管理信息大區之間縱向互聯。（2）電力調度數據網：是生產控制大區的專用數據網絡，承載電力實時控制、在線生產交易等業務。分為邏輯隔離的實時子網和非實時子網，分別連接控制區和非控制區。

2變電站監控系統存在的安全隱患

2.1自然天氣以及消防隱患

對于變電站，由于整體結構較為復雜，設備眾多，極易受到來自自然天氣的影響。例如，在天氣較為干燥的旱季，因為變電站需要較為龐大的用電量來支撐其正常運行，一旦天氣過于干燥，人為失誤以及電路故障都容易造成變電站失火，進而影響到變電站的正常運行。一般變電站監控系統都能夠對氣候、溫度進行有效的監測，但在某些較為極端的天氣下同樣存在著不小的風險，如何對其進行優化，將安全隱患降至最低，是當前完善變電站監控系統安全性需要重點思考的問題。

2.2人為破壞的隱患

由于變電站通常建立于郊區，所以人跡較為罕至，在變電站內往往只有相關的工作人員，且閑雜人等并不能準許入內。但隨著經濟犯罪的頻率越來越高，不少犯罪分子將目光聚焦于變電站內，他們往往抱著能偷則偷，不能偷則破壞的心理，在未經許可的情況下擅自進入其中，很容易對變電站各類系統進行破壞。同時，人為破壞不單單是指不法分子，部分工作人員或許由于工作的疏忽，如電路搭配不當、操作出現失誤等，容易對變電站監控系統造成不同程度的破壞。因此，在確保較低的成本支出情況下，如何對變電站準入人員以及工作人員的工作狀態進行更佳的監控，是當前完善變電站監控系統安全性的又一大問題。

2.3人工管理的隱患

變電站整體環境較大，而變電站監控系統則要對整個變電站進行全面的監控，雖然由電子系統能夠進行大部分的操作，但最終做出決策以及應對突發事件還是需要相關工作人員親自進行處理。目前，大部分變電站工作人員較為分散，當某處出了問題時，工作人員不能夠及時到場進行處理，導致了事態被嚴重惡化，容易造成難以挽回的后果。同時，部分變電站的管理體系并不健全，對于各環節的職能分配并不合理，信息系統的結構較為松散，全網進行協調與調控的水平較差。目前，電網的局部自動化程度雖然日益增長，但大部分應用系統往往只能滿足單一部門的發展需求，相互缺乏有效的協作與溝通，彼此較為獨立，信息采集缺乏同步性，橫向無法共享，縱向難以貫通。

3系統安全防護管理措施

3.1設置分布式監控系統

分布式監控系統，由基本控制器、監控計算機、CRT操作站、PIO裝置（過程輸入/輸出裝置）、數據通道組成。監控計算機與CRT操作站處于最高層次，但監控計算機、CRT操作站各自通過不同的接口連接數據通道。監控計算機連接各臺基本控制器，CRT操作站連接PIO裝置。選用微處理器作為基本控制器，基本控制器上應配置數據輸入板，用來設定并顯示各種變量、控制參數;基本控制器必須可以進行組態，必須具備反饋、前饋、串級、多變量控制等功能。每一個基本控制器通過接口與數據通道連接，每一個基本控制器都必須與其它裝置進行不間斷的數據通信。監控計算機通過接口與數據通道連接，向每一個基本控制器的數據庫存取數據，并控制每個基本控制器的數據通信。CRT操作站通過數據通道采集分散的回路信息、電氣設備運行狀態，經過集中編輯后以組合模擬顯示、字符顯示等形式表示出來。工作人員通過CRT操作站對變電站的電氣設備進行集中監視、控制。每一個PIO裝置內都必須設置微處理器、數據庫，工作人員通過PIO對監控系統運行過程的各種參數進行周期性掃描。PIO通過數據通道對CRT操作站發出的命令進行應答，監控計算機、CRT操作站通過數據通道，對PIO數據庫進行數據存取操作。PIO還可對基本控制器進行自動診斷，發現異常，自動停止供電。選用光纖電纜作為數據通道。光纖電纜抗干擾能力強、傳遞速度高。為確保數據通道的安全，必須設置兩條光纖電纜，一條光纖電纜用于數據通信，另一條光纖電纜備用。兩條光纖電纜通過切換開關互相切換。

3.2雙機熱備

雙機熱備是確保監控系統安全運行的重要措施。必須設置兩臺監控計算機，一臺作為監控主機，另一臺作為監控從機。兩臺監控計算機采用相同的硬件設置：兩機均配置INTELPENTIUM4630型號的CPU，配置3.00GHz處理器，外頻設置為200MHz，倍頻設置為14，一級數據緩存設置為16KB，二級數據緩存設置為2MB。內存大小均為512M。兩臺監控計算機配置相同的WINDOWS操作系統。監控主機通過實時數據庫、OPC服務器連接一臺智能設備，監控從機通過實時數據庫、OPC客戶端連接另一臺智能設備，兩臺監控計算機設置不同的IP地址。在監控主機工作時，監控從機通過智能設備實時采集數據，并自動進行數據備份。一旦監控主機發生故障，監控主機便自動停機;監控從機代替監控主機繼續工作。這樣可以保證監控系統連續、正常運行。

結束語

變電站監控系統屬于綜合性自動化系統，它可以全方位、不間斷控制電氣設備的運行狀況，實現無人值守。為保證變電站監控系統穩定運行，必須做好監控系統的安全防護，必須認真設計監控系統的安全防護管理體系。

參考文獻

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