电网调度侧一次调频在线监测系统的开发与应用

曹旭明

国网内蒙古东部电力有限公司喀喇沁旗供电分公司 内蒙古 赤峰市 024400    摘要 : 阀控式铅酸蓄电池（ VRLA 蓄电池）是各类供电系统中常用的直流备用电源设备，在日常不断电的情况下处于浮充状态，一旦交流电路或常规电路发生故障断电后，蓄电池开始工作，从而保障照明、机组以及主机等设备的正常运行，为事故的处理和抢修提供宝贵的时间。若蓄电池不能正常工作，相应的电力系统和电气设备可能会产生风险而引发事故，造成经济损失。实际应用中，蓄电池面临着较多问题。

关键词：蓄电池；在线监测；实时采集；状态分析

引言

  蓄电池组在变电站直流系统中起着应急备用电源的重要作用，其运行状态县否良好对保证电网安全可靠运行至关重要。蓄电池组使用寿命受运行温度影响较大，但现阶段大部分变电站直流系统不能根据温度变化对蓄电池电压、容量、内阻等参数进行补偿，导致测量数据不准确。此外，直流系统只能对蓄电池组的电压、电流进行实时监测，不能对蓄电池的运行状态进行分析，无法及时评估电池容量是否满足运行要求。

1 整流电源模块

  在变电站中，整流电源模块担负的作用是将输入的交流电经整流电源模块转变成稳定的直流电，一部分给蓄电池组进行充电，另一部分提供给直流负荷。因此这一模块的功能是确保蓄电池组稳定运行的重要前提，也是直流系统里的一个重要组成部分。整流模块主要由三部分组成：交流输入单元、变换单元和直流输出单元。其中输入的交流单元要经过防雷处理和滤波处理，确保模块后级电路的安全。整流模块的控制单元能够在过压、过流情况下实现保护功能，确保输出可靠的直流电压，也能够保护到整流模块的各个单元。若过压现象出现时，模块会自动处于锁定退出状态，同时模块的故障指示灯亮，以便值班人员及时发现。当额定电流上限值小于输出电流时，模块会自动调低输出电压，保证系统的正常运行。整流模块的电源参数检查基本包括：稳压精度检查、稳流精度检查以及纹波系数检查。

2 蓄电池内阻测量原理

  蓄电池内阻的测量方法较多，相互之间的差异也比较大,一般常用的测量技术为交流注入法和直流放电法两种。交流注入法测量时会在蓄电池正负极之间施加一个高频交流信号，并测量由该高频交流信号所带来的蓄电池正负极之间的电压变化，根据欧姆定律可以计算出蓄电池的内阻值。采用交流注入法测量蓄电池内阻存在易受UPS充电器纹波电流和其它工频噪声源干扰的问题，有些设备无法在线对蓄电池进行测试。直流放电法测量内阻的原理是对蓄电池进行瞬间放电并测量蓄电池正负极之间的电压变化值。当断开和接通负载设备时，依据瞬时的压升和压降，根据欧姆定律计算出蓄电池等效内阻。早期受A/D采样芯片精度的限制，内阻测量时瞬时放电的电流一般要达到30安培以上，对蓄电池性能有一定损害，同时也存在一定的安全隐患。随着A/D采集芯片及抗干扰技术的不断发展，现在可以精确地测量出电池上小至0.5mV的电压变化，与之前的技术相比，电压分辨率提高了80%以上，在同等内阻测量精度下，内阻放电电流可以减小80%，所以采用小电流测内阻时电流一般可设定在5A左右。
3 创建完善的网络安全管理体系和信息备份中心

  在电网调度数据网络的安全管理过程中，电力企业要根据自身的实际情况建立完善的电网调度数据网络安全管理体系和数据信息备份中心，以防止在数据被破坏无法进行修复的情况出现。同时，在电网调度数据网络的安全管理过程中，要根据信息的重要程度制定相应的安全系统等级，在管理中制定不同的管理方案，从而实现电网调度数据网络安全信息的严格监控，有效的防止电网调度数据网络的数据网络遭到破坏。

4 电网调度控制系统安全技术之横向隔离安全技术

  通常在实际中正向横向安全隔离设备用于生产控制大区至管理信息大区的单向信息传输，达到这两个安全分区彼此间的非在线形式的信息沟通，例如调度生产管理功能在管理信息大区配置网关机，这个功能模块和生产控制大区的信息交流一定要采取针对性的横向单向安全隔离设备达到强制隔离。利用正向横向隔离装置从生产控制大区向管理信息大区传送实时、交易数据，通过反向隔离设施从管理信息大区向生产控制大区传送计划、气象数据等。

5 构建系统网络

（1）物理层。需要严格按照电力二次系统安全防护技术实施规范，规划好网络设备拓扑结构，做好设备的安全分区。为了更好地保障服务器、工作站、KVM终端等多种设施的安全性，应做好机房内安全监控管理工作，管理好设备的USB接口、光驱，防止病毒通过U盘、光盘等介质在内网传播；禁止使用临时网络跳线，防止跨区互联。针对机房内及其周边做好全面的监控，防止社会人员入侵，规避人为因素导致的安全风险。（2）数据层。数据信息的安全一定程度上取决于主机程序的安全水平，主机程序的安全水由操作系统决定。当前大多数的操作系统核心数据都是封闭性状态，导致安全防护体系存在许多缺陷与不足，很容易遭受外界非法程序的攻击。漏洞在电力调度自动化程序中广泛存在，Unix程序安全水平相对较高，其针对信息平台实行了全面的安全管控。（3）网络层。网络层的安全是构建电力调度自动化平台的关键，包括三个方面：网络拓扑，其核心在于冗余链路的分析，应对地一级以上配备双网架构；网络的分段，这是保障数据信息安全的关键，主要是应用计算机手段对非法入侵的相关人员或资源进行隔离处理；交换机与路由器的安全，交换机与路由器在运行期间如果遭到恶意攻击，会导致整个网络无法正常运行，所以检测出问题时应第一时间隔绝系统并做好系统漏洞的修复工作。

6 及时监测流量以及链路

  为有效保证电网调度数据网网络系统的运行安全，工作人员应该及时对网络流量以及链路进行监测。第一，网络流量的监测。网络流量涉及到的数据应该及时采集，并且通过对数据的分析与统计可以显示出最近几个小时内的流量趋势。此外，还可以利用目的IP、源IP以及会话等多方面显示出各个区域内部的网络流量的排名情况，为后期的电网调度数据网网络运营和维护提供基础数据支持。第二，链路的监测。链路的监测与网络流量的监测相似，同样需要对网络流量信息进行监测与分析，二者的不同之处在于链路监测需要对内部的比特率进行定期采样，同时还应该通过Ping计算出相应的链路反应时间，最后再将一段时间内的链路反应延迟趋势进行汇总，进而达到对链路的实时监测。

7 改进电网调度数据网系统上的软件

  在电网调度数据网络软件额开发过程中，相应的电力部门要根据原软件使用过程中的不足进行充分的修改，增加软件的防火墙的应用及定期的软件病毒自动查杀功能，通过一系列的保护措施，已达到保护电网调度数据网络的目的，同时在软件维护的过程中，组建专门的维护人员，定期的对电网调度数据网络的软件检查，做好相应的软件升级及管理工作，做好全面的防范措施。

结束语

  现阶段，电网调度数据网网络安全应该引起工作人员的重视。需及时构建网络安全管理平台、重视设备的实时监控、设立入侵防御系统、及时监测流量和链路以及合理设计安全管理框架，尽可能保证内部电网调度数据网络的稳定、高效运行。

参考文献：

[1] 赖韵宇. 基于江西500kV电网的信息通信网络安全防护体系研究与设计[D].南昌大学,2018.

[2] 高翔. 调度数据网及安全防护实训平台的设计与实现[D].江苏大学,2018.