从智能变电站看智能电网安全.doc

从智能变电站看智能电网安全 摘要：根据目前智能电网的发展趋势，智能变电站是智能电网发展中的一个重要部分。本文主要从技术和经济两个方面对智能变电站进行了介绍，提出了智能变电站在运行时的安全防护、故障、检修和源端维护等多个方面的功能。 关键词：智能电网；智能变电站；技术；经济 中图分类号： TM411 文献标识码： A 一、智能变电站的双重威胁 智能变电站面临的威胁来自内部和外部两部分。外部安全威胁包括两个方面：首先，与调度数据网相连，远动主机的控制指令和状态信息一旦被篡改，将影响各类一次设备的状态以及调度侧监控可信度；其次，在移动介质或者终端接入的前提下，变电站监控系统可能受到病毒、操作系统以及应用漏洞的影响。 智能变电站面临的内部威胁主要来源于内部通信的脆弱性。智能变电站改变了原有的点对点的通信模式，取消了原有的硬接线模式，不同部件之间的通信，采用了对等的通信模式，所有变电站的智能部件之间的通信均在局域网上实现，并且不同智能部件的关联度更加紧密。一旦某个智能部件遭到恶意攻击，就会影响整个变电站内的通信，危及站内业务的正常运行。 智能变电站从物理结构上可以分成设备层、站控层和间隔层。其中设备层又叫过程层，它包括了智能设备、合并单元以及智能终端，具有电能分配、传输、变换、控制、测量、计量、保护以及状态检测等功能；站控层主要包括了通信系统、自动化系统、对时系统、站域控制系统等子系统，可以对全站或者某一个设备进行全面的测量与控制，具有数据的采集与控制、电能量采集、保护数据信息管理、操作闭锁和同步向量采集等功能；间隔层的设备通常指的是测控设备和继电保护设备等二次装置，具有各种远方输入与输出、控制器通信与智能传感的功能。 二、智能变电站技术方面的分析 （一）智能变电站运行时功能的分析。在智能变电站中运用各种高级化软件，比如智能分析决策、警告、巡查等，这些高级应用能够保证变电站运行管理自动智能化，减少人工工作量的同时扩展了变电站的巡视周期，使得变电站在停电时间与倒闸操作的时间大大的减少，极大的提高了工作效率。然后再通过辅助装置功能智能化的开发运用，使得变电站内部运行环境和信息化平台有机的结合，对变电站的外部设备的运行环境进行实时的监测，从而达到对变电站的空调、加热器、风扇等设备的远程控制，极大的方便了变电站的设备管理。 （二）故障信息的分析决策。在实际中，系统会把故障录波、SOE、保护设备等具体的相关信息进行采集、整合，最后进行综合分析，得出的结论将给电网提供有力的决策，将决策的结论和智能报警系统相结合，可以在后台的界面上看到综合的信息展示，并能把这些信息进行定向的传输发布，这样就能使电网调度和变电站的运行状况相互互动。也可以把全站的各项信息进行综合的分析和过滤，自动的生成一些故障推理文件与处理的建议方案，提高了变电站内的智能化水平和减少解决故障的时间。此外，为了保证在故障时变电站内的信息的畅通性，所以变电站内的所有对象都进行统一建模，把告警的信息经过系统的统一过滤筛选，并判断告警信息之间的逻辑关系进行推理，实现最终的告警，然后把所有的告警信息分类的整理好，以便工作人员进行快速的查找调用。 （三）顺序控制。智能变电站的顺序控制是在常规的顺序控制上增添了许多其他智能化的操作控制功能，其中包含了构建统一符合IEO61850标准的控制模型，加强和变电站的视频监控系统之间的合作，建立可视化操作控制端，通过图像信息来判断设备的工作状态和设备故障，实现了自动站内准确高效的顺序控制功能。 （四）智能变电站检修方面的功能。智能变电站内采用在线检测技术，能够及时的发现各个装置在运行时出现的故障，如油温过高、漏电、短路、漏油等现象，确保在监测中提供各个装置提高最原始的基础数据，制定相应的应对措施，减少事故的发生，提高设备的使用年限，最终提高供电的质量和安全性。 （五）源端方面实现的功能。源端维护可以使调度主站和变电站的模型一致，对变电站内的信息进行可视化显示，从而使调度主站更方便的对变电站内的信息进行远端服务。 （六）智能变电站总体对安全防护的策略。智能变电站的主要安全防护策略主要是“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”四个方面，将业务进行分区，将变电站内的监控系统和继电保护系统置于控制区，把在线监测设备和辅助系统等置于非控制区，配以纵向加密认证的设备与防火墙，用来满足二次防护的需求。 三、 新生态环境面临更大挑战 智能电网改变了原有电网的整体的生态环境，以一种新型的智能化的方式展现了现代电网的模式，拉近了电网与最终用户之间的距离，从末端到电力的源头重新定义了整个电网的生态环境。我们身边的资源都将和智能电网产生关系，比如未来的智能家电、智能公交等。智能电网对生活的支撑作用将逐渐显现，对于国计民生的影响将更加深远。 新型的生态环境在安全方面将面临网络更广、交互更多、技术更新和用户更广泛等多重挑战。同时，伊朗震网病毒爆发之后，智能电网的安全防护更加重要，加强对电网设施的安全性研究和认识刻不容缓。基于智能电网的特点，我们应该从以下三个方面加强智能电网的安全研究。 第一，相对于智能电网的安全架构建设来说，对基于智能电网的安全性研究相对滞后。作为风险系数较高的电网行业，应该促进行业与安全研究组织和机构之间的合作，加强对智能电网新型工业控制系统的各个环节的安全性研究，结合电网的业务特点，加强对代码和应用系统之间互通的安全性研究。 第二，运营组织和关键提供商建立系统开发的全生命周期安全管理。加强系统安全性的一个有效方法就是在系统开发的每个阶段降低安全缺陷出现的可能性，参考安全开发生命周期SDL过程，加强整个生命周期的安全管理工作。 第三，加强运营组织的安全运维和管理。将工业控制系统分区分域、建立管道、通信管控，实施“纵深防御”，严格管理所有可能的入口，对于已有的系统进行业务工业安全域划分，对业务模块之间的通信需要重新定义，把非必须的通信，严格地隔离在通信模块的内容范围内。加强人员和流程的管理制度落实。另外，智能电网还需要加强安全制度执行的实时性，应用最新的适用于智能电网体系的工业安全产品，以检测和阻断针对工业网络的威胁。 智能变电站运用先进的应用技术和辅助设备等控制手段，使得设备的操作时间大大的减少，使电网的可靠性得到了增强，再采用了设备状态可视化、智能报警、分析决策、源端维护等高级功能，其中的预警、安全评估、故障分析、故障建议等功能加强了变电站的安全性，使变电站的安全系数得到了有效的提高。在检修方面，减少了事故发生的几率和主要装置的检修次数和检修时间，提高了设备的使用寿命。在巡检方面，运用智能化的机器人进行巡检，降低了人工工作量，节约了人工成本。在对变电站变压器的防雷、避雷方面可以实现状态检修，节约了蓄电池、主变色油谱等检测费用。这些功能和措施都大大的减少了智能变电站的运行成本，从而大大地提高了经济效益。与其他同等规模的变电站相比，智能变电站的运行成本远远低于普通的变电站，如220KV拉东智能变电站的运行成本就比普通同等规模的变电站每年少10万元。 四、结论 从以上可以看出智能变电站的运用网络平台和高效的应用软件，在各个方面的展现的优势，在技术上各类新技术的运用不仅提高了智能变电站的运行效率和安全系数，还能确保智能变电站运行时的经济效益，与普通的变电站相比，智能变电站具有比较高的技术性与经济性，是目前智能电网主要的发展方向之一。 参考文献： 1 张黎，黄鹏.智能变电站发展前景的探讨J.中国科技博览，2010，（34）：240-241. 2 孙大为，王野腾，原国胜等.从技术性、经济性看智能变电站发展前景J.黑龙江科技信息，2012，（27）：95-95. 3 张加涛，乔慧婷.面向智能电网的变电站发展前景C./中国电机工程学会第十一届青年学术会议论文集.2010：793