电力自动化系统安全技术李萍

2012年12月内蒙古科技与经济December2012　第24期总第274期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.24T o tal N o.274
电力自动化系统安全技术
李　萍
(内蒙古电力(集团)有限责任公司包头供电局,内蒙古包头　014030)
摘　要:确保不发生电网大面积停电事故是安全工作的底线。

本文从调度自动化误操作、自动化系统应急方案和安全防护规定等方面,对电力自动化系统安全技术做了较详细的阐述和介绍。

关键词:电力自动化系统;安全技术;电网安全;包头
中图分类号:T M764(226) 文献标识码:B 文章编号:1007—6921(2012)24—0130—03
电网安全不但是企业的安全问题,而且是影响经济发展和社会稳定的社会公共安全问题,确保电网安全是我们的经济责任、政治责任和社会责任,确保不发生电网大面积停电事故是我们安全工作的底线。

在保电网保供电的过程中确保不发生人身事故同样是我们安全工作的底线。

2012年,包头供电局安全生产要努力实现“确保员工人身安全、确保电网运行安全、确保生产设备安全”。

在这个“安全生产年”里,我们要统一思想、凝心聚力、充满信心、团结一致,为全面完成全局各项目标任务奠定坚实的基础。

1　系统概况
包头供电局成立于1958年,是国家大型一档企业,内蒙古电力公司所属最大的供电企业。

主要承担着包头市区及市属白云、石拐两个矿区和九原、土右、固阳、达茂4个旗县区的供电任务,供电面积近3万km2,服务各类用户103.04万户,用电人口290万。

包头地区电网已形成以500kV为电源支撑, 220kV七角C型环网、110kV全面辐射的供电网络,具有较高的供电可靠性和稳定性。

截止到现在,地区电网运行的35kV及以上变电站154座,主变压器305台,主变容量2067万kVA,输电线路221条, 3627km。

其中局属直管变电站63座,包括500kV2座、220kV15座、110kV41座、35kV5座;直管输电线路2159.68km。

电网连结地区公用电厂8座,装机容量637万kW;自备电厂8座,装机容量190万kW;白云、达茂后山地区风场12座,装机容量108.75万KW,供电能力已达480万kW,基本上能满足包头市经济发展的需要和包钢、铝厂、希望铝业等一大批电力用户的用电需求。

2009年,国家电网公司提出构建“三集五大”的发展框架,2010年进一步提出“加快推进主营业务专业化,优化电网运行监控模式,逐步推广实施调控一体化,提高电网安全运行水平”的目标。

内蒙古电力公司确定在包头供电局率先进行“调控配一体化”试点。

包头供电局积极响应,经过半年多的建设,于2010年12月29日通过公司实用化验收,并正式开始运行。

“调控配一体化”即采取“电网调度监控中心+运维操作站”的运行模式,调度集中监控、运维操作站分区操作。

调控中心主要承担指挥地区主配网的运行操作、事故处理和变电站监控及特殊情况下紧急遥控操作职责;运维操作站主要负责所辖变电站的倒闸操作、运行维护、设备巡视及在调度指挥下的事故处理职责,两者各司其职但又紧密配合。

“调控配一体化”的运行模式具有组织结构简单,工作流程简化,调度和监控人员协调方便等优点,进一步优化电网资源配置,大大提高了电网事故处理和运行操作效率,全面提升了电网的安全和应急水平。

由此,对自动化系统提出了更高的要求。

目前,通过我们现有的两套系统调度运行人员可清楚地了解到包头地区电网网络架构、所管辖变电站间的负荷、潮流情况,能够全方位、全实时的反映系统概况。

系统的所有画面都设有时间、频率、负荷情况及越限、开关操作、事故跳闸等报警行显示,为调度运行人员随时观察运行情况提供了方便。

系统设有重要厂站的今日及历史各日24小时电压曲线图,其中包括220KV、110KV、35KV、10KV、6KV电压曲线。

5min取一次值,画面直观明了,并非常清楚地显示了一天24小时电压变化情况,能够使运行人员随时调整系统电压,以提高系统电压合格率。

包头地区电网调度自动化系统目前对所有接入的厂站,主站系统都设有一次接线图,画面显示了主变、各条进线、出线的实时负荷值和潮流方向及母线电压值,断路器状态醒目,具有闪动功能,可方便调度人员监视实际厂站的开关操作,数据刷新周期为5秒钟。

2　调度自动化防误操作
调度自动化值班员的操作内容包括: 遥控试验操作; 遥信传动操作; 信息表变更操作; 数据库安装操作; 遥测系数变更操作; 人机画面变更操作; 新增厂站通道接入、新增信息表等等。

防误操作是保证自动化系统、集控系统安全运行和防止引起人为事故的重要手段,自动化值班运行人员严格按照《自动化防误操作管理规定》进行各种操作。

自动化值班员进行各种操作时,应有监护人员; 进行各种操作时应使用各自的用户和密码; 进行遥控实验操作前,应核对操作的厂站名称、进入的厂站画面是否正确,进入遥控操作画面时,应核对点击的操作点是否正确,核对双重名称正确后再进
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收稿日期:2012-10-13
　李萍・电力自动化系统安全技术
2012年第24期
行实际操作实验; 进行遥信传动时,自动化值班员应认真询问现场远动人员是否做好现场安全措施,确认安全措施做好后方可进行遥信传动。

遥信传动的过程应符合遥控实验操作的要求,按照遥控实验操作的步骤进行; 自动化系统、集控系统信息表更改应根据远动提供并有专业负责人签字的变更单及最新信息表进行,如不符合要求,自动化人员不得变更信息表,在变更信息表前做好原有信息表的备份; 如果有临时变更信息表或不能立即提供变更时,自动化人员在变更信息表后应在运行日志中将变更情况详细记录,并要求远动人员及时补充有专业负责人签字的信息表变更单; 数据库安装操作前应首先将数据库安装文件与信息表详细核对,尤其是遥控点核对,应由两人配合核对,核对无误后,进行数据库备份。

以上工作完成后方可安装数据库; 遥测系数变更必须有方式组或调度作的变更单,严格根据变更单进行系数更改,并在上机操作记录中详细记录,同时更改资料并妥善保存; 人机画面应根据方式组或集控站提供的厂站一次图及电网系统图进行变更,修改画面后应核对遥测遥信信息点的正确性及遥测系数的正确性,然后将更改后的画面拷贝到WEB 服务器中并进行画面转换,保证在WEB 浏览器中是最新画面。

3　自动化系统应急方案
包头供电局调度自动化系统和集控系统为双机双网冗余热备份网络系统结构(见图1、图2所示)。

双通道通讯方式,通过调制解调器手动切换。

前置子系统、实时子系统、历史数据子系统均为双机自动切换。

3.1　单机故障处理方案
前置子系统、实时子系统、历史数据子系统在出现单台主设备故障时,系统自动从主运行设备切换到备用设备运行,备用设备状态自动转换为主设备状态,主设备状态自动转换为备用状态或故障状态。

以上现象均可从系统监视画面观察监视到。

在状态为主机的服务器上OSA 用户中,使用CIR 命令和CIRBOB 命令,察看该服务器上的系统相关进程是否正常,如果不正常并且该进程挂起,用(KIL L -9进程号)命令停止该进程,然后使用命令BOBST ART +进程名重新启动该进程(如果该进程已经停止,则不用使用KILL 命令)。

3.1.1　检查主备机切换是否正常3.1.2
　检查数据采集是否正常
图
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图2
在主前置服务器上OSA 用户,通过RT U 命令,任意选择2～3个站(不同规约类型的站),通过察看数据原码的方式,观察前置系统数据采集是否正常; 通过人机画面调阅使用不同规约采集数据的厂站一次图,观察画面数据刷新是否正常; 通过前置监视画面观察前置原码数据刷新是否正常。

3.2　双机故障即系统全停处理方案
当系统出现全停故障时,应分两种情况即电源故障和系统自身故障。

3.2.1　电源故障处理方案
正常情况下,自动化系统和集控系统的供电方式是由两路市电电源分别向两台UPS(50KUP S1和50KUP S 2)提供电源,即市电1为50KUP S 1提供主路供电电源和50KU PS2旁路供电电源,市电2为50KUP S 2提供主路供电电源和50KUPS 1旁路供电电源;馈线屏1的两段母线分别为50KUPS1和50KUP S2的输出母线,并且在两台U PS(50KU PS1和50KU PS2)的输出端安装一个“并联UP S 空开”,作为单台U PS 故障时的应急措施;馈线屏2一段母线为30KUP S 3输出母线,该母线分别通过安装的两个并联空开与馈线屏1的两端母线相连,作为30KUP S 3故障时的应急措施。

电源系统接线图见图3所示。

目前,50KUP S 1通过馈线屏1的一段母线带自动化系统设备,50KU PS 2通过馈线屏1的二段母线带集控系统和集抄系统设备,其中服务器设备则同时由两台U PS 提供双路电源,馈线屏2则带自动化工作区、调控中心、18楼网络设备。

由于目前30KU PS 故障停运,馈线屏2所带负荷通过并联空开由50KUP S1提供电源,目前50KUP S1输出电流约为68A,50KU PS2输出电流约为23A 。

两台50KUP S 正常安全输出电流为120A 左右。

当一路市电故障(假如UPS 1市电故障),可将U PS1主路输入开关断开,UP S2旁路开关断开。

将U PS 1切换至旁路工作状态,使用UP S 1
旁路供电。

图3　自动化电源分布
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　总第274期　内蒙古科技与经济
市电正常,一台U PS故障(假设为50K U PS1故障):当市电正常,50K U PS1故障时,U PS通常自动切换至旁路工作,不会造成设备停电。

若50K UP S1故障长期不能处理或维修UP S时需停负荷,则将50KU PS1负荷倒由50KU PS2带。

50KU PS1故障恢复后: 如50KUP S1是在旁路状态,则将旁路倒至逆变器状态,方法为轻按50KUP S1控制面板上B/ P/INV一次,提示INV灯亮,U PS恢复正常运行模式; 如50KUPS1故障后,其所带负荷改由50KU PS2带,则首先将需由50KUP S1所带的设备停机,将馈线屏1二段母线上相应空开断开,然后将馈线屏1上的两台50KUP S的并联空开断开; 50KU PS1开机; 检查馈线屏1上的两台50KUP S 的并联空开处于断开位置,将馈线柜1的50KUPS1输出空开合上; 将馈线柜1一段母线上的停电设备的相应空开合上; 按照《自动化系统电源故障应急处理方案》重新启动系统设备。

两路交流电源同时故障:当调度大楼电源检修或两路交流电源同时故障,自动化两套U PS的交流电源失电,UPS工作于电池供电模式,目前U PS电池在正常情况下具备两个小时左右的带负载能力。

两台UP S正常运行时禁止在馈线柜1同时合上“并联UP S空开”,如其中一台U PS同时发生故障,无法为其所带负载提供电源时,方可合上“并联U PS空开”,由正常运行的UPS为两套系统提供电源,但操作前可根据停电时间停掉某些设备,将系统负荷尽可能减少,例如工作区1设备、工作区2设备、工作区3设备、方式工作站、方式报表机、维护工作站等,必要情况下可采取单主机运行方式。

当市电故障后首先向调度员询问失电原因,如果市电可以保证在1h内恢复,可以不采取应急措施; 经向调度员询问后,市电如果在1h内不能恢复,则应该采取应急措施进行处理,应按照《自动化系统U PS带负荷时切减负荷顺序》进行切减负荷,延长UP S供电时间; 待交流市电恢复后,依次启动停掉的负荷。

一面馈线柜故障: 当一面馈线柜故障时,首先尽快寻找故障点,对故障点进行隔离;若短时间无法隔离故障,则将故障馈线柜所带设备的配电电缆解开,将其接至另一面馈线柜,由正常的馈线柜进行供电,此时由于所有自动化负荷由一面馈线柜供电,因此按照正确的操作步骤将其接至另一面馈线柜。

馈线柜故障恢复后,仍须依照操作步骤,将原故障配电柜接过来的临时接线解开,恢复到原配电柜上。

3.2.2　系统自身故障启动方案。

scd1加电启动,起来后用cir和cirbob观察系统是否正常启动。

scd1正常启动后把f e01和scd2加电启动,起来后用cir和cir bob观察系统是否正常启动。

his1加电启动,起来后测试是否能进入oracle。

fe01和scd2正常启动后把fe02和其他各节点加电启动,起来后用cir和cirbob观察各节点系统是否正常启动。

各个工作站启动。

利用备份数据进行数据恢复。

4　自动化系统安全防护规定
根据《电力二次系统安全防护规定》(电监会)和《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定》(国家经贸委)的规定,特制定包头供电局自动化系统及各级控制系统的安全防护规定。

包头供电局自动化各级控制系统包括自动化系统、集控系统、变电站综合自动化系统、五防系统、遥视系统等。

其安全防护等级划分见图4所示,其中自动化系统、集控系统、变电站综合自动化系统为一级防护系统,五防系统、
遥视系统为二级防护系统。

图4
一级防护系统必须使用专用数据网络,不得接入任何与系统无关的各种设备。

不能更改一、二级防护系统的各个设备的网络连接方式、IP地址。

在一、二级防护系统设备上不得使用任何移动存储设备(包括光盘、优盘、移动硬盘、软磁盘等)。

一、二级防护系统设备不能移作他用,不得在其设备上干于系统不相关的工作。

一级防护系统不能与其他任何系统或网络直接进行网络连接,如果需要连接则必须使用专用硬件安全隔离设备(不同于普通防火墙和杀毒软件)一级防护系统与其他系统或网络连接时数据只能是单向流动,即由一级防护系统流向其他系统或网络。

二级防护系统与三级防护系统连接时数据只能是单向流动,即由二级防护系统流向三级防护系统。

5　自动化系统减负荷顺序
自动化机房电源50KU PS1和馈线柜1为自动化系统及调控中心、通信调度18楼机房部分设备供电,50KUPS2和馈线柜2为集控系统和集抄系统供电,当市电或某台U PS故障需要用另一台UP S带负荷时,应按照以下步骤处理: 目前自动化UP S1电源在正常情况下具备1h的带负载能力,U PS2电源在正常情况下具备2h的带负载能力; 当市电故障后首先向调度员询问失电原因,如果市电可以保证在1h内恢复,可以不采取应急措施; 经向调度员询问后,市电如果在1h内不能恢复,则应该采取应急措施进行处理,具体措施如下:首先将50KU PS1所带调控中心大屏幕设备电源停掉,部分调控中心的PC机、工作站停掉(只留电网调度员和监控员监视所必须用的P C机、工作站。

如果市电1h后还没有恢复,这时将工作区一设备、工作区二设备、工作区三设备、方式工作站、方式报表机、维护工作站等不影响系统运行的设备停掉,减小负载,延长UP S带负荷时间。

如果市电在1.5h后仍未恢复,再将自动化系统或集控系统实时服务器、前置服务器、历史服务器的备机停用,使系统的负荷最小化,尽可能延长U PS电源所带负荷时间。

当UP S断电2h后,达到U PS带负荷的极限,这时为了防止U PS突然断电使服务器、工作站硬件损坏和防止历史数据丢失,应该将系统全部停掉,等市电恢复后,按照系统全停应急恢复方案进行恢复。

6　结束语
我们所从事的安全生产工作是年复一年,日复一日重复性的工作,如果我们没有做到警钟长鸣,很容易出现麻痹思想,正如内蒙古电力集团公司刘锦书记所讲的“容易的事百遍千遍的做好就是不容易,简单的事百遍千遍的做好就不简单”。

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