水电站自动化系统的网络安全挑战

水电站广泛应用自动化技术,因此导致网络防御难题愈加显著。本文在分析现今安全隐患、防护措施及国际标准基础上,对水电站项目自动控制系统面临的关键信息安全问题实施深入剖析。本文对国际电工委员会(IEC)62351标准等安全标准的发展与挑战进行剖析,建立一套综合的网络保护体系,旨在对水电站自动控制系统给予更为稳固的防护。

基于多分类器投票的变电站自动化系统硬件木马检测方案

针对IEC 61850标准下变电站自动化系统所面临的硬件木马攻击风险,提出了一种基于多分类器投票的硬件木马检测方案。该方案能有效检测该系统中常用通信接口RS232存在的各类型硬件木马。相比于其他基于机器学习的硬件木马检测方法,方案通过主成分分析算法对旁路特征数据进行降维和去噪处理,解决了处理高维度旁路特征样本时的计算开销高和数据冗余问题。此外,本方案结合网格搜索和K折交叉验证算法优化个体分类器参数,并通过投票机制将这些个体分类器集成为改进的多分类器投票模型,以进一步提高模型检测硬件木马的准确率。对比实验结果证明,该方案在检测不同类别的硬件木马时具有高效率和高准确率。

一键顺控在变电站自动化系统中的升级应用

随着中国经济建设的快速发展,生产和生活中对电力的需求也日益增加。在这种情况下,电网的规模越来越大,复杂性越来越高,特别是电网自动化水平得到了突飞猛进的发展。然而,电网规模的扩大,电网结构的日益复杂,电网自动化水平的提高,对电网的运维提出了更高的要求,也使得电网运行维护工作的难度越来越大,工作量越来越多。在传统的电网运行模式中,每次电网运行都依赖于操作票的调度,操作票的调度以完全人工或半人工半自动化的方式进行。随着电网规模的扩大,调度员的操作票务调度任务日益增多。即使增加更多的调度员,也难以保证调度任务的正常完成。显然,这样的情况不利于电网运行自动化水平的提高。一键顺控技术的出现,给电网运维带来了一种新的模式,对实现电网控制自动化具有决定性意义。本文以一键顺控技术的概念为核心思想,对变电站的运行方案进行了重新设计,并对其中的关键点进行了深入的研究。

基于IEC 61850标准的智能电子设备及变电站自动化系统的测试

IEC61850标准是未来数字化变电站通信网络与系统的唯一国际标准,其主要目标是实现互操作,因此标准的测试活动也就围绕该目标进行,包括2个层次:验证智能电子设备(intelligent electronic device,IED)是否具有互操作的能力,即一致性测试;验证IED集成在一起完成变电站自动化功能的能力,即互操作性测试。文章重点介绍了变电站自动化系统的测试流程,并结合开发的数字化保护平台对其一致性测试进行了探讨,最后介绍了对测试质量进行评估的重要性及评估手段。

变电站自动化系统实现IEC 61850的过渡期策略

提出了当前在变电站自动化系统中实现IEC 61850所面临的一个重要问题,即如何实现基 于IEC 61850技术的新系统与基于传统技术的现有系统之间的兼容。分析了变电站自动化系统的 现状,比较了现有技术与IEC 61850的重要差异,指出在现有系统与新系统之间必然存在一个过渡 期。文中提出了2种策略,利用这2种策略可以在过渡期实现新系统与现有系统的兼容。

变电站自动化系统互操作实验建议

实现不同厂家设备的互操作是IEC 61850标准的主要目标。为此,不同厂家之间需要进行必要的互操作实验。在对国外历次IEC 61850互操作实验研究的基础上,建议国内厂家按照逐次逼近的原则,分阶段进行实验,在实验过程中使用必要的监视、分析工具。

基于IEC 61850的变电站自动化系统安全风险评估

基于IEC 61850的变电站自动化系统(substation automation system,SAS)是SAS的发展方向。变电站安全问题日益突出,对SAS开展安全风险评估十分必要。提出了基于功能分解的SAS安全风险评估方法,依据IEC 61850建立基于功能分解的安全风险评估模型,对SAS系统和功能进行数学语言描述,将SAS安全风险划分为"系统风险"和"功能风险"。给出了功能失效概率计算方法,并引入逻辑连接价值、逻辑节点价值和功能价值概念以度量功能失效后果损失。建立了功能风险等级9级评定方法和基于层次分析法的系统风险综合方法。最后以T1-1型变电站SAS为例验证了方法的可行性和适用性。

基于嵌入式以太网的变电站自动化系统通信网络

在分析现有中低压变电站自动化系统通信网络的基础上 ,根据网络技术发展的最新成果 ,提出了基于嵌入式以太网的面向超高压变电站自动化系统的通信网络。文中对以太网在变电站自动化系统中的应用模式和传输模式这 2个关键问题进行了分析和研究 ,选择分组广播模式作为传输模式 ,UDP作为嵌入式以太网的传输层协议。所提出的方案已在工程实际中应用 。

基于IEC61850的变电站自动化系统可靠性评估

基于IEC61850标准的变电站自动化系统支持功能自由分布,系统的可靠性与其功能分布方式密切相关。介绍了变电站自动化系统功能自由分布的实现原理,提出了基于IEC61850的变电站自动化系统可靠性评估方法,即基于IEC61850标准,将系统功能分解成由逻辑节点和逻辑连接构成的逻辑节点连接图,通过物理装置和通信链路的故障率,计算各逻辑节点和逻辑连接的故障率。在此基础上,根据系统功能的可靠性框图,计算系统功能的可用率,并以此评估系统的可靠性。以间隔联锁功能为例对方法进行详细说明并对其可行性进行了论证,为优化系统功能分布方式和提高系统可靠性提供指导依据。

应用于变电站自动化系统的无线传感器网络技术

通信技术是变电站自动化赖以实现的关键技术之一。文章根据变电站自动化系统的特点,提出一种基于分簇路由的2层架构变电站自动化系统无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)组网方案,该方案在过程层采用WSN,在间隔层、变电站层采用以太网。文章对该方案具体实施中的传感器节点能量供给、数据融合与分簇路由算法、可靠性与安全技术、WSN接入以太网等关键技术给出了初步解决办法,最后阐述了WSN实际应用于变电站自动化系统需进一步研究的问题。文章提出的有线通信网络与无线通信网络相结合的2层架构组网模式是对变电站自动化系统通信网络的一种有益探索。

程序化操作在变电站自动化系统中的实现

介绍了变电站程序化操作的概念以及在变电站实现程序化操作需要具备的条件,提出了利用当地后台和调度主站分别实现程序化操作、利用程序化操作服务器实现程序化操作以及利用间隔层智能设备与程序化操作服务器共同实现程序化操作等3种实现方案。通过对3种方案的对比,间隔层设备与程序化操作服务器共同实现程序化操作的方案具有对通信依赖程度小、执行效率高、可靠性高、便于运行维护等多优势。介绍了RCS-9700变电站自动化系统中图形化的操作票管理及图形化操作仿真验证等程序化操作相关功能,并着重介绍了程序化操作在RCS-9700系统中的具体实现。

变电站自动化系统中热点问题的讨论

变电站自动化技术的发展和研究近年来在国内十分活跃 ,为适应这种形势 ,依据CSC2 0 0 0综合自动化系统的实践 ,对热点问题中的信息传输方式、专家系统应用、分布式母线差动保护、分布式控制单元和分布式系统的对时方案等

嵌入式以太网在变电站自动化系统智能化电气设备上的实现

介绍了基于IEC 61850体系的变电站自动化系统结构,并指出其主要的实现目标及倡导的基于以太网技术的“无缝通信体系”,阐述了将NET+ARM以太网控制器及收发器芯片集成到现有的智能化电气设备(IED)上的实现方案和IED直接上以太网的设计思想。同时指出应用基于TCP/IP的IEC 60870-5-104应用层协议在变电站自动化系统内及与调度自动化系统间实现无缝通信是当前非常实际的办法。

数字化变电站自动化系统可靠性评估

对数字化变电站自动化系统(DSAS)的可靠性进行评估是其推广的必要前提。文中提出一种包括DSAS功能可靠性和系统可靠性的评估方法,该方法同时考虑了智能电子设备(IED)的软件、硬件和通信系统的可靠性以及通信时延这几个因素。使用以IED和交换机为顶点、通信链路为边的图来表示DSAS,并根据每个元素"工作"和"失效"两个状态,得出DSAS的所有状态;使用功能完整性和时延约束判据将这些状态划分为工作状态和失效状态,并将所有失效状态合并为一个状态;使用离散时间马尔可夫链对DSAS功能和系统的可靠性进行建模,推导了状态转移矩阵的计算方法及根据状态转移矩阵和初始状态计算平均失效前时间的方法。

嵌入式以太网在变电站自动化系统中的实现

以太网已成为变电站自动化系统通信的发展趋势。低压变电站自动化系统的间隔层设备硬件平台配置较低,通常难以引入实时操作系统(RTOS)及其TCP／IP协议栈。文中研究了在低硬件配置平台上实现嵌入式以太网通信软件的若干关键问题,提出了一种多任务分时、分层的以太网通信软件结构;对内存采用实时性较好的空间表进行管理,对报文采用动态的组织和管理方式;对间隔层设备的路由和地址解析问题,间隔层设备只实现地址解析功能,变电站的外出网关设定地址解析协议(ARP)代理功能,从而大大降低了系统的复杂性。另外,还针对以太网实现中的其他问题进行了讨论。

基于信息物理接口矩阵的IEC61850变电站自动化系统可靠性分析

随着电力系统通信控制网络和物理设备网络交互的加深,基于信息物理融合发展的变电站自动化系统的综合可靠性问题亟待研究。以IEC61850实际变电站自动化系统为例,基于变电站主接线建立其信息物理融合框架,在该框架下将信息层保护元件对物理层主要设备的影响进行分类,提出用信息物理接口矩阵表征故障传播类别的概率。考虑信息层的影响,建立变电站自动化系统可靠性分析方法,以实际变电站为算例进行了可靠性计算分析,验证了所提方法的正确性。结合算例进一步分析可靠性指标,结果表明信息层故障将明显增大系统的故障损失,而对系统连锁故障风险的影响相对较小。针对信息传输延时进行灵敏度分析,结果表明负荷点期望缺供电力的变化幅度随过程总线传输延迟率的增加而显著提升。

遵循IEC 61850实现变电站自动化系统时间同步的频率调节算法设计

根据IEC 61850标准的要求,将网络对时方式应用到变电站自动化系统中。由于时钟偏差本质上是时钟本身与标准时间源之间频率的偏差造成的,作者以统计学中的艾伦方差分析法为基础,提出一套由软件实现的频率相位混合调节时钟同步算法。具体应用表明,该算法运行24h的平均偏差为3.08ms,最大偏差为15ms,满足变电站层时间同步的精度要求(小于100ms),同时可以有效减少对时间服务器的访问频率,并使时钟曲线更加平滑。

基于Hypersim的变电站自动化系统闭环测试环境的建立

介绍了一种基于Hypersim变电站系统闭环测试的方法。在Hypersim中实时仿真变电站运行,并将被测装置所需要的电压、电流和开关位置信号输出,装置的控制信号再返回Hypersim中,从而形成变电站自动化系统装置的闭环测试环境。Hypersim主要完成电力系统网络的构建,并对网络进行分析、映射任务、生成代码。详细叙述了在Hypersim中建立仿真闭环测试环境模型、解耦元件、参数设置、负荷变动的脚本、与被测装置闭环连接等。从仿真变电站运行情况看,所介绍的方法能方便地研究被测装置与仿真变电站的相互作用。

SCL在变电站自动化系统的应用

针对IEC61850变电站自动化系统,介绍了其中所描述的SCL(变电站配置描述语言),在分析SCL在我国变电站自动化系统应用的各种特点的基础之上,提出了SCL文件所描述的对象模型映射为IEC61850数据模型的方法,并详细讨论了基于SCL的变电站自动化系统配置过程,以及对传统规约的配置方式进行了比较分析,介绍了系统配置工具和IED配置工具的概念,最后分析了IEC61850的配置方式和特点。

500kV变电站自动化系统实时远程维护实现

利用IEC60870-5-104远动规约支持TCP/IP网络协议和其他现有资源,实现了在集控自动化主站实时远程维护500 kV子站智能设备,包括远动通信工作站、后台服务器等。通过在500 kV变电站自动化系统和集控主站分别搭建远程维护子网,结合2 M专用远动通道,实现了远程实时维护子站自动化设备,特别实现远程遥控复归异常远动通信工作站。该维护方法有效提高缺陷处理及时性、相关设备利用率,在湖南省500 kV电网得到推广。