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關(guān)鍵詞:繼電保護;智能化;測試系統(tǒng)
中圖分類號:TM77 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2014)07-0049-02
繼電保護工作是保障電力系統(tǒng)安全的基礎(chǔ),也是防止損失進一步擴大的重要技術(shù)。隨著科技的發(fā)展在各個行業(yè)的不斷滲透,電力系統(tǒng)也以互聯(lián)網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托實現(xiàn)了繼電保護的網(wǎng)絡(luò)化和智能化,這為電力系統(tǒng)的繼電保護工作開辟了新的途徑,而為了使其不斷完善,對繼電保護智能化測試系統(tǒng)進行研究和分析是十分必要的。
1 非智能化繼電保護測試系統(tǒng)
繼電保護智能化測試系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的測試系統(tǒng),既能對檢驗工作進行規(guī)范,同時也能實現(xiàn)試驗?zāi)J胶蛿?shù)據(jù)的統(tǒng)一化,增強了繼電保護檢驗工作的智能程度。而傳統(tǒng)的測試流程則需要耗費大量人力和物力,同時檢驗質(zhì)量也容易受到各種因素的影響,甚至還會影響到電力系統(tǒng)的工作息率及生產(chǎn)周期。
在傳統(tǒng)的繼電保護系統(tǒng)工作的過程中,測試人員要帶著繼電保護測試儀、測試報告和筆記本到現(xiàn)場,利用筆記本控制測試儀,手動完成測試并記錄報告。返回單位后要對現(xiàn)場的實驗數(shù)據(jù)進行整理,填寫電子報告并發(fā)至領(lǐng)導(dǎo)處審核。整個流程中存在很多影響繼電保護測試工作效率的問題。首先,現(xiàn)場測試環(huán)節(jié)不能保證測試人員能夠完全按照檢驗的標準規(guī)程進行測試,而且測試結(jié)果的合格性要人為進行判斷,測試質(zhì)量和測試人員的經(jīng)驗相關(guān)性大;其次,測試的過程中還要記錄,在測試之前可能還需要對定值、投退壓板進行修改,按要求進行接線,效率低下且可能會因為忽略一些細節(jié)導(dǎo)致試驗的失?。辉俅?,填寫的試驗報告是手寫的方式,不僅效率低還不能保證數(shù)據(jù)的真實有效;最后,人工進行報告?zhèn)鬟f審核周期長且對之后的查詢、統(tǒng)計工作帶來不便。
2 繼電保護智能化測試系統(tǒng)的應(yīng)用和優(yōu)勢
2.1 繼電保護智能化測試系統(tǒng)的改進方向
針對非智能繼電保護測試系統(tǒng)的種種問題,新的繼電保護系統(tǒng)需要對以下的幾個流程進行改進:首先,在測試任務(wù)制定的環(huán)節(jié),要根據(jù)測試的流程標準制定適合的測試計劃并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備的數(shù)據(jù)得到測試參數(shù);其次,在現(xiàn)場試驗的環(huán)節(jié),新的測試系統(tǒng)要能夠自動完成測試試驗、判斷測試的合理性以及數(shù)據(jù)的填寫,同時為了警示信息、幫助信息的可視,新的測試系統(tǒng)還要有現(xiàn)場咨詢功能。
針對之前測試系統(tǒng)檢驗報告審核量大的問題,新的系統(tǒng)要能實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的預(yù)審,從而羅列出相應(yīng)的數(shù)據(jù)供測試人員進行對比和分析。這樣,審核報告就能快速獲得相關(guān)的信息和歷史報告數(shù)據(jù),而避免了大量翻閱
資料。
而在現(xiàn)場檢查的階段,新的系統(tǒng)要以測試標準為基礎(chǔ),形成標準格式的檢驗報告,并能實現(xiàn)自動對裝置的檢驗和對檢驗結(jié)果的分析,并且能夠?qū)y試的結(jié)果自動填入到檢驗報告,從而縮短測試時間。而為了能夠獲得當(dāng)前步驟的幫助信息或者錯誤產(chǎn)生時候的預(yù)警信息,新的系統(tǒng)還需要具有信息幫助功能,即前文所提的現(xiàn)場咨詢功能,這樣就能保證試驗的順利完成。
至于現(xiàn)場檢驗人員方面存在的問題,新的系統(tǒng)要能形成對保護裝置檢驗的標準模式,從而方便用戶可以根據(jù)錄入整定書實現(xiàn)錄入;還要有對檢驗過程中的作業(yè)指導(dǎo),從而方便人員實施操作;最后也需要一個強大的在線幫助系統(tǒng),隨時為檢驗人員提供幫助。
2.2 繼電保護智能化測試系統(tǒng)的優(yōu)勢
新的測試系統(tǒng)只要滿足以上的這些要求,就能提高現(xiàn)場幾點保護檢驗的工作效率,還能降低對現(xiàn)場檢驗人員的技能要求。其優(yōu)勢主要有:
(1)檢驗效率高:繼電保護智能化測試系統(tǒng)能實現(xiàn)檢驗、試驗報告填寫的自動化,還能通過網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對試驗報告進行傳遞,及時統(tǒng)計報表,也方便日后進行查閱,不僅提高了檢驗過程的效率,還提高了審核工作和最后統(tǒng)計工作的效率。
(2)檢驗質(zhì)量高:因為此繼電保護智能化測試系統(tǒng)是在檢驗標準和作業(yè)指導(dǎo)書的基礎(chǔ)上建立起來的,而且在試驗之前會錄入整定值,還能提示測試人員將數(shù)值與保護裝置的定值進行對比,因此很大程度上防止了測試過程中的誤差,還能實現(xiàn)對測試的有效控制,大大提高了檢驗的質(zhì)量。
(3)企業(yè)效益高:繼電保護智能化測試系統(tǒng)也提高了管理工作的效率,緩解了有經(jīng)驗的人員緊缺的狀況,同時也節(jié)省了人員的培訓(xùn)費用。
(4)數(shù)據(jù)真實可靠:檢驗報告的數(shù)據(jù)由系統(tǒng)的檢驗程序自動進行填寫,保證了數(shù)據(jù)的真實性,同時,還能將數(shù)據(jù)以不同形式輸出,保證了數(shù)據(jù)獲取的便捷性。另外,還能保存測試儀器輸出故障的狀態(tài),從而為之后的分析和統(tǒng)計工作提供依據(jù)。
(5)檢驗工作規(guī)范:因為系統(tǒng)是嚴格依照檢驗標準制定的,檢驗的程序也是相對固定的,不會出現(xiàn)人為因素影響,檢驗工作的流程更為規(guī)范,同時生成的檢驗報告的格式也能做到統(tǒng)一化和規(guī)范化。
3 繼電保護智能化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成
繼電保護智能化測試系統(tǒng)主要可以分為測試儀器控制接口、自動測試控制、保護通訊規(guī)約、管理系統(tǒng)和測試標準定義。
(1)測試儀器控制接口:測試儀器控制接口是保證功能測試的軟件接口,外部系統(tǒng)給出所需要的標準參數(shù)數(shù)據(jù)后,測試儀就能自主完成試驗,并通過此接口獲取測試結(jié)果的數(shù)據(jù)。
(2)自動測試控制:自動測試平臺主要開放3種外部系統(tǒng)接口:第一種是負責(zé)數(shù)據(jù)庫下載任務(wù)的連接和試驗報告的上傳;第二種是負責(zé)與保護裝置的通訊和調(diào)用;第三種則是負責(zé)外部的其他程序,比如條碼掃
描等。
(3)保護通訊規(guī)約:保護通訊規(guī)約能夠?qū)崿F(xiàn)與保護裝置的信息交換,同時還能完成對各種信息的讀取工作,實現(xiàn)保護裝置的全閉環(huán)自動測試,另外,還能讀取保護模擬量、輸出故障量,為最后的綜合性判斷提供
依據(jù)。
(4)管理系統(tǒng):管理系統(tǒng)負責(zé)通過數(shù)據(jù)庫來對設(shè)備、裝置測試方案、系統(tǒng)用戶、測試報告進行管理。
(5)測試標準定義:測試標準定義主要分為保護測試功能標準數(shù)據(jù)接口、作業(yè)指導(dǎo)書和測試儀器控制軟件接口標準這三個方面,并應(yīng)用XML語言格式對其進行文件描述。
4 結(jié)語
繼電保護智能化測試系統(tǒng)大大提高了檢驗的標準化程度及工作效率。為繼電保護的檢驗工作提供了更為先進的方法,相信隨著繼電保護智能化測試系統(tǒng)的不斷發(fā)展和完善,其應(yīng)用水平會得到進一步的提升,應(yīng)用范圍也會得到進一步的拓展。
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】智能建筑;建筑設(shè)備自動化;控制系統(tǒng)
隨著科技的不斷發(fā)展,許多新的科技已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各個行業(yè)。在建筑行業(yè)中,智能建筑以及建筑設(shè)備自動化的出現(xiàn),引領(lǐng)了我國建筑行業(yè)的發(fā)展潮流。智能建筑設(shè)備自動化是時代的產(chǎn)物,它是通過各種現(xiàn)代技術(shù)的融合實現(xiàn)了對建筑設(shè)備進行管理控制,同時還能實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。智能建筑一定程度上滿足了人們對于建筑適用的需求。
一、智能建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)總體構(gòu)建框架
1.智能建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成
智能建筑設(shè)備系統(tǒng)主要是針對建筑物中照明系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)這6個系統(tǒng)的運行進行管理控制,同時通過相關(guān)工具把這些子系統(tǒng)的功能進行區(qū)分,積極的進行建筑智能化系統(tǒng)的構(gòu)建有利于提高建筑的舒適度。
2.各個子系統(tǒng)的功能介紹
(1)配電系統(tǒng)的功能介紹
配電系統(tǒng)的主要功能就是為建筑的正常運行提供電力能源,保證建筑內(nèi)的設(shè)備以建筑的正常運行。一般來說,在智能建筑中每層樓都分布著相應(yīng)的配電設(shè)備,并且配電的核心一般都設(shè)立在建筑底層,然后對各個樓層進行供電,同時還能夠?qū)菍优潆婋娫?、蓄電池、?shù)據(jù)的變化以及配電設(shè)備的相關(guān)參數(shù)進行監(jiān)控調(diào)整;另外,還能夠?qū)菍又锌赡艹霈F(xiàn)的異常狀況進行報警,避免出現(xiàn)故障,影響建筑供電設(shè)備的正常運行。
(2)照明系統(tǒng)的功能介紹
所謂的照明系統(tǒng)主要功能就是對建筑物進行照明,在建筑物中,照明設(shè)備分布在不同的層面,為了保證建筑物內(nèi)照明的合理分布,要對建筑的照明系統(tǒng)進行監(jiān)控,在監(jiān)控過程中一般分為兩個部分:一部分是室外照明,主要是針對一些公共場合進行照明監(jiān)控,通過一些聲控和光感裝置的安裝,保證了公共場合的照明。另一部分是室內(nèi)照明,對其監(jiān)控主要是通過對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進行分析,然后通過對總線的控制實現(xiàn)室內(nèi)照明。
(3)供暖系統(tǒng)功能介紹
供暖系統(tǒng)主要是對建筑進行供暖,維持建筑內(nèi)的空氣清新度。但是由于供暖系統(tǒng)的聲音太大,嚴重影響了居民的正常生活,因此,供暖設(shè)備一般都被放置在地下室,系統(tǒng)通過對不同時間段的數(shù)據(jù)進行采集分析,然后在進行控制調(diào)整。
(4)給排水系統(tǒng)功能介紹
給排水系統(tǒng)的主要功能的為建筑內(nèi)部提供良好的水源供應(yīng)以及能夠促進污水排放,這些設(shè)備一般在建筑的頂端、底部或者樓層的夾層。給排水系統(tǒng)負責(zé)水對于水泵、管內(nèi)水壓以及水池水位監(jiān)控,并且對相關(guān)信息進行分析整理來確定建筑的供水、排水情況以及相關(guān)的設(shè)備的運行情況。
(5)電梯系統(tǒng)功能介紹
建筑電梯系統(tǒng)主要是為建筑提供快捷的交通服務(wù),一般來說,電梯設(shè)備都放置在建筑頂部垂直豎井中。電梯監(jiān)控系統(tǒng)主要是針對電梯運行中可能遇到的問題進行監(jiān)控,能夠保證管理人員及時準確的到達事故地點,及時維修,不但保證了電梯內(nèi)部人員人身的安全而且保證了建筑交通的暢通。
二、智能建筑設(shè)備自動化控制系統(tǒng)的構(gòu)建
1.各個監(jiān)控子系統(tǒng)控制功能的參數(shù)
在智能建筑自動化系統(tǒng)管理過程中,數(shù)據(jù)的就顯得十分重要。在自動化控制構(gòu)建中,要對所有子系統(tǒng)監(jiān)控點的分布情況、數(shù)量的多少、放置位置等信息進行確認,通過對于子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行分析,能夠準確的反映出各個系統(tǒng)的情況,同時,還一定很程度上提高了整個監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性以及使用性。在自動化系統(tǒng)的構(gòu)建的過程中要以環(huán)境保護為基礎(chǔ),積極的進行技術(shù)更新,以保證對各個數(shù)據(jù)進行分析,這就為自動化系統(tǒng)的構(gòu)建提供了完整可靠的理論基礎(chǔ)。
2.建筑設(shè)備的自動化監(jiān)控系統(tǒng)軟件支持
在建筑設(shè)備自動化監(jiān)控的核心軟件具有一定的操作級別和身份識別功能,該軟件采用8位通信數(shù)字進行過區(qū)分和管理,能夠?qū)τ谙嚓P(guān)的操作人員進行權(quán)利的限制,只能有一定權(quán)限的人才能夠?qū)π畔⑦M行查詢,不但保證了數(shù)據(jù)的安全準確而且能夠準確的對數(shù)據(jù)進行分析,避免了人員過造成的雜亂現(xiàn)象;另外,還能夠有效的節(jié)約操作時間,提高了工作效率。中央控制系統(tǒng)能夠?qū)Ω鱾€子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行顯示還能夠?qū)ψ酉到y(tǒng)中不正常的數(shù)據(jù)進行警示;能夠有效的避免問題的出現(xiàn)。
3.建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中硬件支持
智能建筑自動化監(jiān)控的構(gòu)建過程中,必須要具有一定的硬件支撐,在進行硬件選擇的時候,中央監(jiān)控系統(tǒng)(計算機、監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分以及對子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行處理);監(jiān)控系統(tǒng)顯示屏能夠?qū)?shù)據(jù)以及圖像進行顯示,便于對問題進行及時分析處理);鍵盤(通過鍵盤來實現(xiàn)程序的制定與更改);持久的電源(為整個監(jiān)控系統(tǒng)提供電源,保證建筑的正常運行以及監(jiān)控設(shè)備的正常運行);網(wǎng)絡(luò)路由器(對各個系統(tǒng)進行連接實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分布);控制總線(實現(xiàn)對于整個系統(tǒng)的控制)。
4.監(jiān)控系統(tǒng)中控制器、傳感器以及執(zhí)行器的確定
在整個監(jiān)控系統(tǒng)中,監(jiān)控系統(tǒng)控制、傳感器、執(zhí)行器的建筑自動化系統(tǒng)的主要組成部分,控制器是整個建筑系統(tǒng)的開關(guān),對各個子系統(tǒng)具有重要影響。在建筑自動化系統(tǒng)中,如果不能夠合理的對控制器進行安裝,就會整系統(tǒng)造成嚴重影響,就算是中央系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了子系統(tǒng)中選在問題,也不能及時的進行預(yù)警。傳感器是對各個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以及狀態(tài)進行檢測,在進行傳感器的安裝過程中,要保證它的合理性,如果在安裝過程中,不能保證它的合理性就會造成系統(tǒng)的敏感或者系統(tǒng)的遲鈍,這樣會嚴重影響監(jiān)控系統(tǒng)的紊亂;執(zhí)行器的功能是對傳感器收集的信息進行分析,同時也是整監(jiān)控系統(tǒng)的核心。在實際工作中,我們要根據(jù)設(shè)備的不同特點對設(shè)備進行合理利用,有效的提高控制器、傳感器、執(zhí)行器的工作效率,才能夠保證整個監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行。
5.建筑設(shè)備監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建
在智能建筑的設(shè)備中,各個節(jié)點之間都有一定的通信力,實現(xiàn)了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建,所以在系統(tǒng)中能夠通過控制總線實現(xiàn)各個子系統(tǒng)之間的相互協(xié)作以及數(shù)據(jù)的交流分析,有利于監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。另外,通過對于各個監(jiān)控點的布置,能夠有效提高監(jiān)控的效率,提高系統(tǒng)自動化水平,能夠及時的對進行監(jiān)控管理。
三、總結(jié)
綜上所述,智能化建筑的不斷發(fā)展,將會引領(lǐng)我國建筑行業(yè)的發(fā)展主流方向,它能夠滿足人們對于建筑質(zhì)量的需求,還能夠構(gòu)建一個舒適、安全的生活環(huán)境。但是在具體的建筑過程中存智能化問題,只有不斷加強自動化系統(tǒng)技術(shù)的完善,才能保證我國建筑行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。
參考文獻:
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[關(guān)鍵詞]智能建筑;信息安全;工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
引言
建筑智能化系統(tǒng)是智能建筑的重要組成部分,為人民生活提供舒適和便利。隨著信息通訊、計算機網(wǎng)絡(luò)、樓宇控制技術(shù)的發(fā)展,大量網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)備和系統(tǒng)進入建筑領(lǐng)域,建筑智能化系統(tǒng)逐漸形成以工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)和計算機網(wǎng)絡(luò)深度交融,樓宇控制、安全防范、辦公自動化等系統(tǒng)集中配置和管理的大規(guī)模集成系統(tǒng)[1]。建筑智能化系統(tǒng),一方面增加了建筑的舒適度,另一方面也保障了建筑及周邊的安全,便于在緊急情況下迅速響應(yīng)突發(fā)事件。涉及國家安全建設(shè)項目是社會的重要基礎(chǔ)設(shè)施,例如車站、五星級酒店、省級重點實驗室等。處于這些建筑中的智能化系統(tǒng)的質(zhì)量好壞不但關(guān)系到建筑的功能和可用性,有的甚至關(guān)系到人們的生命、財產(chǎn)和國家安全。因此做好建智能建筑的智能化系統(tǒng)檢驗是確保工程質(zhì)量、保障信息安全的重要基石。
1建筑智能化系統(tǒng)構(gòu)成及檢驗現(xiàn)狀
1.1建筑智能化系統(tǒng)構(gòu)成
世界上第一幢智能大廈建于1984年1月,是美國康涅狄格州哈特福德市的“城市廣場”。它是由一幢舊式大樓采用計算機技術(shù)進行了一定程度的改造而成。改造后大樓內(nèi)的空調(diào)、電梯、照明等設(shè)備具備了監(jiān)控和控制,并提供語音通信、電子郵件和情報資料等方面的信息化服務(wù)。此后,智能建筑以一種嶄新的面貌和技術(shù)迅速在世界各地展開?!敖ㄖ悄芑到y(tǒng)”在國內(nèi)工程界也稱為“弱電系統(tǒng)”,主要由智能家居系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)、樓宇對講系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、機房管理系統(tǒng)、酒店管理系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)、寬帶接入系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等構(gòu)成。建設(shè)項目涉及國家安全的智能化系統(tǒng)與“弱電系統(tǒng)”的系統(tǒng)近似,按功能分為3大部分,分別是安防系統(tǒng)、樓宇集成控制系統(tǒng)和信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),見圖1。
1.2標準及檢驗現(xiàn)狀
建筑智能化系統(tǒng)主要依據(jù)現(xiàn)行國標進行檢驗和驗收,部分沒有標準的系統(tǒng)依據(jù)合同中的技術(shù)指標進行驗收。系統(tǒng)檢驗一般在系統(tǒng)調(diào)試完成并試運行1個月后進行,檢驗內(nèi)容主要是系統(tǒng)的功能和性能[2]。目前建筑智能化系統(tǒng)檢驗的國標主要有GB50339—2013《智能建筑工程質(zhì)量驗收規(guī)范》[3],該標準在宏觀上對智能建筑工程質(zhì)量驗收提出了要求,但在實際驗收中必須加以細化才能提高可操作性。GB50348—2004《安全防范工程技術(shù)規(guī)范》[4]是我國安防領(lǐng)域的第一部內(nèi)容完整、格式規(guī)范的國標。該標準總結(jié)了我國安防工程領(lǐng)域施工的檢驗,對工程的設(shè)計使用等各個方面提出質(zhì)量要求,但由于制定時間較早該標準中部分條款已不適用。此外,這些標準適用范圍是通用建筑和一般建設(shè)項目,其檢測項目較少,檢測要求較低,因此不能用于建設(shè)項目涉及國家安全的智能化系統(tǒng)的檢測中。
1.3存在的問題
現(xiàn)行建筑智能化系統(tǒng)在檢驗時主要存在2個問題:(1)缺乏信息安全評估。目前建筑智能化系統(tǒng)的標準和檢驗實施主要針對系統(tǒng)的功能和性能,沒有專門針對信息安全技術(shù)要求和評估方法。這導(dǎo)致系統(tǒng)在設(shè)計、施工和使用過程中缺乏信息安全技術(shù)保護手段和管理意識,存在信息安全風(fēng)險[5]。隨著系統(tǒng)集成度的提高和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用,建筑智能化系統(tǒng)已由傳統(tǒng)的信息網(wǎng)絡(luò)孤島,轉(zhuǎn)變?yōu)榫邆鋸V泛互聯(lián)互通和信息共享的大數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)。系統(tǒng)中的各種設(shè)備、終端、數(shù)據(jù)庫等可以通過互聯(lián)網(wǎng)遠程訪問和控制,使得系統(tǒng)的信息安全問題直接暴露在互聯(lián)網(wǎng)中,給公共安全、公司機密、個人隱私帶來嚴重威脅。涉及國家安全的建設(shè)項目一般是社會重要基礎(chǔ)設(shè)施或向社會提供基本公共服務(wù),如果其建筑智能化系統(tǒng)被攻擊和控制,將造成重大事件。例如2012年7月的斯坦福大學(xué)附屬醫(yī)院2500名患者數(shù)據(jù)信息泄密事件,2015年2月的??低暠O(jiān)控設(shè)備事件等等,都造成了極大的社會影響。(2)缺少針對建筑智能化系統(tǒng)信息安全的評估標準。建筑智能化系統(tǒng)中的通信網(wǎng)絡(luò)主要由計算機網(wǎng)絡(luò)和樓宇集成控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。計算機系統(tǒng)主要涉及內(nèi)部辦公、信息、業(yè)務(wù)辦理等,與普通計算機網(wǎng)絡(luò)基本相同,其信息安全評估可以參考現(xiàn)有國家標準和地方標準進行。樓宇集成控制系統(tǒng)涉及給排水、智能照明、電梯控制系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等,屬于工業(yè)控制系統(tǒng)范疇。工業(yè)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)計算機系統(tǒng)在信息安全上的主要區(qū)別是:傳統(tǒng)計算機系統(tǒng)認為保密性的優(yōu)先級最高,完整性次之,可用性最低;而工業(yè)控制系統(tǒng)優(yōu)先保證系統(tǒng)的可用性,完整性次之,保密性的要求最低。由于工業(yè)控制系統(tǒng)與普通計算機系統(tǒng)存在以上差異,因此不能采用計算機系統(tǒng)的信息安全評估標準對工業(yè)控制系統(tǒng)進行評估。現(xiàn)行工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全國家標準有GB/T30976.1—2014《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全第1部分:評估規(guī)范》和GB/T30976.2—2014《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全第2部分:驗收規(guī)范》,其適用范圍主要是工業(yè)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)[6],與建筑智能化系統(tǒng)存在一定的差別,僅具有借鑒意義。
2建筑智能化系統(tǒng)信息安全的現(xiàn)狀
2.1建筑智能化系統(tǒng)的信息安全脆弱性
隨著科技的進步,智能化系統(tǒng)中的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化,主要涉及以下3個方面:(1)嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用提升了系統(tǒng)的智能化水平。隨著嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的優(yōu)化和技術(shù)難度的不斷降低,嵌入式系統(tǒng)在電子產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)中已經(jīng)廣泛應(yīng)用,使得設(shè)備和系統(tǒng)的開發(fā)流程簡化,周期縮短,成本大幅下降。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用提高了設(shè)備的智能化水平,簡化了設(shè)備互聯(lián)的復(fù)雜度,降低了系統(tǒng)集成的成本。例如,建筑智能化系統(tǒng)的重要子系統(tǒng),安全防范系統(tǒng),使用的監(jiān)控攝像機在10年前主要是模擬攝像機,只有圖像和聲音的記錄和傳輸功能,信號通過同軸電纜傳輸。目前嵌入式監(jiān)控攝像機已經(jīng)成為主流產(chǎn)品,不但具有模擬機的全部功能,還增加了與手機互動監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)存儲圖像、多協(xié)議支持等功能。在組網(wǎng)方面,嵌入式系統(tǒng)的監(jiān)控攝像機一般都支持基于TCP/IP的以太網(wǎng)連接,簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。(2)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進步擴大了系統(tǒng)集成的規(guī)模。智能建筑的核心是系統(tǒng)集成,網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)。目前智能建筑中除了用于電話、電視、消防的網(wǎng)絡(luò)外,還大幅增加了各種計算機網(wǎng)絡(luò)、綜合服務(wù)數(shù)字網(wǎng)、樓宇控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)等[7-9]。這些網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了建筑內(nèi)各個系統(tǒng)的互聯(lián)互通,還承擔(dān)了智能建筑中部分系統(tǒng)接入互聯(lián)網(wǎng)的功能。此外與通訊網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的設(shè)備數(shù)量和種類也逐漸增加。例如樓宇控制系統(tǒng)采用以太網(wǎng)連接和OPC技術(shù)將其房門控制系統(tǒng)、空調(diào)控制系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)等信息集成到統(tǒng)一平臺進行管理。該平臺通過核心交換機與辦公系統(tǒng)和其他管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互,部分辦公和業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過核心交換機連接到互聯(lián)網(wǎng)。(3)無線接入技術(shù)改變了系統(tǒng)連接方式。近年來,無線局域網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)品逐漸走向成熟,無線局域網(wǎng)能夠通過與廣域網(wǎng)相結(jié)合提供移動互聯(lián)網(wǎng)的接入服務(wù)。此外,采用無線局域網(wǎng)還可以節(jié)省線纜鋪設(shè)成本,降低了線纜端接不可靠問題,滿足接入設(shè)備在一定區(qū)域內(nèi)任意更換地理位置的需要。這使得無線局域網(wǎng)在智能建筑中的應(yīng)用日益廣泛。例如在智能建筑中辦公場所、公共區(qū)域等地方都提供無線接入服務(wù),部分無線不需要認證可直接登錄使用。新技術(shù)和產(chǎn)品的使用一方面促進了建筑智能化系統(tǒng)的功能和性能的提高,另一方面也增加了系統(tǒng)的脆弱點:(1)嵌入式設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)集成給建筑智能化系統(tǒng)的信息安全帶來巨大挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)的建筑智能化系統(tǒng)中,網(wǎng)絡(luò)是相對封閉的,承載的數(shù)據(jù)相對隔離,設(shè)備一般由單片機控制,程序和功能相對簡單。例如樓宇的給排水系統(tǒng)一般由單片機控制,樓宇的監(jiān)控系統(tǒng)采用的是模擬監(jiān)控攝像機。這兩種系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)獨立相互,使用不同的現(xiàn)場總線進行信息傳輸。設(shè)備中沒有嵌入式系統(tǒng),病毒和惡意攻擊難以改變設(shè)備的功能,對系統(tǒng)造成破壞。在這種情況下,即便某個系統(tǒng)中的設(shè)備故障了,基本不會對本系統(tǒng)中其他設(shè)備造成干擾,更不會影響其他系統(tǒng)和設(shè)備?,F(xiàn)在,隨著技術(shù)的進步,控制系統(tǒng)采用高級PLC,監(jiān)控攝像機使用嵌入式系統(tǒng),控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)通過以太網(wǎng)集成管理后,信息安全風(fēng)險將可能引起智能化系統(tǒng)的整體故障。其一,病毒可以通過集成管理服務(wù)器或辦公電腦傳播;其二,嵌入式系統(tǒng)中的漏洞和應(yīng)用程序中的bug可被攻擊者利用;其三,被攻陷后的嵌入式設(shè)備可能成為僵尸設(shè)備,對網(wǎng)絡(luò)其他設(shè)備發(fā)動二次攻擊;其四,攻擊者可以通過網(wǎng)絡(luò)進行遠程攻擊,攻擊更加隱蔽。(2)無線網(wǎng)絡(luò)的使用增加了建筑智能化系統(tǒng)受到攻擊的隱蔽性。無線網(wǎng)的信號是在開放空間中傳送的,所以只要有合適的無線客戶端設(shè)備,在合適的信號覆蓋范圍之內(nèi)就可以接收無線網(wǎng)的信號。目前在智能化系統(tǒng)中,無線網(wǎng)絡(luò)主要設(shè)置在普通辦公室,員工休息房間,餐廳等區(qū)域,且部分無線網(wǎng)絡(luò)與管理或辦公內(nèi)網(wǎng)相連,僅采用簡單技術(shù)方法進行隔離。而管理或辦公內(nèi)網(wǎng)與樓宇集成控制網(wǎng)絡(luò)存在必要的數(shù)據(jù)交換,這導(dǎo)致通過部分無線網(wǎng)絡(luò)可以進入樓宇集成控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。此外,由于無線接入的便利性,部分樓宇集成控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備也采用無線接入的方式,雖然這些設(shè)備在進行無線傳輸時采用了一定的加密措施防止信息泄露,但無線接入點及其設(shè)備卻成為網(wǎng)絡(luò)信息安全的薄弱環(huán)節(jié)。入侵者可在較隱蔽的地方通過這類無線接入設(shè)備進入網(wǎng)絡(luò),然后利用技術(shù)手段發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)薄弱點,最后實施攻擊或敏感信息的竊取,造成設(shè)備失效或信息泄密。
2.2建筑智能化系統(tǒng)管理上的信息安全脆弱性
雖然智能化系統(tǒng)隨科技的發(fā)展引入了許多新的技術(shù)和功能,但對智能化系統(tǒng)的管理措施和制度卻沒有跟上技術(shù)的步伐,仍然停留在10年前的水平,總體上主要存在以下3個方面的問題:其一,信息安全管理環(huán)節(jié)存在缺失。目前,智能化系統(tǒng)的信息安全措施主要集中在辦公和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò),樓宇集成控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)幾乎沒有信息安全管理措施,存在部分網(wǎng)絡(luò)信息安全管理環(huán)節(jié)的缺失。這使得入侵者很容易通過樓宇集成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)入侵整個智能化系統(tǒng)。其二,缺乏嵌入式設(shè)備的信息安全管理措施。嵌入式設(shè)備由于使用了操作系統(tǒng),部分設(shè)備可以看作是小型的個人電腦,但由于其安裝位置和在系統(tǒng)中的功能定位,使得管理者往往忽視了對嵌入式設(shè)備的信息安全措施,這導(dǎo)致信息安全管理的盲區(qū)。其三,無線局域網(wǎng)接入管理環(huán)節(jié)信息安全措施薄弱。為了工作方便,智能建筑中臨時搭建無線網(wǎng)絡(luò)的情況時有發(fā)生。設(shè)備通過無線接入網(wǎng)絡(luò)僅使用簡單密碼即可,其信息安全措施不足以抵御基本的入侵。由于這種臨時網(wǎng)絡(luò)的連接隱蔽性和接入的隨意性,不但難以管理,還給智能化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)帶來巨大的潛在威脅。管理的薄弱環(huán)節(jié)不但進一步加劇了系統(tǒng)的脆弱程度,還使得當(dāng)出現(xiàn)信息安全事件時相關(guān)部門難以快速響應(yīng),事后難以進行溯源調(diào)查和改進。
3建筑智能化系統(tǒng)信息安全評估的實踐
為了探索建筑智能化系統(tǒng)信息安全評估方法,為智能建筑的智能化系統(tǒng)信息安全評估提供參考數(shù)據(jù),掌握項目中存在的實際具體問題,在政府相關(guān)職能部門的授權(quán)下,湖南省產(chǎn)商品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院聯(lián)合上海三零衛(wèi)士信息安全有限公司,開展了對1個5星級酒店的智能化系統(tǒng)進行信息安全測評。由于該酒店已經(jīng)進入運營,因此測評主要采用網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)分析、攻擊路徑分析、安全漏洞掃描、系統(tǒng)完整性檢查手段進行現(xiàn)場信息安全評估。被評估酒店的智能化系統(tǒng)的整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖所示圖2酒店智能化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)本次建筑智能化系統(tǒng)信息安全評估工作的范圍是西門子的樓宇控制系統(tǒng)、客房控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、以及與之關(guān)聯(lián)的信息網(wǎng)絡(luò)。由于樓宇控制系統(tǒng)和客房控制系統(tǒng)中業(yè)務(wù)種類相對較多、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,且酒店已經(jīng)開始運營,因此評估主要是在不影響酒店方正常運營的條件下進行,包括但不限于:工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器、關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)、現(xiàn)有安全防護措施、信息安全管理的組織與策略、信息系統(tǒng)安全運行和維護情況的評估。由于建筑智能化系統(tǒng)的信息安全評估沒有對應(yīng)的標準,因此我們參考GB/T30976.1—2014《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全第1部分:評估規(guī)范》、GB/T30976.2—2014《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全第2部分:驗收規(guī)范》、DB43/244.2—2013《建設(shè)項目涉及國家安全的系統(tǒng)規(guī)范第2部分計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)范》和DB43/244.7—2013《建設(shè)項目涉及國家安全的系統(tǒng)規(guī)范第7部分建筑設(shè)備管理系統(tǒng)規(guī)范》,開展評估工作。通過評估和滲透測試,我們發(fā)現(xiàn)建筑智能化系統(tǒng)主要存在以下信息安全問題:(1)嵌入式設(shè)備存在嚴重信息安全隱患。首先該酒店樓宇控制系統(tǒng)采用的是西門子的DDC,該型號的版本由于沒有進行操作系統(tǒng)升級,存在編號為CVE-2012-0207的漏洞,遠程攻擊者可利用該漏洞,借助IGMP數(shù)據(jù)包導(dǎo)致拒絕服務(wù)。其次,該DDC存在23號端口為默認開啟,telent的默認登錄為弱口令。(2)智能化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信息安全管理措施薄弱。第一,客房控制系統(tǒng)主機IP所在的網(wǎng)段可以連接互聯(lián)網(wǎng),存在被遠程攻擊的危險。第二,該主機的3389端口沒有關(guān)閉,由于其密碼簡單,存在被爆破的風(fēng)險。第三,通過該主機的IP地址接入后,掃描到了相鄰IP的主機中的2個MYSQL數(shù)據(jù)庫。第四,通過爆破的方式破解了這兩個數(shù)據(jù)庫的密碼,密碼為弱口令,并成功登錄數(shù)據(jù)庫。第五,該網(wǎng)段還存在考勤管理系統(tǒng),具備門禁權(quán)限管理功能,系統(tǒng)仍然使用出廠用戶名密碼。第六,該網(wǎng)段還掃描到諸多打印機,在端口掃描中發(fā)現(xiàn)開啟了515/printer端口,21/ftp端口,通過簡單爆破得到了其出廠的ftp服務(wù)密碼。第七,Insight軟件登錄賬戶/權(quán)限與操作系統(tǒng)登錄用戶名、密碼保持一致,且均為弱密碼,第八,系統(tǒng)操作員站與工程師站沒有分離,操作員可使用工程師權(quán)限。(3)智能化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信息安全防護技術(shù)措施薄弱。第一,樓宇控制系統(tǒng)采用的是西門子的DDC和APOGEEInsight軟件,組態(tài)軟件和DDC間的通訊采用的是明文(見圖3),且網(wǎng)絡(luò)邊界沒有防護設(shè)施,很容易實施中間人攻擊。第二,系統(tǒng)中40%的管理主機沒有安裝基本的防病毒軟件,部分管理主機已經(jīng)受到病毒感染。圖3DDC的通訊數(shù)據(jù)包(4)樓宇集成控制系統(tǒng)部分集成軟件存在軟件漏洞。該酒店采用的是西門子的APOGEEInsight軟件,存在DLL劫持漏洞,目前該漏洞已經(jīng)被西門子證實,由CVE收錄(編號為CVE-CVE-2016-3155)。雖然本次評估中發(fā)現(xiàn)的信息安全風(fēng)險為個案,但通過與系統(tǒng)維護人員及管理人員的交流,我們得知該酒店的智能化系統(tǒng)與他們工作過的酒店相比差不多,管理措施基本一致。由此可以推斷,涉及國家安全智能化系統(tǒng)的信息安全問題是普遍存在的。由于此類風(fēng)險在現(xiàn)階段沒有引起過較大的社會性事故,因此沒有被重視。針對發(fā)現(xiàn)的問題,我們提出以下建議:(1)嵌入式設(shè)備應(yīng)及時更新軟件版本,并將敏感端口設(shè)置為默認關(guān)閉狀態(tài)。(2)合理劃分Vlan和強化核心路由規(guī)則。(3)網(wǎng)絡(luò)中額設(shè)備嚴禁使用默認密碼或弱口令。(4)控制系統(tǒng)軟件應(yīng)該將系統(tǒng)操作員站和工程師站進行分離,并用分配不同的權(quán)限進行管理。(5)組態(tài)軟件應(yīng)及時更新,同時對應(yīng)的電腦應(yīng)安裝基本的防病毒軟件。
4結(jié)語
關(guān)鍵詞:智能;變電站;自動化;系統(tǒng)
1智能變電站設(shè)計的特殊性
首先,電路回路接入。對于常規(guī)變電站而言,設(shè)計電流、電壓電路時,通常選擇次級對應(yīng)方式進行接入,設(shè)置錄播與測控設(shè)備,通過各個設(shè)備、裝置,實現(xiàn)了交流采樣,通過A/D轉(zhuǎn)換器,對數(shù)字量進行處理、識別。使用雙重化保護裝置,通過互感器,產(chǎn)生二次繞組。若一次設(shè)備未達到設(shè)計次級數(shù)量,通過電流互感器,將同一次級繞組向不同保護裝置接入,利用串聯(lián)方式接入。而智能變電站,對一次系統(tǒng)開關(guān)量、模擬量,實現(xiàn)就地數(shù)字化,再通過光學(xué)互感器,實現(xiàn)光纖輸出,直接輸出數(shù)字信息,不產(chǎn)生電流開路、多點接地、電壓短路等問題。通過單元合并,對采集器信號進行采集,按照不同裝置,例如計量、測控、保護等裝置,組織、分配相關(guān)數(shù)字。然后通過不同回路,向二次設(shè)備傳輸不同熟悉信號,利用光纖多收信息、多發(fā)信號,進而提升現(xiàn)場接線穩(wěn)定性、安全性。所以,通過智能變電站,其電壓、電流等數(shù)字信息,由電流互感器出口開始計算,通過單元合并,實現(xiàn)數(shù)字采樣,在一個通道上,實現(xiàn)不同次級電壓量與電流量的同步發(fā)送。對于常規(guī)變電站而言,由A/D設(shè)備裝置轉(zhuǎn)換開始計算數(shù)據(jù),在裝置內(nèi)實現(xiàn)采樣,但一個次級無法與其他次級進行合并傳輸。對于智能化電流與電壓,與常規(guī)站回路比較,實現(xiàn)采樣更簡捷、更安全,且具備極強可操作性。其次,新型二次接線方式及特點。對于常規(guī)變電站,回路、設(shè)備共同確定功能,使設(shè)備更具特定功能,而廠家定義了外部輸出、輸入等接口,利用已設(shè)定電纜回路,與各設(shè)備裝置鏈接,滿足變電站功能需求,而各方施工需按照設(shè)計圖紙執(zhí)行。對于智能變電站,對數(shù)字化技術(shù)進行優(yōu)化整合,實現(xiàn)了緊湊型功能、二次回路的設(shè)計。通過常規(guī)站,實現(xiàn)二次電纜的分散鏈接,確保二次回路的信息規(guī)范整合、數(shù)據(jù)集中分配。對于常規(guī)線路設(shè)計,嚴格電纜裝置、接地屏蔽裝置、保護裝置等要求,必須考慮施工重點、二次設(shè)計因素。對于智能變電站,通過光纜實現(xiàn)信息傳輸,具有極強抗電磁干擾性能、帶寬較高等特點,防止電纜電磁兼容、交流誤碰、電壓接地等問題,防止出現(xiàn)繼電拒動、誤動行為,消除各類干擾源,利用控制電纜,實現(xiàn)二次設(shè)備耦合,進而保證保護裝置正確操作,降低設(shè)備損壞率。另外,在各層級之間,選擇相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸,具有更高可靠性、穩(wěn)定性,進而確保設(shè)備的穩(wěn)定運行。第三,虛端子、虛回路運用。對于常規(guī)變電站而言,利用直流接點、電壓信號、交流信號等,通過硬電纜,傳輸相關(guān)模擬信號。而智能變電站,利用直觀感知,消除電纜接線硬件回路,使二次系統(tǒng)設(shè)計不再使用。由于硬電纜回路被取消,可生產(chǎn)虛回路體系,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息共享。根據(jù)IEC61850標準,明確定義了GOOSE、采樣值傳輸?shù)膬煞N抽象模型。通過GOOSE模型,為變電站提供快速傳輸數(shù)據(jù),確保遙信量、跳閘命令、合閘命令的傳輸。IEC61850標準作為虛回路基礎(chǔ),具有網(wǎng)絡(luò)工程實施、回路表達方式,利用系列工具軟件、網(wǎng)絡(luò)自動配置,使智能變電站的回路檢驗、運用問題得以解決。同時,對于IEC61850標準而言,構(gòu)建虛回路體系,滿足建?;疽螅璐_保各邏輯接點的輸出信號、輸入信號,在SCD文件中,實現(xiàn)全站信號關(guān)聯(lián),為GOOSE參數(shù)訂閱、數(shù)據(jù)采樣提供充足信息。保證這些信息之后,通過SCD文件,將二次圖紙作為變電站的設(shè)計條件、數(shù)據(jù)表達。而系統(tǒng)高度集成、設(shè)計融合,使全站模型文件向廠商導(dǎo)入數(shù)據(jù),減少為對照圖紙,人為輸入信息的差錯率、重復(fù)率。對于采樣值傳輸與GOOSE兩種模型的輸出信號,屬于網(wǎng)絡(luò)傳遞變量,和傳統(tǒng)屏柜相比,端子具有對應(yīng)關(guān)系,而邏輯連接點就是虛端子,通常采取CAD文件表達虛端子圖。在具體運用中,采取EXECL表達表達采樣值傳輸與GOOSE兩種模型,標注各邏輯節(jié)點數(shù)據(jù)屬性與名稱,確定裝置名稱、虛端子標號。以序號11為例,信息欄內(nèi)容為:GIS信號為信息類別,跳閘動作為發(fā)送裝置信息,而接收信息委跳閘動作,信息傳輸采取點對點方式,信息裝置欄顯示為110kV智能終端,RPIT/ProtInGGIO為數(shù)據(jù)集屬性。訂閱裝置欄:110kv保護裝置為裝置名稱,而PI2/CKGOINGGIO1$ST$SPCSO6$stVal為數(shù)據(jù)集屬性。采取這種數(shù)據(jù)顯示方式,若按照原有設(shè)計圖紙,增加了二次施工調(diào)試難度。而智能變電站是以間隔設(shè)計為基礎(chǔ),通過間隔設(shè)計一套圖紙,利用二次設(shè)備進行聯(lián)系圖組網(wǎng),對GOOSE示意圖、虛端子表、過程圖信息進行表達,提高檢修人員、調(diào)試人員、整合人員的圖紙易懂性,主要為背板接線圖與屏后接線圖。
2220kV智能變電站中自動化系統(tǒng)的可靠性分析
首先,對于智能變電站而言,其自動化系統(tǒng)是否可靠,需對自動化系統(tǒng)可靠性進行分析。在系統(tǒng)具體運作過程中,可滿足電力用戶的通信需求。需評價系統(tǒng)可靠性,評價、分析的基本思路為:以平均無障礙時間、平均障礙時間參數(shù),評估網(wǎng)絡(luò)基本元素安全性、可靠性。另外,通過全面功能,以降級功能可靠度、效能指標,評價系統(tǒng)安全性、可靠性,按照系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu),對系統(tǒng)可靠性、安全性進行評估與分析。其次,智能變電站的可靠度、智能組件、模型分析等,主要為電子器件,通常屬于典型性組件,顯示故障率曲線。隨著時間變化,故障率也隨之改變。若故障率屬于常數(shù),正常壽命處于II區(qū)。若故障率處于I區(qū)或III區(qū)時,故障率較高,主要由于設(shè)備生產(chǎn)時間延長,機械設(shè)備逐漸老化所致。
3結(jié)束語
關(guān)鍵詞:智能化變電站;故障系統(tǒng);錄波
中圖分類號:TM63 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937(2014)32-0008-02
智能化變電站是采用可靠、先進、集成等各種智能化設(shè)備,自動完成配電網(wǎng)各種信息的采集、測量、控制與檢測等,實現(xiàn)對配電網(wǎng)的調(diào)節(jié)、控制、協(xié)調(diào)與分析,是配電網(wǎng)的重要組成部分,其能否安全可靠的運行直接決定著整個電網(wǎng)的可靠性。然而由于智能化變電站極為復(fù)雜化,規(guī)模也日益擴大,造成各種安全隱患十分嚴重,一些簡單的事故就可能造成大范圍停電,嚴重的還可能導(dǎo)致電網(wǎng)癱瘓?;诖?,開發(fā)一套能實現(xiàn)變電站內(nèi)故障信息的分析決策系統(tǒng),以便準確判斷故障類型、位置并及時排除故障,增強供電的可靠性,就具有重要的意義。
1 智能化變電站故障系統(tǒng)的關(guān)鍵問題
為了能對故障位置和類型進行準確判斷,并能夠及時排除故障,智能化變電站故障系統(tǒng)的開發(fā)必須克服以下三方面的問題:①大容量數(shù)據(jù)采集和存儲。通常情況下,1個變電站會存在多個合并單元,每個合并單元采樣點平均采樣字節(jié)數(shù)為255 Byte,這就要求開發(fā)的故障系統(tǒng)必須具有較強的數(shù)據(jù)吞吐、處理能力和準確度,同時還能通過高速通道將故障信息及時進行傳輸;②故障錄波和上報記錄兩個模塊互相獨立,互補影響;③故障錄波數(shù)據(jù)和報文記錄能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)聯(lián)分析、相互印證。
2 智能化變電站故障系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖與作用
2.1 智能化變電站故障系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
智能化變電站故障系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計,具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
整個系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)共包括五個模塊:報文采集、解析模塊;報文監(jiān)測、記錄模塊;故障錄波模塊;高精度時鐘模塊和分析站模塊。
2.2 智能化變電站故障系統(tǒng)模塊作用
2.2.1 報文采集、解析模塊
該模塊是整個故障系統(tǒng)的核心部分,具體如圖2所示。
該模塊主要負責(zé)接收報文信息,接收后即刻讀取當(dāng)前時標,并給該信息打上與GPS同步的時間印章,同時結(jié)合師表和報文中的采樣計數(shù)器,準確得出故障信息從采集到傳輸?shù)难訒r。在工作時為了降低報文檢測模塊的中斷響應(yīng)頻率,該模塊將信息打包后傳輸給報文監(jiān)測、記錄模塊,采用計數(shù)器同步方式將所有MU數(shù)據(jù)實現(xiàn)同步,然后再根據(jù)錄波通道配置,提取錄波模擬量和開關(guān)量,將提取出的信息傳輸給故障錄波模塊。
2.2.2 報文監(jiān)測、記錄模塊
該模塊主要負責(zé)實時、連續(xù)、無損記錄各種信息的交互及其過程,對整個故障系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中通信網(wǎng)絡(luò)、連接、報文、節(jié)點及端口等網(wǎng)絡(luò)流量和報文信息進行統(tǒng)計。記錄完成后,還能對各個模塊的信息進行監(jiān)測和對狀態(tài)進行評估,根據(jù)監(jiān)測的信息確定報文有無出現(xiàn)異常現(xiàn)象,對報文錯誤、重復(fù)、錯序、符合性等進行實時預(yù)警。
2.2.3 故障錄波模塊
該模塊能實現(xiàn)對變電站故障錄波的全部功能,如啟動、波形記錄等。
2.2.4 高精度時鐘模塊
該模塊主要作用是維護20 ns分辨率的高精度時鐘系統(tǒng),共提供三種對時方式:脈沖對時、B碼對時和1588對時,與GPS實現(xiàn)同步,通過高速串行總線,能夠?qū)崿F(xiàn)對多個CPU同時提供時標。
2.2.5 分析站模塊
該模塊主要作用是分析智能化變電站運行過程中網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)和電力故障,提供多種可視化的分析工具,為相關(guān)工作人員進行電力故障排查提供幫助,共包含在線監(jiān)測、離線分析、建模和配置、對外通信四個子模塊。
①在線監(jiān)測模塊。該模塊的主要作用是實時顯示各種監(jiān)測到的信息狀態(tài),如:GOOSE和SV報文監(jiān)測、故障錄波和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測。GOOSE報文監(jiān)測通常根據(jù)正常周期和錯誤原則來監(jiān)測,具體見表1、2;SV報文監(jiān)測主要包括同步偏差、丟點、重復(fù)、格式錯誤等監(jiān)測;故障錄波監(jiān)測主要包括波形慢掃描、開關(guān)量檢測等。
②離線分析模塊。該模塊的主要作用是對SC、GOOSE報文、故障測距、波形等進行詳細分析,并實現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)報文的點對點關(guān)聯(lián),從故障波形的任意采樣點能夠迅速實現(xiàn)SV報文定位,也能從SV報文里迅速找到相對應(yīng)采樣點并進行圖形化分析。
③裝置與配置模塊。該模塊的主要作用是對各個模塊進行有效管理,同時能實現(xiàn)參數(shù)和啟動定值的修改。
④對外通信模塊。該模塊的主要作用是提供傳輸故障錄波、報文記錄、故障簡報等多種文件;能夠?qū)崿F(xiàn)定制查看、修改和投退;能傳輸出現(xiàn)故障的設(shè)備信號;能實現(xiàn)遠程控制啟動和復(fù)歸錄波等。
3 結(jié) 語
綜上所述,對智能化變電站故障系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和作用進行了研究,并將研發(fā)的系統(tǒng)應(yīng)用到具體配電網(wǎng)中,該系統(tǒng)是將網(wǎng)絡(luò)信息分析和故障錄波技術(shù)融為一體,對智能化變電站的發(fā)展趨勢相匹配,具有很好的使用效果。
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