发展中的变电站自动化系统

赵博　辛雪

【摘 要】变电站综合自动化技术业已在电力系统中成熟地运用了几十年，人们日益依赖自动化给我们带来的方便，传统技术的弊端也越来越不能满足现在电力系统的发展。本文介绍了变电站发展趋势，探讨了随着智能电网的不断发展，智能化变电站的不断普及，如何在技术上、管理上建立安全防线，实施电力设备的状态检修，保障变电站安全稳定运行。

【关键词】智能化变电站；二次系统安全；状态检修；变电站自动化系统

1 智能化的变电站自动化系统

1.1 智能化变电站自动化系统的新结构

智能化变电站设备具有信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化等主要技术特征，符合易扩展、易升级、易改造、易维护的工业化应用要求。目前，将保护、测控装置以及故障录波等其它自动装置的I/O单元分离出来。反之，智能化一次设备的数字化传感器，数字化控制回路代替了；而在电压等级较低变电站则将保护、监控装置小型化、紧凑化，完整的安装在开关柜上，实现了变电站机电一体化设计。结构可分为智能化的一次设备和网络化的二次设备两类，其中在逻辑层的三个层次来看，如图1所示：

1.2 智能化变电站自动化系统的特点

智能化变电站的分析决策控制主要具有：（1）自制能力：变电站能自主实现站域保护功能，并在必要时根据就地信息完成安全稳定控制、电压控制、负荷调节等功能的就地子站功能；（2）实时建模能力：变电站能实时监测和辨识设备的运行状态，建立变电站的网络模型，为分析决策控制提供依据；（3）协调能力：变电站应服从保护控制中心指令，因此应用专门的系统协调变电站自治和保护控制中心指令之间的关系；（4）操作自动化：变电站在计算机的控制下取代操作人员进行程序化倒闸操作。

2 智能化变电站二次系统信息安全

由于智能电网的各个生产环节都应用了大量的现代信息通信技术，信息安全已经成为智能化变电站安全稳定运行和对社会可靠供电的重要保障。近年来，我们业已制定了切实可行的电力信息通信网遭受外部攻击时的防范措施与系统灾难恢复措施，并划分安全区域，设置多道安全防线，同时开发相应的安全防护系统，从规划、设计、开发运行等多个阶段实施系统的安全防护，形成综合的、立体的网络安全技术防护体系。电网信息安全已经走向深度防御阶段。

2.1 智能化变电站横向边界隔离

智能化变电站的主要特征是“一次设备智能化，二次设备网络化”，各IED之间的信息交互通过GOOSE信息传输机制实现。变电站内部通过以太网络实现通信，交换机成为信息交互的重要媒介。这种方式使得各类二次设备以标准的方式建模和通信，第一次在变电站内部完成统一的信息交互，二次设备融合成为一种趋势。在生产控制大区与管理信息大区之间部署电力专用横向隔离装置，实现2个安全区域之间接近物理隔离强度的隔离。禁止E-mail、Web、Telnet、Rlogin、FTP等通用网络服务和以B/S或C/S方式的数据文件访问穿越该设备。

2.2 智能化变电站纵向边界加密

在上下级单位的生产控制大区网络边界上部署电力专用纵向加密认证装置，采用数字认证、加密、访问控制等技术措施，实现数据的远程安全传输及纵向边界的安全防护。变电站站内信息最终服务对象是电网调度，电网调度中心通过SCADA等应用系统获得电网运行的实时信息，这个信息必须真实可信才能帮助调度员清楚电网实时运行情况，辅助调度员对电网进行正常调度；另一方面，电网调度中心通过应用系统向变电站等现场下发控制指令，这个指令必须具有完整性，没有被恶意篡改或调换。这样，电力系统才能稳定、高效的运行。

2.3 智能化变电站信息其他安全控制措施

在智能化变电站中，变电站的信息系统通常还采用PKI/CA数字认证系统、虚拟专用网（Virtual Private ，VPN）、数据加密等技术。为提高信息安全管理水平，还部署有统一安全管理平台、综合网管理系统、集中日志审计系统、漏洞扫描系统、桌面管理系统和安全移动存储管理系统等。

3 变电站自动化系统状态检修的发展方向

智能高压设备通过先进的状态监测、评价和寿命预测来判断一次设备的运行状态，并且在一次设备运行状态异常时进行状态分析，对异常的部位、严重程度和发展趋势作出判断，可识别故障的早期征兆。根据分析诊断结果在设备性能下降到一定程度或故障将要发生之前进行维修，从而降低运行管理成本，提高电网运行可靠性。

智能化变电站中设备状态的跟踪和监控更为便利，依据设备的状态优化检修策略，不但可以降低检修成本、提高资产运营效益，而且可以在一定程度上延长设备的使用寿命。虽然智能化变电站具备状态检修的实施基础，但是和传统的变电站状态检修相比区别很大，其逻辑结构上进行的过程层、间隔层、站控层三层次的划分，打破了一次系统和二次系统在专业上的传统限制。智能化变电站的电气二次设备的状态监测对象不再是单一的元件，而是一个单元或是一个系统，而且监测的内容是各元件的动态性能。微机保护和微机自动装置自诊断技术的发展为保护设备的状态监测奠定了技术基础，但这也是智能化变电站二次设备状态检修的难点。

4 结语

智能化变电站自动化系统能够完成比常规变电站自动化系统范围更宽、层次更深、结构更复杂的信息采集和信息处理，变电站内、站与调度、站与站之间、站与用户和分布式能源的互动能力更强，信息的交换和融合更方便快捷，控制手段更灵活可靠。同时，智能化变电站的状态检修是一项复杂的系统工程，涉及到通信、在线监测、数据分析、专家系统、可视化等技术领域，具有较大的发展前景。智能化变电站与状态检修有着密不可分的联系，先进的科学技术为它们提供了保障，如何巧妙地将二者结合到一起，是我们所需要去实践并积累经验的前进方向，完善它们是一个持续改进、不断超越现有技术的过程，其实践具有广阔的发展空间。

【参考文献】

[1]谭文恕.对变电站自动化系统通信网络的要求及通信未来标准化的动态[J].电网技术，1999，22（12）.

[2]姚建国，杨胜春，高宗和，等.电网调度自动化系统发展趋势展望[J].电力系统自动化，2007，31（13）.

[3]黄强，沈昌祥，陈幼雷，等.基于可信计算的保密和完整性统一安全策略[J].计算机工程与应用，2006，10.

[4]谢开，刘永奇，朱治中，等.面向未来的智能电网[J].中国电力，2008，41（6）.

[5]陈安伟.输变电设备状态检修的应用[J].电网技术，2009，33（20）.

[6]刘振亚.智能电网技术[J].2010，4.

[责任编辑：程龙]