基于虚假数据注入的发电厂汽轮机网络安全攻击研究

近年来随着电力网络安全事件的频发和智慧能源技术的发展,电力系统及其控制系统正在面临越来越大的网络安全威胁.针对电力系统特别是电网的网络安全攻击中虚假数据注入攻击被认为是一种主要的攻击模式,在以往的研究中,网络安全攻击通常被认为是对控制系统的一种扰动.本文基于虚假数据注入攻击对以往研究较少的发电厂汽轮机网络安全攻击进行了分析和验证,验证了虚假数据注入攻击能够威胁发电厂汽轮机运行安全,同时提出了应将网络安全攻击视为对控制系统的输入而不是扰动这一观点.     

面向恶意攻击的安全稳定控制系统信息物理协调防御方法

信息物理的紧密耦合使网络安全问题成为电力系统安全稳定运行的重大挑战,同时也给信息物理的协调感知和安全防御提供了新的潜力.围绕安全稳定控制业务,针对信息物理融合带来的网络安全问题,挖掘信息物理协调的潜力,提出信息物理协调防御的框架,提升安全稳定控制系统防御恶意攻击的能力.首先,通过试验分析了恶意攻击对电网安全稳定控制系统和电力一次系统产生的影响.在此基础上,分别从时间和空间维度提出了网络安全信息物理协调防御体系和框架,并结合传统网络安全技术和安全稳定控制业务逻辑分别提出了包含装置侧和主站侧的网络安全辨识和防护方案,给出了安全稳定控制系统网络安全监视与分析应用框架,从而提升了安全稳定控制系统应对恶意攻击的能力.     

基于时间自动机的汽轮机控制保护系统建模

近年来,汽轮机控制保护系统面临的安全威胁引起了学术界及工业界的广泛重视.不同于以往针对通信协议的攻击,攻击者逐渐将目标转移到控制器本身上来.为了应对这种新的威胁,学者们开始研究如何对控制器建立有效的模型去刻画、分析这种攻击对系统运行的影响,进而设计及时、有效的防御策略.本文在总结相应研究的基础上,提出一种基于时间自动机的形式化方法对汽轮机控制保护系统进行建模,同时借助UPPAAL软件,对建立的模型进行仿真及验证.研究表明,本文提出的模型可以较好地描述汽轮机控制保护系统的工作过程,为后续安全问题研究奠定基础.     

汽轮机超速保护控制对电网频率的影响研究

在孤网运行状态下传统超速保护控制(OPC)由于汽轮机转速的较大波动会使汽轮机调节阀频繁动作,影响电网频率的稳定性.为此,以中间再热式汽轮机为例,建立了多区域单机无穷大系统仿真数学模型.通过对孤网运行状态下不同OPC保护定值对电网频率稳定性影响的仿真,提出了孤网运行状态下发电机组解列时适当提高OPC保护定值的措施,以及在OPC控制逻辑中增加并网、解列、孤网运行3种控制方式的方案.     

汽轮机偏周波运行事故分析

某电厂因汽轮机偏周波运行引起停机事故.基于对汽轮机偏周波运行事故过程的分析,得出高、低压旁路后蒸汽温度波动频繁及事故停机的主要原因是高压排汽逆止门未开启而汽轮机带大负荷、造成高排金属温度高.分析了切除高压缸带大负荷对汽轮机的危害,提出了有关偏周波保护、低旁减温水、高压排汽逆止门的逻辑组态建议.运行实践表明:该逻辑组态方案可以避免事故发生,并且安全、可靠.     

阳城发电厂汽轮机防进水保护的设计和运行

分析了汽轮机可能进水或进冷气的原因，详细介绍了阳城发电厂引进的德国西门子公司生产K30-40-16N30-2X10型汽轮机防进水保护的控制逻辑。结合运行实践，说明防进水保护设计简化了运行操作步骤，实现了汽轮机的防进水自动化控制，提高了汽轮机运行的安全操作自动化程度。     

贵州主网及其地区电网孤网运行的安全稳定控制

首先分析了汽轮机超速保护控制(over-speed protection control,OPC)的动作逻辑及其对系统安全稳定的影响机理,从保证汽轮机设备安全和电力系统稳定运行的角度提出了OPC逻辑调整的建议;然后针对贵州主网及其地区电网孤网运行可能出现的高频问题,提出了发电机高频切机与汽轮机OPC协调配合的保护方案,给出了防止地区及大型送端电网解列后高频运行的3层次安全稳定控制措施。文章提出的思路和方法可为我国电网安全稳定措施的配置提供借鉴。     

大型汽轮机防进水保护的设计和运行

分析了汽轮机可能进水或进冷蒸汽的原因，并以北仑发电厂２号机组为例洋细介绍了国外引进型大型汽轮机防进水保护的控制逻辑及盘面布置，并结合运行实践，说明该设计简化了运行操作步骤，实现了汽轮机防进水的自动化控制，提高了汽轮机运行的安全性和自动化程度。     

超临界600 MW直接空冷机组背压控制策略的优化

针对山西河曲电厂超临界600 MW直接空冷机组汽轮机背压控制超调大、难以稳定等问题,对空冷系统防冻保护、空冷风机切步等控制逻辑进行了增加抗干扰回路、背压控制参数自适应等优化.优化后,从汽轮机旁路阀开启到机组带负荷且投入防冻保护功能的起机过程中背压最大偏差小于0.8 kPa,实现了空冷岛全过程自动控制,背压控制稳定,保证了空冷机组运行的安全性和稳定性.     

大型火电机组汽轮机保护控制系统的改进

针对河南省多台大型火电机组汽轮机主保护典型控制逻辑中存在的误动或拒动隐患,对汽轮机的轴承金属温度高、主蒸汽温度及再热蒸汽温度下降过快、轴承振动大、轴位移大、超速、机炉电大联锁等保护控制逻辑进行了改进,从供电电源配置、保护功能在线试验、监视和报警等方面,提出了提高汽轮机保护控制系统可靠性的措施。实施后的应用表明,改进后的汽轮机保护控制系统可靠性得到显著提高。