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全球電力網絡攻擊形勢嚴峻,電網安全支點“勵磁”技術卻還主要依靠進口

2019-07-02    來源:中國節能網
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[ 導讀 ]:近期,阿根廷和烏拉圭的電網互聯系統大規模崩潰,而就在幾個月前,委內瑞拉電網也連續發生了兩次大范圍停電,這種全國性的大停電在世界范圍并不常見,近些年卻頻頻發生,越來越多的大停電事故,讓電網安全成為不得不關注的問題。
近期,阿根廷和烏拉圭的電網互聯系統大規模崩潰,而就在幾個月前,委內瑞拉電網也連續發生了兩次大范圍停電,這種全國性的大停電在世界范圍并不常見,近些年卻頻頻發生,越來越多的大停電事故,讓電網安全成為不得不關注的問題。
 
雖然停電原因還在調查,但不排除網絡攻擊。如果鎖定網絡攻擊,根據電力設備來看,勵磁系統是最有可能成為外網在進行電力攻擊時的入口。
 
然而,我國電力行業勵磁系統大部分還依靠進口,作為以“防”為主線的電網系統,有必要大力推進勵磁系統國產化。
 
1為什么說電力網絡攻擊或與勵磁系統有關
 
根據業內的評價,一般人說到電網事故,往往首先想到的是電網,像勵磁這種小專業容易被忽視,而實際上處理電網事故往往又是從發電廠勵磁系統上入手的。廠網雖然已分開,但是廠網之間依然是唇齒相依的關系,勵磁技術是聯系廠網的紐帶,勵磁相關的技術、管理工作,既考驗電網安全,也考驗發電企業運行安全。
 
在一條完整的電力線路中,包含一次設備、二次設備、網絡系統。一次設備是直接用于電力生產和輸配電能的設備,包含發電機、變壓器、各類開關等;二次設備側重輔助功能,對一次設備的工作進行監察,測量和操作控制及保護,包含保護電器、測量和檢查設備等;而在電力網絡中,所有一次設備與二次設備都需要與網絡進行連接,從而能夠即時控制。
 
供給同步發電機勵磁電流的電源及其附屬設備統稱為勵磁系統,是輔助發電機正常工作的二次設備,簡單來說,勵磁系統能為發電設備提供穩定的磁場環境,主要用于同步發電機。
 
發電機勵磁系統處于電廠與電網的結合部位,是電力系統電壓穩定最重要的支點。勵磁系統的安全穩定運行將直接影響到電網的安全穩定運行。
 
針對電力系統的網絡攻擊不會直接對一次設備進行攻擊,而是通過削弱甚至完全破壞二次系統的正常功能,從而導致一次設備不能正常工作。
 
業界對于勵磁的總體評價是“小專業、大作用、大影響”。
 
在網絡環境中,各個設備的連接是需要協議的,就好比”開門的鑰匙“,在各國及各類設備協議不匹配時,外網自然無法破解未知協議從而進行對設備的攻擊,但如果一條線路上有一個設備的協議是不需要費力破解的,這個設備自然最有可能成為外網進行網絡攻擊的入口。
 
2015年的烏克蘭大停電事故就是一起電力二次系統遭遇網絡攻擊后引發一次系統故障的典型案例。無獨有偶,在此次阿根廷大停電事故中,阿根廷政府也宣稱不排除網絡攻擊,因為,目前大部分國家在勵磁研究上技術不達標,不得不采用進口勵磁設備。在外網對電力線路進行攻擊時,勵磁設備像一個”奸細“一樣遞出了”開門的鑰匙“,外網對其進行控制致使電力線路本身的網絡系統產生錯誤判斷,向一次設備發出錯誤指令,從而造成電力事故。
 
2進口勵磁設備與國產勵磁設備的區別
 
以葛洲壩大江電廠為例,共有14臺125MW水輪發電機組,其中20與21號2臺水輪發電機的勵磁系統整體為進口設備,12號與14號2臺水輪發電機的勵磁系統部分采用進口設備,剩余10臺均為全國產勵磁系統。
 
 
(葛洲壩大江電廠原有勵磁裝置事故統計表)
 
各機組勵磁裝置投產時均是成套裝置,8~11號與16~19號是哈爾濱電機廠提供的成套裝置,12~15號由東方電機廠提供,投產后,進口設備均能正常運行,而國產設備全部出現各類故障,小到元件失效、接觸不良,大到整流柜擊穿、滅磁回路燒壞等重大事故。
 
從裝置構成上可以明顯看出進口設備與國產設備的區別。
 
 
國產勵磁設備尤其以缺乏保護及檢測裝置尤為明顯,設備過流導致的故障及過壓導致的滅磁回路燒壞很常見。
 
3我國勵磁系統發展
 
目前,我國勵磁系統大部分還采用國際品牌,我國對此已經研究了幾十年,在電力安全威脅的檔口下,我國以“防”為主線的電網系統,主要考慮如何來構建防御體系,但對網絡攻擊技術研究還很薄弱,目前適時推進國產勵磁系統成為關鍵,勵磁系統是電網安全中最為重要的一部分。
 
“勵磁技術”被視為能撬動整個電力系統安全的“支點”,在國家相關部門的制度要求里也是頻頻出現。2012年原電監會印發的《關于加強電力安全工作防范電網大面積停電的意見》在“加強電廠、電力用戶并網安全管理”章節對勵磁技術專門進行部署:“發電企業要嚴格遵守市場準入的有關規定,嚴格執行并網調度協議,未經調度許可不得擅自并入或者解列發電機組;涉及電網運行安全的發電機組調頻、勵磁等裝置應按照調度要求整定和投退,不得擅自更改。”
 
為了避免危機,近年來我國在勵磁設備的研發上大部分采用基于在進口勵磁的基礎上進行國產化改造的方式。其中最為典型的為國內單機容量最大的常規發電機組,國華綏中發電有限責任公司一臺800MW發電機全套勵磁系統國產化改造工作由南京南瑞集團完成。
 
我國在進行勵磁國產化改造上主要針對大型發電機勵磁調節控制技術、大功率可控硅整流技術和滅磁及過電壓保護技術進行重點改造。
 
我國進口設備主要以GE、ABB、RUSSIA等設備廠商為主,大部分為100~600MW,應用范圍有限,不能滿足我國新建大型水電站的要求,進行自主研發是既能解決需求又能防范電網攻擊的有效解決途徑,目前,國電南瑞、能達通用、治金部自動化研究院都有全套勵磁系統生產能力,其中,國電南瑞在我國勵磁系統設備廠商中較為出色,該公司于去年成功簽約全球在建裝機容量最大的三峽白鶴灘水電站左、右岸全部16臺1000MW水輪發電機組的勵磁系統項目大單。
 
據了解,國電南瑞目前是全球唯一生產和制造過1000MW等級水輪發電機組勵磁系統的設備廠商。白鶴灘水電站投入運行后,國電南瑞也將成為全球唯一同時具備1000MW火電機組、1000MW核電機組、1000MW水輪發電機組勵磁系統制造能力的企業。
 
近些年我國勵磁系統在火電機組1000、600、300MW,水電機組300~700MW已具備完善的全套設備研發能力,另外還有抽水蓄能機組、燃氣機組、核電機組等方面的應用。
 
 
 
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