变电站监控系统安全防护管理体系设计

王建军 邵健 于波

摘要：随着国家经济的快速发展，各领域的不断提高，对于电力系统稳定运行的重视程度明显提高，而变电站监控系统则能够保障其稳定运行。基于电力监控系统安全防护的总体原则，就完善变电站监控系统安全性的措施进行探讨，对当前变电站监控系统的现状、存在问题及改进措施进行阐述，以供参考。

关键词：变电站;监控系统;安全防护;管理体系设计

引言

变电站监控系统实时采集电气设备中的数据（包括断路器状态、隔离开关状态、锁定状态、各段母线电压、各段线路电压、电流和功率值、有功功率、无功功率、馈线电流、频率、相位、变压器油温、直流电源电压、等等），并对电气设备进行在线控制，自动进行事件记录、故障录波、安全监视，随时掌握变电站运行状态，对变电站进行无人值守。变电站监控系统是一个复杂、精密的系统，为保证变电站监控系统安全、稳定运行，必须为监控系统设计安全防护管理体系。

1电力监控系统安全防护总体原则

1.1安全分区

（1）控制区：是电力生产的重要环节，直接实现对电力一次系统的实时监控，纵向使用电力调度数据网络或专用通道，是安全防护的重点与核心。传统典型业务系统包括电力数据采集和监控系统、能量管理系统、广域相量测量系统、配网自动化系统变电站自动化系统、发电厂自动监控系统等。（2）非控制区：是电力生产的必要环节，在线运行但不具备控制功能，纵向联接使用电力调度数据网非实时子网的各业务系统构成的安全区域。传统典型业务包括调度员培训模拟系统、水库调度自动化系统、故障录波信息管理系统、电能量计量系统、实时和次日电力市场运营系统等。（3）管理信息大区：是指生产控制大区以外的电力企业管理业务系统的集合，原则上应划分为生产管理区和管理信息区。传统典型业务系统包括调度生产管理系统、行政电话网管系统、电力企业数据网等。

1.2网络专用

发电企业、电网企业内部专用网络一般分为电力企业数据网和电力调度数据网。（1）电力企业数据网：是电力企业内联网，用于企业内部管理信息大区之间纵向互联。（2）电力调度数据网：是生产控制大区的专用数据网絡，承载电力实时控制、在线生产交易等业务。分为逻辑隔离的实时子网和非实时子网，分别连接控制区和非控制区。

2变电站监控系统存在的安全隐患

2.1自然天气以及消防隐患

对于变电站，由于整体结构较为复杂，设备众多，极易受到来自自然天气的影响。例如，在天气较为干燥的旱季，因为变电站需要较为庞大的用电量来支撑其正常运行，一旦天气过于干燥，人为失误以及电路故障都容易造成变电站失火，进而影响到变电站的正常运行。一般变电站监控系统都能够对气候、温度进行有效的监测，但在某些较为极端的天气下同样存在着不小的风险，如何对其进行优化，将安全隐患降至最低，是当前完善变电站监控系统安全性需要重点思考的问题。

2.2人为破坏的隐患

由于变电站通常建立于郊区，所以人迹较为罕至，在变电站内往往只有相关的工作人员，且闲杂人等并不能准许入内。但随着经济犯罪的频率越来越高，不少犯罪分子将目光聚焦于变电站内，他们往往抱着能偷则偷，不能偷则破坏的心理，在未经许可的情况下擅自进入其中，很容易对变电站各类系统进行破坏。同时，人为破坏不单单是指不法分子，部分工作人员或许由于工作的疏忽，如电路搭配不当、操作出现失误等，容易对变电站监控系统造成不同程度的破坏。因此，在确保较低的成本支出情况下，如何对变电站准入人员以及工作人员的工作状态进行更佳的监控，是当前完善变电站监控系统安全性的又一大问题。

2.3人工管理的隐患

变电站整体环境较大，而变电站监控系统则要对整个变电站进行全面的监控，虽然由电子系统能够进行大部分的操作，但最终做出决策以及应对突发事件还是需要相关工作人员亲自进行处理。目前，大部分变电站工作人员较为分散，当某处出了问题时，工作人员不能够及时到场进行处理，导致了事态被严重恶化，容易造成难以挽回的后果。同时，部分变电站的管理体系并不健全，对于各环节的职能分配并不合理，信息系统的结构较为松散，全网进行协调与调控的水平较差。目前，电网的局部自动化程度虽然日益增长，但大部分应用系统往往只能满足单一部门的发展需求，相互缺乏有效的协作与沟通，彼此较为独立，信息采集缺乏同步性，横向无法共享，纵向难以贯通。

3系统安全防护管理措施

3.1设置分布式监控系统

分布式监控系统，由基本控制器、监控计算机、CRT操作站、PIO装置（过程输入/输出装置）、数据通道组成。监控计算机与CRT操作站处于最高层次，但监控计算机、CRT操作站各自通过不同的接口连接数据通道。监控计算机连接各台基本控制器，CRT操作站连接PIO装置。选用微处理器作为基本控制器，基本控制器上应配置数据输入板，用来设定并显示各种变量、控制参数;基本控制器必须可以进行组态，必须具备反馈、前馈、串级、多变量控制等功能。每一个基本控制器通过接口与数据通道连接，每一个基本控制器都必须与其它装置进行不间断的数据通信。监控计算机通过接口与数据通道连接，向每一个基本控制器的数据库存取数据，并控制每个基本控制器的数据通信。CRT操作站通过数据通道采集分散的回路信息、电气设备运行状态，经过集中编辑后以组合模拟显示、字符显示等形式表示出来。工作人员通过CRT操作站对变电站的电气设备进行集中监视、控制。每一个PIO装置内都必须设置微处理器、数据库，工作人员通过PIO对监控系统运行过程的各种参数进行周期性扫描。PIO通过数据通道对CRT操作站发出的命令进行应答，监控计算机、CRT操作站通过数据通道，对PIO数据库进行数据存取操作。PIO还可对基本控制器进行自动诊断，发现异常，自动停止供电。选用光纤电缆作为数据通道。光纤电缆抗干扰能力强、传递速度高。为确保数据通道的安全，必须设置两条光纤电缆，一条光纤电缆用于数据通信，另一条光纤电缆备用。两条光纤电缆通过切换开关互相切换。

3.2双机热备

双机热备是确保监控系统安全运行的重要措施。必须设置两台监控计算机，一台作为监控主机，另一台作为监控从机。两台监控计算机采用相同的硬件设置：两机均配置INTELPENTIUM4630型号的CPU，配置3.00GHz处理器，外频设置为200MHz，倍频设置为14，一级数据缓存设置为16KB，二级数据缓存设置为2MB。内存大小均为512M。两台监控计算机配置相同的WINDOWS操作系统。监控主机通过实时数据库、OPC服务器连接一台智能设备，监控从机通过实时数据库、OPC客户端连接另一台智能设备，两台监控计算机设置不同的IP地址。在监控主机工作时，监控从机通过智能设备实时采集数据，并自动进行数据备份。一旦监控主机发生故障，监控主机便自动停机;监控从机代替监控主机继续工作。这样可以保证监控系统连续、正常运行。

结束语

变电站监控系统属于综合性自动化系统，它可以全方位、不间断控制电气设备的运行状况，实现无人值守。为保证变电站监控系统稳定运行，必须做好监控系统的安全防护，必须认真设计监控系统的安全防护管理体系。

参考文献

[1]刘超，张旗，王家同，石磊.变电站监控系统告警方式存在的问题及其对策[J].通信电源技术，http：//kns.cnki.net/kcms2019，36（10）：204-206+209.

[2]陈哲，袁方方，贾振萍.变电站监控系统中控制功能的正确性设计方法[J].电子技术与软件工程，2019（01）：117.