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1电力过程自动化现状目前电力部门自动化道路的发展并非一帆风顺,一些问题已经显现出来,为保证其良好发展,必须对一些常见的问题进行改革。我国电力工程的自动化技术仍旧处于发展中阶段,在管理上存在一定漏洞。电力工程系统复杂,子系统众多,电力工程系统的运行必须保证各个部分的平稳运行,因此管理起来具有较高的难度。同时由于电力部门自动化设备更新速度较慢,很多技术难以适应时代的发展。电力部门中监测部门名存实亡,自动化设备的自动监测功能虽然能够帮助工作人员进行监控,但并不能完全取代人的功能,一些电力部门过分迷信自动化设备,导致管理上存在片面性。
2电力工程自动化存在的问题
(1)盲目引进自动化设备,没有针对性随着科学技术的不断大展,很多自动化设备出现在电力工程现场。电力部门的管理是一个系统多样性的过程,因此仅靠人力难以实现全方位的工程管理,难以发现系统中存在的隐患,通过全面检测也只能发现一些比较明显的问题。通过自动化设备能够实现对系统的全方位监测,提高系统工作效率,减少故障发生率。
(2)电力工程自动化装置缺乏人性化电力工程设备具有高度集成电力系统控制能力,很多先进的自动化设备操作具有一定难度,电力部门技术人员在未受到专业培训的情况下难以掌握自动化设备的操作方法。电力部门没有针对建立一个完善快捷的自动化控制系统,技术人员往往无法掌握自动化技术的精髓,无法将自动化的功能完全发挥出来。自动化系统建设缺乏人性化,没有从便于操作的角度进行设计。自动化是为了便于管理而引进的现代化设备,而实际过程却是无法发挥自动化的功能,自动化设备本身却带来了在操作上的难题,适得其反。
(3)电力工程自动化数据传输问题自动化设备对电力工程的控制主要通过对监测数据进行分析并做出反应,与传统人为管理方式一样,只是自动化设备具备反应迅速、高效快捷等优点。管理过程中需要对数据进行准确传输,保证智能处理系统得到的数据是有效的。目前电力系统自动化信息传输存在一定误差。由于电力工程引进的自动化设备并非完全定制,而是采购市面上通用的自动化设备,因此在实际运用时可能与电力工程系统存在兼容性问题,一些系统中存在的问题导致数据无法准确传输,因此导致系统出现一定错误率,甚至可能导致电力系统的故障。
3提高电力工程自动化有效性的措施
(1)针对性引进自动化设备电力部门在引进自动化之前需要对整个电力系统进行分析,找出系统组需要切实解决的问题,对存在的问题进行深入分析,找出解决各个问题的具体措施,看是否有必要引进自动化设备。对迫切需要的部分进行自动化方案探讨,针对问题引进有效的自动化设施,保证自动化设施在电力工程能发挥实际效益,避免盲目跟风造成资金浪费。
(2)建立人性化自动化操作系统自动化设备引进后,应该请专门的人员编写相关程序,从便于操作的角度进行分析,建立一套完整的自动化控制系统。系统最好采用简单明了的操作方式,让电力部门的工作人员能够快速掌握并熟练操作。在自动化操作过程中应该进行一定的防护作用,例如进对一些具有一定后果的操作设置问题选项,操作人员进行相关操作时会有问题弹出,请操作人员确认是否继续操作,避免操作人员的疏忽导致自动化系统紊乱。
(3)采用竞标方式引进定制自动化系统目前从事开发自动化系统与设施的企业众多,竞争颇为激烈,因此电力部门在引进自动化时可以采用竞标的方式购买自动化定制产品,让众多企业参与进来,选择性价比适中的企业。定制的自动化系统能够避免与电力系统的兼容性问题,所有功能针对电力系统而建立,因此数据传输基本不受影响,得到的分析结果准确,真正达到自动化管理的目的。
4结束语
电力自动化技术是在国家电网公司配电系统网络化技术不断提高的契机下迅速发展起来的,它是一门综合技术,包括现代电子技术、信息处理技术、网络信息技术。电力自动化技术在电力系统中的应用为其平稳发展提供了一定的条件,也减少了电力系统中安全事故发生的几率,节约了各种资源。电力自动化技术可以对电力系统的整体参数进行详细的检测,保障其正常运行。电力系统对电力自动化的要求大概分为两个方面:第一,对它的技术要求。在这方面我们要不断发展电力自动化技术,并提高电力自动化技术的发展水平,从而在一定程度上减少和避免电力系统安全事故的发生,保证电力系统的安全性和稳定性,也可以减少对人力资源的浪费。第二,对它的检测性的要求。电力自动化技术会对电力系统整体的每一个参数进行定期的检查和测试,并对它进行进一步的改进和完善,保证整个电力系统的正常运行。
2 电力自动化在我国的发展
2.1电网自动化调度技术方向的发展
电网自动化调度技术是指以计算机技术和信息技术为控制手段,实现信息的采集、整理和显示,保证电力系统一个良好的运行状态,能够让调度人员更好地掌握全局,实现对整个系统的有效指挥。电网自动化在调度方面的发展,使我们对电力工程有了全面的监控,能够更方便地应对突发事件,保障电网系统的稳定运行。
2.2变电站在技术上的自动化
变电站在技术上的自动化主要是指利用计算机和通信方面的技术对得到的信息进行集中处理。实现个人在变电站对信息的处理,可以对整个电力系统进行优化和整合,这样就可以对搜集来的数据和信息进行比较全面的处理。利用此功能可以有效监控整个电力系统的操作和运行状况。
3电力工程中的电力自动化技术应用
3.1供电系统自动化技术
电力自动化技术在供电系统的应用主要包括三大块,即电力调度区域实现自动化监控、变电站运行、管理的自动化以及负荷控制工作的自动化。电力调度区域实现自动化监控主要通过小型计算机来完成。变电站运行管理自动化主要通过计算机与互联网通信技术来完成,通过应用计算机对所反映的数据进行集中处理,提高处理效率,可以有效实现对整个电网运行的实时监控,能够做到及时发现故障、及时报告,提高维修速度,保证电网运行的通畅。负荷自动化控制主要采用工频、声频控制来完成,根据电力系统负荷的记录来自动生成负荷曲线,让工作人员对其进行实时监控。
3.2电力自动化补偿技术
传统的低压无功补偿技术采用的是单一信号,以及三项电容器,但是,该技术在应用过程中存在大量的缺陷,如在应对用电为单相负荷的用户时,会出现三相负荷不平衡的问题。而自动化补偿技术的出现,有效弥补了低压无功补偿技术存在的缺陷,能够有效实现三相共补,三相分补,并能将二者有效结合,更好地适应电力负载的变化,同时该技术还具备检测功能,能够对电器进行实时的防护。
3.3对象数据库技术
现如今,在电网运行中,对象数据库技术已经被广泛应用,该技术与传统监控技术相比,占据着绝对的优势。通过该技术的应用,可以实现数据库的自动化监控,且对信息数据的处理速度非常快,准确率极高,极大地弥补了传统人工处理数据的不足。随着数据库技术的进一步发展,未来有望实现电力系统自动监视与控制等功能,不仅可以有效满足企业发展降低成本的要求,还可以有效满足工业、生活用电迅速增长的需求。
4结语
为做好外部非法因素的防范工作,确保电力通信系统信息安全,电力企业开发实施了电网通信安全防护体系建设工作。它以电网安全防护工程为主体,实现了科学的电力工程实施流程、管理技术和现阶段最先进的技术的高度结合,构建起一整套全方位的电力系统通信安全防护机制。它涉及信息安全工程学相关知识,以信息安全工程能力成熟度模型(SSE-CMM)为规范,指导实施电力通信安全工程的全过程,从具体的安全设备设置,到安全工程的管理、组织和设计、实施、验证各个环节,包含了电力系统信息安全防范体系的所有环节。具体来说,电力系统通信安全防护体系包括三个主要因素,即策略、管理和技术。
2电力通信系统信息安全相关要求
电力通信所面临的环境比较复杂,给信息安全防范带来较大困难。不同的数据传输方式,信息安全防范的要求也不一样。当前电力自动化管理系统无线网络传输数据的类型分为实时数据和非实时数据两种,下面我们逐一对这两种数据的安全防范要求做出说明。
2.1实时数据安全防范要求
实时通讯对网络的传输速度与质量要求很高,通信规约在时间方面相对苛刻,允许的传输延迟范围很小。同时,实时传输的数据量一般不大,流量长期保持在一定水平,波动幅度较小。现阶段电力通信系统中常见的实时传输数据包括以下几种:(1)下行数据。包括遥控、遥调和保护装置及其他自动装置的整定值信息等。这类数据受设备状态影响,直接关系到电力系统能否安全稳定运行。在实时传输和安全防范方面的要求都比较高。(2)上行数据。包括遥信、重要遥测、事件顺序记录(SOE)信息等。这些数据是电网运行状的直接反映,是电力调度运行的重要参考依据,具有一定的保密性要求。从上面可以看出,电力通信实时数据具有流量稳定、时效性的特点,对于数据传输的实时性、可靠性、保密性与完整性方面有着加高的要求。所以,在进行实时数据传输时要切实做好加密工作。
2.2非实时数据安全防范要求
和实时传输数据相比,非实时传输的数据具有数据传输量大,时效性低的特点,对于传输延迟的要求也较为宽泛。这类数据主要包括电力设备的维护日志、电力用户的电能质量信息等。非实时数据对于数据传输的完整性和保密性也有一定要求,工作中要根据具体情况选择正确的加密算法。
3电力通信系统自动化信息安全核查
3.1建立核查库
由于实际工作需要,信息安全基线核查系统要能够辨识不同种类的业务,并在基线安全模块内部完成业务系统的分析工作,以实现对不同业务的安全核查。为实现这个目的,基线系统中要含有针对不同业务的安全模型功能框架,并将这些框架细化分解到系统的各个模块中。根据不同业务所具有的特点,信息安全基线核查系统对其可能存在的安全风险进行针对性的分析核查,并提出相应的处置措施,进而在系统实现层实现这些功能。除此之外,安全基线还负责对系统实现层进行安全漏洞和安全配置相关信息的核查。核查覆盖范围的大小对于该项核查工作的完成质量具有关键性影响。基线核查库是信息安全核查工具的基础,同时也是安全核查工具的参考标准。当前我国已经了电力企业通信安全配置核查检查规范,并根据这项规范设计了电力企业信息安全基线库,成为电力企业信息安全管理工作的坚实技术基础。基线库涉及操作系统、数据库、网络设备以及安全设备等的相关研究。其中,操作系统包括Win-dows2000、Windows2003、WindowsXP、WindowsVista、UNIX操作系统系列等;数据库包括Oracle、SQLServer、Informix等,网络设备包括Hua-wei/Cisco设备,安全设备包括Juniper、Cisco防火墙等。账号、口令、授权、日志、IP地址以及一些其他方面都属于基线库的研究内容。它们对系统安全有着直接影响,是安全检查的必选项目。在核查设备安全配置相关信息时,必须对设备的基本安全配置要求有着清晰的掌握,并提供相应的安全标准,以保障设备的入网测试、工程验收和运行维护的正常开展。
3.2信息安全核查系统架构设计
电力通信系统信息安全核查采用网页方式进行系统管理。用户和系统模块以网页为交互界面,通过浏览器进行数据传递,从而大幅降低了用户使用管理的难度,提高了工作效率。核查系统结构复杂,为提高设计效率,采用模块化的设计方式,在系统多个不同功能的模块中,扫描中心的作用最为重要。该模块负责对已经完成的目标进行探测和评估。具体工作内容包括对主机存活状态、操作系统的设别以及相关规则的解析及匹配。安全基线配置知识库是系统正常运行的基础,负责为扫描调度模块和Web管理模块提高基础数据,该知识库主要包括已知系统、网络设备、应用、中间件、数据库等的安全配置指导参数检查列表等。系统扫描任务完成后,各相关数据汇总到扫描结果库,形成扫描结果报告,以此作为用户查询和分析的数据基础。系统内各个模块的版本升级工作由数据同步模块复杂,同时,该模块还负责系统与外部数据汇总服务器的数据同步工作。Web界面模块是用户与系统交互的重要渠道,用户通过Web界面模块实现系统各项应用功能。根据用户要求的不同,Web界面模块具有多个子模块与之相对应。配置核查系统负责本地执行工作,为受查设备编制结果报表,报表随后汇总至系统进行分析。在Web界面的辅助下,用户可以进行扫描、数据输出、报告生成等多种操作。
3.3统计分析设计
安全基线核查具有宏观和微观双重风险分析功能。一方面,它能够全方位地反映通信网络安全整体水平,从问题分布、危害、主机信息等多方面对系统安全进行细粒度统计分析,并使用形象生动的图例进行说明。另一方面,系统针对核查结果提出切实可行的安全配置解决方案,此外,系统还具备关键词查询功能,允许客户利用自己设计的关键词进行相关信息的搜索,从而帮助用户更方便地了解指定设备的详细配置信息。
4结束语
⑴变电站自动化。运用全微机化的装置替代电流信号电缆式设备,采用数字化技术、网络化技术,以计算机电缆或者光线替代电流信号电缆,实现自动化的监控和操作,从而减少人力资源的浪费,提高工作效率和运行水平,保障变电站运行的安全性和稳定性。
⑵电网调度自动化。通过电网调度加强对计算机网络系统的控制,使电力在生产的过程中能够获取实时数据,能够对电网运行情况进行实时监控和分析、评估和电力负荷的预测等操作,提高电网运行的质量,适应电力市场运营的需求。
⑶发电厂分散测控系统(DCS)。能够有效的对运行参数和设备状态进行实时显示和打印,促进整个系统生产过程的检测、控制盒联锁保护等功能,保障系统运行的安全。
2电力工程中电气自动化技术
⑴全控型电力电子开关逐步取代半控型晶闸管。晶闸管作为第一代电子电力器件,在我国电力工程发展中起着十分重要的作用,伴随着电力技术的发展和提高,交流变频技术的兴起,第一代半控型晶闸管已经不能适应现代化电力系统发展的要求,以CTR/GTO/P-MOSEFT为代表的第二代全控式电力电子开关逐步的被广泛的研制和应用。根据各种器件的性能适应于各个电流、电压额等电力系统范围中。而由于第二代全控型器件必须要有较大的控制电流,使电流在控制方面难度增加。而MOSFET作为一种电压驱动器件,其对驱动电力要求简单,开关时间快,并且安全工作区十分稳定,但是其通态电压额会随着额定电压的增加而倍增加,从而不利于P-MOSFET的推广和应用。在这种背景下,作为新一代的复合型电力电子器件IGBT/MGT应运而生,IGBT拥有和MOSFET一样的高输入阻抗、高速特性和GTR大电流面密度特性的混合器件。开关速度快,通态电压低,工作频率高,并且具有宽而稳定的安全工作区,工作效率高,驱动电路简单,更符合现代化对电力器件的需求。新一代的复合型电力电器件,随机复合化技术的不断提高,电器件生产范围不断扩大,应用也不断的深入,在电器复合化的同时,加强对电器向模块化的发展,使电力电器件向更高要求发展。
⑵变频器电路从低频向高频方向发展。在电力电子器件不断更新的过程中,为了能够适应电力电子器件的需求,由它组成的变换器电路也在不断的更新换代中,以往的变频器电力已经不能满足新一代电力电子器件的需求。采用谐夺式直流环逆变器能够有效的降低开关损耗,保障开关在频率上的提高,把逆变器挂在高频振荡过零的谐振路上,使电力电子器件在零电压或零电流下转换。加强变频器电力从低频向高频方向的发展不仅能够有效的降低开关损耗,并且节约成本,提高逆变器集成化,在电气自动化技术中具有广阔的发展前途。
⑶交流调速控制理论的日趋成熟。随着对交流调速控制理论的深入研究,将复杂的矢量变化与电动数学模型进行简化处理,在对交流调速控制理论研究过程中,其控制思想独特,具有创造性,控制结构简单,控制手法直接,对信号处物理概念明确,转矩响应迅速,大大的提高了调速效率,形成一种高静动态性能的新型交流调速方法。适应现代化的电气自动化技术发展的需求。
⑷通用变频器开始大量投入使用。随着变频器技术的成熟发展,高动态性能矢量控制性开始大量投入生产和实用中,它主要采用全数字控制,通过相关的软件能够对系统进行自动化的设定和操作,提高变频器的变结构控制盒自适应控制。伴随着技术的不断提高,变频器的可靠性、可维修性、可操作性等相关的功能在单片机控制动技术的支持下不断的提高。
3结束语
无线通信网络和有线网络由于具有一定的共性,所以也无可避免的会面临不少相同的安全问题,比如病毒攻击、黑客入侵等。不过由于无线网络本身开放性、移动性、传输信道的不稳定性等特点,所以会具有一些有线通信网络不一样的问题:首先,与有线网络的私密性不同,无线网络相对比较开源开放。如有线网络具有明确的实体边界,电力自动化无线通信网络却没有确定的物理边界,比如WLAN,它的接入点的信号由于发向天空,在没有控制措施的情况下,无线覆盖范围之内具有一样接收频率的使用者就可以获取发送的信息,甚至可以经由接入点访问上一级的网络。所以无线通信网络的开放性,可能会引起非法信息接收和违法信息服务等相关的安全问题。第二,无线通信网络的传输信道比有线网络不稳定,容易变化。电力自动化无线网络由于传输环境是不确定的,随着用户的移动而产生变化,会受到多种外界因素的干扰影响,引起信号质量的起伏不定,以致通信中断的情况出现。所以,无线网络由于传输信道的不稳定会造成通信质量的不稳定,进而影响其安全性。由于以上无线通信网络的固有性特点,决定了它的安全问题主要体现在如下五个方面:
(1)监听攻击:空中的通信信号被截取,信息被非法获取并被计算机系统分析。
(2)插入攻击:利用监听获得用户身份信息等,伪装成合法用户,借助无线通信的信道进入系统,再控制系统。
(3)无线网络干扰:指发射较大功率的相同频率信号干扰无线信道的运作。
(4)未授权信息服务:部分用户在未经授权的前提下使用系统信息资源。
(5)移动IP安全:终端用户在一定区域内漫游的情况下,管理信息以及用户信息可能存在安全泄露威胁。
二、无线通信网络安全问题的解决策略
对于以上五个方面的问题,我们一一进行分析,并提出一定的对策。
1反监听攻击
为了预防以及遏制监听攻击的问题,首先要避免空中信号被拦截情况的发生。可以采用不易被侦测到的信号加密技术,如直接序列扩频调制或跳频扩频调制的方式。在该技术的前提下,加强对重要信息的保密处理,也就是万一空中信号被非法截取后,必须要一定的分析计算工具才能破解相应信息,比如用户系统的ID等。
2放插入入侵
如果非法用户采取窃听获取了用户的信息,他也就可以伪装成正规用户,借助无线信道传输信息系统、进而掌握系统的指挥权。为了预防这种情况的出现,应采取接入控制技术。身份认证是接入控制技术的关键,用户想进入系统必须通过身份编码识别系统的认证才行。目前,与无线网络的身份认证有关的协议主要有RADIUS协议、IEEE802.1x协议、扩展认证协议(extensibleauthenticationprotocol,EAP,包括EAP-TLS、EAP-SIM、EAP-MD5、EAP-OTP)等。申请者、认证者、和认证服务器三个部分组成了一个典型的接入控制系统。图1主要体现了WALN的接入和控制结构。申请者表示为用户站点(STA),认证者是接入控制器部分(AC),包括认证服务器(authenticationserver,AS)。
3预防未授权信息服务
虽然用户可以获得合法的授权,并享受相应的信息资源的服务,并不代表就能查阅任意资源的,系统将分权限管理。如果用户想要获得访问权限,必须要提交身份认证,并在系统的检查通过的情况下,才能获得访问权限,该方法可以充分阻止未授权信息服务。但是结合无线通信网络开放性的特点,仅仅通过检查用户权限,并不能全面预防未授权信息服务,必须有条件的接收用户。接入点发射出来的无线信号会被加密,接收机没有正确的密码将无法正确的打开信息。
4移动IP安全
移动IP用户可能会受到多种攻击和干扰,但最主要的便是拒绝服务(DOS)、窃听等。某个破坏者尝试阻止一个用户的正常无线网络通信,让该用户的信息无法传递,既可以成为拒绝服务。DOS主要分两种情况:第一种是破坏者破坏用户传输到节点的数据包;第二种是破坏者用大量垃圾信息包干扰用户主机。DOS攻击经常发生在破坏者利用假注册对特定移动节点的破坏上,这种情况会引起合法用户的移动节点无法传输,甚至合法用户传向移动节点的数据包被破坏者截取。破坏者窃移动节点与家乡之间的信息交换称为被动监听。破坏者可能通过物理终端接口进入网络。在这个共用的网络环境下,合法用户的信息都可能暴露在破坏者的监听下。窃听者同无线信号设备接收信息,因此将变得无迹可寻。所以这种窃听防不胜防,最合理的办法便是采用点对点加密技术。破坏者的主动行为主要变现为插入攻击,通过窃听移动节点与家乡之间的信息交流经过,阻止以及中断移动节点的通信并且插入和家乡的传输过程。端到端信息加密是解决这个问题的最好方法,一般会采取虚拟专用网(VPN)的方法来实现,这样就算信息被截取,破坏者只会得到虚假的资料。
5无线干扰
根据相关的数据显示,无线干扰问题不仅发生次数较多,而且可以造成很大的破坏。一旦破坏者采用发射较大功率的相近信号破坏无线信道的正常运行,这种攻击一般是故意而为的。对于此问题的应对方法,不仅可以通过无线电管理及时查找干扰源、排除干扰源的方法,来解决无线干扰以外,还可以采取应用载波检测—跳频通信技术。通过发射机对信道载波使用情况进行实时的监测与判定,一旦出现频道被非法占用的情况,立即变换通信所用的频道。跳频通信不仅可以通过随机的方式更换频道,也可以改变图形运行,结合纠错编码,能够阻止一定条件下的恶意破坏。
三、结语