变电站高压供电监控系统设计分析

2021-12-30

科学与信息化 2021年7期

北海金海电力设计有限责任公司广西北海 536000

引言

供电系统经常会发生过负荷、短路或漏电等事故，而在这些故障发生前高压配电开关通常会产生多种征兆，如电流急剧波动、温度增高等。有鉴于此，针对性设计高压供电监控系统对高压配电开关进行有效监测，并将相关特征数据汇总上传至地面监控中心，通过分析汇总实现对故障隐患的提前定位排除，进而在确保生产作业持续有效开展的同时降低由电力故障引起的财产损失。

1 高压供电监控系统网络安全管理平台应用价值分析

通过在内网安全监视平台中接入高压供电监控系统安全防护装置，并增加安全审计、统计分析、集中监控等功能于内网安全监视平台内，网络安全运行情况及部署的安全设备运行状况即可得到实时监视，网络安全事件的综合分析、集中可视化、实时警报也可实现，并满足电力系统安全评估的数据需要，电力系统的安全防控与管理能力随之提升。内网安全监视平台属于现阶段多数高压供电监控系统的核心，由此建立的安全防护体系以栅格状网络为基础，但结合实际调研可以发现，现阶段很多内网安全监视平台仅能够监测防护装备的在线及运行情况，安全分区内部系统及设备的运行情况无法探测和感知，安全分区内部的危险源与病毒源在这种情况下无法有效控制，安全事件很容易因被遗漏的潜在危险引发，因此必须设法向网络设备、工作站、服务器扩展网络安全监测和感知范围，动态管控的网络安全防护体系可由此建成。为实现高压供电监控系统网络安全风险的精确定位和监测，必须建设新一代网络安全管理平台，以此实现实时响应、全面安全管理并增加自主可控防护，辅以专用网络安全监测技术，这一网络安全管理平台即可更好保障高压供电监控系统的网络安全[1]。

2 高压供电监控系统设计

2.1 测温电路设计

为有效监测高压配电开关作业时的温度变化，监测系统中配有专门的温度感应装置，其型号为DS18B20，作业时能对配电开关低压腔内部的温度进行实时采集并将相关数据同步传送至地面数据中心。作业过程中DS18B20温度感应装置实时采集的温度数据主要借由对其DQ（双向数据控制）引脚高低电平的读写而实现，同时为提升其作业的驱动力，在其DQ引脚上增设1个上拉电阻，以确保读写过程中数据测定的精准性。在读取温度时，其主要作业程序包括三部分，分别是初始化时序、读时序及写时序。3个时序均以主机为主设备，以单总线装置为从设备，每一个命令或数据的传输全部从主机启动的写时序开始。而当要求单总线器件进行数据回送时，可在完成写命令操作后，通过主机启动读时序从而达成数据接收[2]。

2.2 硬件、软件的配置和功能设定

监控中心自动化系统是实时系统，能实现电力系统的监控，保障系统的实时性与可靠性。对于系统主站的设计，应选用高性能服务器，对于数据服务器、前置数据处理工作站、控制工作站等关键环节应采取冗余热备设计，保障出现故障时的系统仍能继续工作，提高系统的可靠性；对于局域网的设计应采用高速网络连接技术，网络型采用星型拓扑结构。要设计备用网络，实现双网络配置，可以互相切换使用，提高网络的适用性与安全性。监控中心自动化系统在接入其他系统时应采用物理隔离装置，额外配置综合业务服务器，通过分区可以减少系统的危险系数，在一些特殊情况下可考虑路由器防火墙装置的设置，提高系统额安全系数；对于分区功能，可按电力系统的安全分区要求在生产大区建立监控中心自动化监控系统，其配置包括SCADA服务器系统、前置处理服务器、历史数据服务器、平台服务器、PAS服务器、操作员工作站、维护工作站、报表工作站、SCADA通信网关，具体的配置如下：SCADA服务器系统实现数据存储与管理，同时保障系统用户信息、设备信息、管理信息的安全；前置处理服务器实时数据采集处理变电站系统的数据，将数据传送至监控中心主站的系统网络，或将主站命令传至变电站对变电站设备进行调整与控制；操作员工作站帮助监控中心运行人员完成对变电站的监视、控制、调节等操作；历史服务器实现监控中心自动化系统的数据查看功能，同时作为与外部系统连接的网关；维护工作站主要进行整个系统的维护工作；PAS服务器实现监控中心自动化系统对其监控范围变电站的电压、功率等参数的闭环控制；网络光纤交换设备拓展信息网络的延伸。

2.3 变电站综合监控及预警系统架构设计

系统软件分为公共服务层、应用服务层、底层服务层、协议接入层四个层次，其中：公共服务层：包含一些后台告警模块、外部接口模块和管理员管理模块内容。应用服务层：是系统功能的实现层，完成监控管理的所有业务逻辑，并且面向用户进行信息呈现。本系统采用B/S模式呈现用户界面，用户端无须安装任何专门的客户端软件，只需要在浏览器上即可使用全部功能。底层服务层：完成采集数据、运算以及存储功能，并且提供组态画面供系统设计员设计界面。协议接入层：根据实际情况，以灵活的方式接入各种被管设备的实时状态与参数[3]。