浅析智能变电站二次安全防护系统设计

摘要：随着人民生活水平的不断提高，人们对电力资源的需求也越来越大。近年来我国加大了对智能变电站建设的投入，二次安全防护系统作为保障智能变电站正常运行的重要基础，成为各电力单位重点研究的内容。现根据智能变电站安全防护要求，介绍了智能变电站二次安全防护系统的设计要点，包括整体框架设计、系统逻辑设计、相关构件设计，阐述了智能变电站二次安全防护系统的应用情况，供相关设计人员参考。

关键词：智能变电站;二次安全防护系统;框架设计;逻辑设计

0 引言

电力二次系统的可靠运行能够保障智能变电站的运行安全，尤其针对黑客、网络恶意攻击、病毒等能够进行及时防护，避免电力系统失控，同时还能防止变电站一次系统发生事故。对于智能变电站而言，其安全防护的重点是对变电站系统边界的防护，以实现对系统内部的安全控制，进而保障电力系统的运行安全性与稳定性。

1 智能变电站安全防护要求

1.1    安全区域划分

智能变电站二次系统安全防护系统的主要组成包括继电保护装置、安全自动装置、安全自动化系统装置、电能量采集装置以及故障录波装置。

根据相关业务情况，可以划分智能变电站二次系统安全区域，具体分为实时控制区域、非实时控制生产区域以及生产管理区域。不同安全区域对于安全防护的需求各不相同，在设计其安全防护系统时可以设计不同的防护等级。其中，实时控制区域的安全等级最高，安全等级最低的是生产管理区域。

1.2    安全防护

变电站二次系统能够控制生产区及其在线运行的业务系统，具有交换数据多、计算关系复杂等特点。在智能变电站二次系统中，一般使用调度数据网对不同的控制区进行连接，其中实时子网能够与实时控制区相连，而非实时子网则与非控制生产区相连。此时，设计人员应该设计安装加密网关设备，增设双向身份验证功能，实现数据的加密处理，进而保障系统应用层与传输层的数据安全。

2 智能变电站二次安全防护系统设计

2.1    整体框架设计

对智能变电站二次安全防护系统来说，最重要的是整体框架设计，只有保证整体框架设计合理，才能够保障整个安全防护系统的运行质量。根据以上对于二次安全防护系统的分析，制定的整体框架如图1所示。

从图1可知，安全区I能够实现对系统设备参数的提取与分析，进而提高系统运行的有效性;控制区的交换机能够起到信息传输作用，将相关指令发布出去。安全区II负责处理非即时信号，自身并不具备其他设备功能，与安全区I联系密切，能够完整记录系统运行的故障波形，进而完成电能采集工作。安全区III主要起到电力系统管理作用，其本身并不具备控制功能。在电力系统运行过程中，这些区域能够起到信息传递及展示的作用，进而完成数据信息的记录与调度[1]。

2.2    系统逻辑设计

在系统实际设计过程中，因为安全区I与安全区II之间的数据传递关系较为密切，因此，设计人员将这两个区域作为控制大区开展设计工作，设计人员应该严格遵循相关规定设计其专用的防火墙，充分考虑整个系统的结构与特点，防止系统与系统之间出现信息干扰的问题。对于二次系统安全防护系统设计来说，其最为核心的设计原则就是防止外界网络信号对系统内部运行造成影响，实现对电力系统的有效防护，提高电力系统运行的安全性。

2.3    相关构件设计

在设计系统相关构件时，设计人员应该重视对监控设备以及防护设备的设计。除此之外，二次系统的安全防护系统在运行过程中还会对控制中枢产生作用，实现对不同种类信号的高效处理，对相应的电气设备发出控制指令。对于构件设计工作，首先要完成对控制中枢的设计，该系统中会出现大量数据流，因此，笔者建议使用计算机智能设备完成控制工作，实现对大量数据的智能化处理。其次要完成通信设备的装设，目前电力系统中运用较为广泛的是有线+无线综合应用的通信方式，适用于有线及无线系统。对于有线系统来说，系统通过光纤通信设备以及线缆，获取不同种类的信息，并将数据传输到控制中枢，使其发出正确的指令。对于无线通信来说，设计人员需要对网关设备间距进行合理设计，同时在端口处增加防护措施，保障系统安全性，防止出现病毒、黑客等入侵的情况[2]。

3 智能变电站二次安全防护系统的应用

3.1    业务系统的应用

业务系统的主要功能是实现对电力系统不同运行软件的监测，同时开展电能的分析与采集工作，并将这些信息提供给设计人员，设计人员通过以上信息判断电力系统的运行情况，及时发现并解决系统运行过程中出现的故障。根据上文对智能变电站控制系统结构的分析可知，智能变电站二次安全防护系统的主要功能是对电网进行控制与操作，根据系统运行状态及时调整变电站的配置。除此之外，设计人员还应该在系统中增设电压互感器与电流互感器，实时监控电力系统运行过程中的电能情况，并及时将数据信息传输到系统中，实现对电力系统的有效控制，提高系统运行质量。其中，智能终端的主要功能是对信号进行合理配置，提高整个系统的运行配合度[3]。

3.2    安全系统的应用

在电力系统的安全系统应用过程中，设计人员还应该根据系统设计的整体框架以及逻辑关系完善不同设施的配置;应该在两个安全区中间增设横向防火墙，并保证防火墙与系统适配，才能够发挥出安全系统的有效功能。此外，设计人员还应该在两个独立的安全区中增加设置纵向防火墙以及加密认证网关，当工作人员需要开展电力调度工作时，首先需要进行身份认证，只有当系统确认身份信息无误后，才会允许工作人員进行操作。一旦系统发现身份信息错误，电力系统的二次防护系统就会发出告警信号，并再次对工作人员的身份进行检查，能够有效保证整个电力系统的运行安全。设计人员还应该在系统网络终端设置路由器，方便调度人员对移动设备的使用，同时还能及时对电力系统故障做出反应[4]。

4 结语

综上所述，智能变电站二次安全防护系统是保障智能变电站正常运行的重要基础，设计人员应该掌握安全防护系统设计的原则与要点，完成系统的框架设计、逻辑设计以及相关构件设计，进而保障电力系统的安全运行。

[参考文献]

[1] 梁伟清.智能变电站二次安全防护系统设计与应用[J].通信电源技术，2019，36（8）：30-31.

[2] 姬慧.智能变电站二次安全防护系统设计及应用[J].中国科技投资，2018（34）：79.

[3] 曾振环.变电站二次安全防护系统设计研究[J].企业技术开发，2018，37（9）：98-100.

[4] 李涛，杨桂丹.智能变电站二次安全防护系统设计与应用研究[J].电气应用，2013，32（1）：26-29.

收稿日期：2020-07-01

作者简介：崔丽丽（1982—），女，辽宁义县人，工程师，研究方向：智能变电站二次系统。