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全球电力网络攻击形势严峻,电网安全支点“励磁”技术却还主要依靠进口

2019-07-02    来源:中国节能网
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[ 导读 ]:近期,阿根廷和乌拉圭的电网互联系统大规模崩溃,而就在几个月前,委内瑞拉电网也连续发生了两次大范围停电,这种全国性的大停电在世界范围并不常见,近些年却频频发生,越来越多的大停电事故,让电网安全成为不得不关注的问题。
近期,阿根廷和乌拉圭的电网互联系统大规模崩溃,而就在几个月前,委内瑞拉电网也连续发生了两次大范围停电,这种全国性的大停电在世界范围并不常见,近些年却频频发生,越来越多的大停电事故,让电网安全成为不得不关注的问题。
 
虽然停电原因还在调查,但不排除网络攻击。如果锁定网络攻击,根据电力设备来看,励磁系统是最有可能成为外网在进行电力攻击时的入口。
 
然而,我国电力行业励磁系统大部分还依靠进口,作为以“防”为主线的电网系统,有必要大力推进励磁系统国产化。
 
1为什么说电力网络攻击或与励磁系统有关
 
根据业内的评价,一般人说到电网事故,往往首先想到的是电网,像励磁这种小专业容易被忽视,而实际上处理电网事故往往又是从发电厂励磁系统上入手的。厂网虽然已分开,但是厂网之间依然是唇齿相依的关系,励磁技术是联系厂网的纽带,励磁相关的技术、管理工作,既考验电网安全,也考验发电企业运行安全。
 
在一条完整的电力线路中,包含一次设备、二次设备、网络系统。一次设备是直接用于电力生产和输配电能的设备,包含发电机、变压器、各类开关等;二次设备侧重辅助功能,对一次设备的工作进行监察,测量和操作控制及保护,包含保护电器、测量和检查设备等;而在电力网络中,所有一次设备与二次设备都需要与网络进行连接,从而能够即时控制。
 
供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统,是辅助发电机正常工作的二次设备,简单来说,励磁系统能为发电设备提供稳定的磁场环境,主要用于同步发电机。
 
发电机励磁系统处于电厂与电网的结合部位,是电力系统电压稳定最重要的支点。励磁系统的安全稳定运行将直接影响到电网的安全稳定运行。
 
针对电力系统的网络攻击不会直接对一次设备进行攻击,而是通过削弱甚至完全破坏二次系统的正常功能,从而导致一次设备不能正常工作。
 
业界对于励磁的总体评价是“小专业、大作用、大影响”。
 
在网络环境中,各个设备的连接是需要协议的,就好比”开门的钥匙“,在各国及各类设备协议不匹配时,外网自然无法破解未知协议从而进行对设备的攻击,但如果一条线路上有一个设备的协议是不需要费力破解的,这个设备自然最有可能成为外网进行网络攻击的入口。
 
2015年的乌克兰大停电事故就是一起电力二次系统遭遇网络攻击后引发一次系统故障的典型案例。无独有偶,在此次阿根廷大停电事故中,阿根廷政府也宣称不排除网络攻击,因为,目前大部分国家在励磁研究上技术不达标,不得不采用进口励磁设备。在外网对电力线路进行攻击时,励磁设备像一个”奸细“一样递出了”开门的钥匙“,外网对其进行控制致使电力线路本身的网络系统产生错误判断,向一次设备发出错误指令,从而造成电力事故。
 
2进口励磁设备与国产励磁设备的区别
 
以葛洲坝大江电厂为例,共有14台125MW水轮发电机组,其中20与21号2台水轮发电机的励磁系统整体为进口设备,12号与14号2台水轮发电机的励磁系统部分采用进口设备,剩余10台均为全国产励磁系统。
 
 
(葛洲坝大江电厂原有励磁装置事故统计表)
 
各机组励磁装置投产时均是成套装置,8~11号与16~19号是哈尔滨电机厂提供的成套装置,12~15号由东方电机厂提供,投产后,进口设备均能正常运行,而国产设备全部出现各类故障,小到元件失效、接触不良,大到整流柜击穿、灭磁回路烧坏等重大事故。
 
从装置构成上可以明显看出进口设备与国产设备的区别。
 
 
国产励磁设备尤其以缺乏保护及检测装置尤为明显,设备过流导致的故障及过压导致的灭磁回路烧坏很常见。
 
3我国励磁系统发展
 
目前,我国励磁系统大部分还采用国际品牌,我国对此已经研究了几十年,在电力安全威胁的档口下,我国以“防”为主线的电网系统,主要考虑如何来构建防御体系,但对网络攻击技术研究还很薄弱,目前适时推进国产励磁系统成为关键,励磁系统是电网安全中最为重要的一部分。
 
“励磁技术”被视为能撬动整个电力系统安全的“支点”,在国家相关部门的制度要求里也是频频出现。2012年原电监会印发的《关于加强电力安全工作防范电网大面积停电的意见》在“加强电厂、电力用户并网安全管理”章节对励磁技术专门进行部署:“发电企业要严格遵守市场准入的有关规定,严格执行并网调度协议,未经调度许可不得擅自并入或者解列发电机组;涉及电网运行安全的发电机组调频、励磁等装置应按照调度要求整定和投退,不得擅自更改。”
 
为了避免危机,近年来我国在励磁设备的研发上大部分采用基于在进口励磁的基础上进行国产化改造的方式。其中最为典型的为国内单机容量最大的常规发电机组,国华绥中发电有限责任公司一台800MW发电机全套励磁系统国产化改造工作由南京南瑞集团完成。
 
我国在进行励磁国产化改造上主要针对大型发电机励磁调节控制技术、大功率可控硅整流技术和灭磁及过电压保护技术进行重点改造。
 
我国进口设备主要以GE、ABB、RUSSIA等设备厂商为主,大部分为100~600MW,应用范围有限,不能满足我国新建大型水电站的要求,进行自主研发是既能解决需求又能防范电网攻击的有效解决途径,目前,国电南瑞、能达通用、治金部自动化研究院都有全套励磁系统生产能力,其中,国电南瑞在我国励磁系统设备厂商中较为出色,该公司于去年成功签约全球在建装机容量最大的三峡白鹤滩水电站左、右岸全部16台1000MW水轮发电机组的励磁系统项目大单。
 
据了解,国电南瑞目前是全球唯一生产和制造过1000MW等级水轮发电机组励磁系统的设备厂商。白鹤滩水电站投入运行后,国电南瑞也将成为全球唯一同时具备1000MW火电机组、1000MW核电机组、1000MW水轮发电机组励磁系统制造能力的企业。
 
近些年我国励磁系统在火电机组1000、600、300MW,水电机组300~700MW已具备完善的全套设备研发能力,另外还有抽水蓄能机组、燃气机组、核电机组等方面的应用。
 
 
 
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