浅谈电力二次自动化系统_安全防护设计-毕业论文

函函 授授 大大 专专 毕毕 业业 论论 文文 论文题目：论文题目：浅谈电力二次自动化系统浅谈电力二次自动化系统 安全防护设计安全防护设计 年年级：级： 专业名称：发电厂及电力系统专业名称：发电厂及电力系统 学学号：号： 姓姓名：名： 指导教师：指导教师： 20122012 年年 0606 月月 摘要：摘要：随着计算机网络技术的发展和普遍应用,网络及系统安全问题 也日益受到人们的重视。从信息安全问题的发展历程来看，电力二次 自动化系统安全防护设计已经成为人们关注的。为此，国家电网公司 的有关部门制定了全国电力二次系统安全防护总体方案 ，以指 导全国电力自动化系统的安全防护运行。 电力自动化系统具有丰富的 配电管理功能，能方便地与其它网络系统联网，共享数据，对于实现 地区电力调度自动化具有重要意义。 关键词：关键词：电力、二次自动化系统、安全防护 目录目录 1 1、电力系统自动化系统概述、电力系统自动化系统概述1 1 2 2、安全防护设计安全防护设计2 2 3 3、电力二次自动化系统安全防护设计、电力二次自动化系统安全防护设计 4 4 4 4、计算机在电力二次自动化系统安全防护中的应用计算机在电力二次自动化系统安全防护中的应用 5 5 4 4、1 1 视频系统的应用视频系统的应用5 5 4 4、2 2 数据采集数据采集6 6 4 4、3 3 水电厂计算机系统结构水电厂计算机系统结构6 6 4 4、4 4 自动和远方控制自动和远方控制8 8 （一）（一）电力系统自动化系统概述电力系统自动化系统概述 电力系统自动化的领域包括生产过程的自动检测、调节和控 制,系统和元件的自动安全保护,网络信息的自动传输，系统生产 的自动调度，以及企业的自动化经济管理等。电力系统自动化的 主要目标是保证供电的电能质量（频率和电压），保证系统运行 的安全可靠，提高经济效益和管理效能。电力系统自动化是我们电 力系统一直以来力求的发展方向，它包括：发电控制的自动化，电力 调度的自动化， 是具有在线潮流监视， 故障模拟的综合程序以及SCADA 系统实现了配电网的自动化， 现今最热门的变电站综合自动化即建设 综合化电站，随着信息技术的发展，电力系统的自动化也已经面向信 息化发展就目前来说， 电力系统自动传输系统就是随着信息技术发展 起来的，其功能是实现调度中心和发电厂变电站间的实时信息传 输。自动传输系统由远动装置和远动通道组成。远动通道有微波、 载波、高频、声频和光导通信等多种形式。自动化主要是代替人 的体力劳动，代替或辅助人的脑力劳动，制造系统中的人机及整 个系统的协调、管理、控制和优化。在功能方面，自动化代替人 的体力劳动或脑力劳动仅仅是自动化功能目标体系的一部分。自 动化的功能目标是多方面的，已形成一个有机体系。在范围方面， 制造自动化不仅涉及到具体生产制造过程，而是涉及产品生命周 期所有过程。远动装置按功能分为遥测、遥信、遥控三类。把厂 站的模拟量通过变换输送到位于调度中心的接收端并加以显示的 过程称为遥测。把厂站的开关量输送到接收端并加以显示的过程 称为遥信。把调度端的控制和调节信号输送到位于厂站的接收端 的实现对调节对象的控制的过程，称为遥控或遥调。远动装置按 组成方式可分为布线逻辑式远动装置和存储程序式逻辑装置。前 者由硬件逻辑电路以固定接线方式实现其功能，后者是一种计算 机化的远动装置。从各个发面来讲就是现在自动化水平的高度发 展，包括管理系统的自动化也是通过计算机来实现。主要项目有 电力工业计划管理、财务管理、生产管理、人事劳资管理、资料 检索以及设计和施工方面等。 （二）（二） 安全防护设计安全防护设计 随着电子技术的飞速发展, 自动控制系统在电力生产各个方面 的使用越来越广, 电力职工在受益于微电子技术的极大方便的同时, 也受到其一旦损坏就损失巨大的困扰。 实 际上,在电力系统增加自动 控制系统的时候,对自动控制系统的安全防雷意识相对淡薄,一旦有 雷电波侵入设备损坏一般是巨大的, 有的甚至使整个系统瘫痪, 造 成无可挽回的损失.所以就必须进行安全防护，即安防、所谓安全、 就是没有危险、不受侵害、不出事故；所谓防护、就是防备、戒 备，而防备是指作好准备以应付攻击或避免受害，戒备是指防备 和保护。 综合上述解释，是否可以给安全防护有如下解释：做好 准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于 没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。按照电能的生产 和分配过程，电力系统自动化包括电网调度自动化、火力发电厂 自动化、水力发电站综合自动化、电力系统信息自动传输系统、 电力系统反事故自动装置、供电系统自动化、电力工业管理系统 的自动化等，为了让电力系统的自动化更加系统化，就需要建立 显而易见，安全是目的，防护是手段，通过防范的手段达到或实 现安全的目的，就是安全防护的基本内涵。对于电力二次系统的 安全防护我们需要建立一定的安全防护系统，可以建立入侵报警 系统。入侵报警系统就是利用传感器技术和电子信息技术探测并 指示非法进入或试图非法进入设防区域的行为、处理报警信息、 发出报警信息的电子系统或网络。入侵报警系统的构成一般由周 界防护、建筑物内（外）区域、空间防护和实物目标防护等部分 单独或组合构成。系统的前端设备为各种类型的入侵探测器（传 感器）。传输方式可以采用有限传输或无线传输，有限传输又可 采用专线传输、电话线传输等方式；系统的终端显示、控制、设 备通讯可采用报警控制器，也可设置报警中心控制台。系统设计 时，入侵探测器的配置应使其探测范围有足够的覆盖面，应考虑 使用各种不同探测原理的探测器。在生产控制大区与管理信息大区 之间必须设置经电力专用横向单向安全隔离装置。它由高压电子脉 冲主机和前端探测围栏组成。高压电子脉冲主机是产生和接收高 压脉冲信号，并在前端探测围栏处于触网、短路、断路状态时能 产生报警信号，并把入侵信号发送到安全报警中心；前端探测围 栏杆及金属导线等构件组成的有形周界。 （三）（三）电力二次自动化系统安全防护设计电力二次自动化系统安全防护设计 随着电力市场及通讯技术和网络技术的不断发展，在集控中心、 调度中心、用户之间进行的数据交换也越来越频繁，这对于电力调度 自动化系统的可靠性、安全性及实时性提出了更高的要求，也使得电 力调度自动化二次系统的安全防护问题成为调度中心的一项重要工 作内容。 电力调度自动化二次系统安全防护方案依据电力系统的特点 及各相关业务系统的数据流程、重要程度及安全要求规范，在电力二 次自动化系统安全防护设计中，需要将资源共享与充分利用。不同的 安全区应该要求具备不同的安全防护， 需要实现不同的安全等级和防 护水平、隔离强度，以实现电力调度自动化系统的安全防护。着重对 原有相关系统、设备的信息整合和发掘利用，对安全系统系统建设的 可扩充性，未建立便于未来扩容、增设功能，采取上层开放式平台、 终端积木式结构措施。 开放式平台允许开发者实现平台提供者没提 供的功能并且平台允许开发者重构或替代平台提供者提供的不尽 让人满意的功能。 在建立安全系统的时候需要建立安全防护系统。 提高安全性，网际间有安全保护、防误操作和防病毒措施。加强网 络管理员安全管理水平，提高安全意识。由于蠕虫病毒利用的是 系统漏洞进行攻击，所以需要在第一时间内保持系统和应用软件 的安全性,保持各种操作系统和应用软件的应用， 要求企业的管理 水平和安全意识也越来越高。建立病毒检测系统。能够在第一时 间内检测到网络异常和病毒攻击。建立应急响应系统，将风险减 少到最小、在突发情况下来建立一个紧急的响应系统是很有必要 的，建立一些安全防护来进行预防。尽量减少通道和上层数据库的 负担，如子站范围内的故障处理、配变低压无功投切等。根据所在地 区的具体情况来进行安全设计，按照有关规程规范要求，结合本地区 客户需求特点及本网络设备运行状况， 进行符合自身实际的配电自动 化系统功能的规划设计，才能更好的进行安全防护。 （四）（四）计算机在电力二次自动化系统安全防护中的应用计算机在电力二次自动化系统安全防护中的应用 随着计算机技术和网络通讯技术在水电厂中的广泛应用， 水电厂 二次系统的网络与信息安全对电力系统安全运行的影响越来越大。 针 对目前水电厂二次系统网络与信息安全存在的问题， 电力系统安全设 计与计算机技术、安全体系构架、硬件防护设备配置、应用软件安全 策略设计等方面密不可分。 （1）视频系统的应用 多级网络结构视频调度系统，系统集视频监控、视频指挥调度、 视频会议等多功能于一体，并辅以适当的警戒功能以实现电站“五 遥” ，为电站实现真正的无人值守创造条件。在满足需要的前提下， 保证系统的稳定可靠，节省投资，使系统发挥良好的经济效应。具体 如下：多级视频监控，实现对电站，运行重点区域的实时统一监控， 各监控点的现场图像和现场环境（红外、烟雾、水浸、门磁等）监控， 并产生告警联动。监控的范围除了设备监控、运行状况监控、安防监 控，还可扩展到对所属单位工作人员工作情况的监控。系统监控设计 是一个多级的监控系统，不仅实现对口监控，还可以根据具体地理位 置，实现相关外派单位的监控，横向的监控。 （2）数据采集 前端采集设备与及网络相连，经过数字压缩后，经本地网络交 换机，传送到信息网上，而网上的用户即可实现远程实时监控。在数 据采集时要保证数据采集的实时性：电气模拟量采集周期 1s， 非电气模拟量(不包括温度)采集周期 2s，状态和报警点采集周期 100ms，事件顺序记录点(SOE)分辨率 1ms，LCU 采集的变化数据 到实时数据库时间 2s。 （3）水电厂计算机系统结构 基于 LK 的水电厂计算机监控系统采用开放的总线型网络系统， 具有良好的扩充性，可根据用户的需要，灵活配置，例如可配置成最 简单的单机单网系统，或配置为多机多网冗余系统，也可配置成多厂 的复合网络系统。 系统一般分为全厂控制层(PCL)和现地控制层(LCL) 两层。对于梯级水电站的计算机监控系统，则可再设一个梯级调度控 制层(CCL:Cascade Control Layer)。 根据系统可靠性或功能要求，PCL 层可配置一至两台数据库服 务器，完成系统的应用计算与历史数据库管理工作，一至多台人机联 系工作站，实现生产过程的监视与控制，实现对电站的自动管理。系 统设有若干台通讯服务器，负责本系统同其它系统的通讯，如网调、 省调、 水情测报系统、 以及电厂内部的其他智能数据采集功能装置等。 PCL 层还可选配事故语音报警装置，可同电话系统、传呼系统联网， 作为水电站“无人值班”(少人值守)自动化系统的必备选件。另外， 还可设置工程师工作站，培训仿真工作站，厂长终端等。 根据用户要求，本系统还可配制大屏幕投影系统或大屏幕电子 显示屏。 现地控制单元层采用按单元分布的原则，一般每台发电机变压 器组各设一个 LCU，开关站设一个 LCU，厂用电及全厂公用设备共设 一个 LCU，闸门控制设一套 LCU。若有模拟屏，则应设一个模拟屏驱 动 LCU。 根据机组装机容量的大小，机组现地有人值班与否，对 LCU 的 可靠性要求也不同。为提高 LCU 的可靠性，一般可采用结构冗余的方 式。可在影响 LCU 可靠性的每一个环节采取改进措施，如 CPU、I/O 机箱电源、通讯模块、I/O 模块、机柜电源等，可进行双冗余配置。 根据目前应用经验，一般采用较多的冗余措施有双 CPU 配置，I/O 机 箱配置冗余电源，机柜采用交直流电源供电，双通讯模块或接口等。 系统内部各节点采用开放的以太网总线联接。网络通讯介质可 采用光纤、同轴电缆或双绞线。根据电站规模、现场条件、对可靠性 要求等情况，可采用单总线或冗余多总线的系统结构。 系统与站级监控系统可采用不同的通讯技术联网，如快速以太网、 SDH、广域网等，介质采用光纤或微波。 （4）自动和远方控制 电力自动化系统是基于先进的计算机技术、网络通讯、自动化控 制、微机继电保护技术,为用户提供现代化的设备监视控制管理和远 程监测,确保电力系统稳定可靠供应的系统结构。目前计算机集散控 制在电力自动化系统中的实现主要有两种方式:1)工控机+通信管理 机+微机继电保护；2）前端采集设备+PLC+微机继电保护+后台远方控 制。 结束语：电力二次防护系统是自动化系统的支撑平台，二次防护 安全是动力系统安全的保障。同时，电力自动化系统的安全防护是一 个动态的工作过程，随着环境、人员、设备及技术不断变化发展，安 全目标与安全标准也不断更新，