近期，阿根廷和烏拉圭的電網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)大規(guī)模崩潰，而就在幾個(gè)月前，委內(nèi)瑞拉電網(wǎng)也連續(xù)發(fā)生了兩次大范圍停電，這種全國(guó)性的大停電在世界范圍并不常見(jiàn)，近些年卻頻頻發(fā)生，越來(lái)越多的大停電事故，讓電網(wǎng)安全成為不得不關(guān)注的問(wèn)題。

 

雖然停電原因還在調(diào)查，但不排除網(wǎng)絡(luò)攻擊。如果鎖定網(wǎng)絡(luò)攻擊，根據(jù)電力設(shè)備來(lái)看，勵(lì)磁系統(tǒng)是最有可能成為外網(wǎng)在進(jìn)行電力攻擊時(shí)的入口。

 

然而，我國(guó)電力行業(yè)勵(lì)磁系統(tǒng)大部分還依靠進(jìn)口，作為以“防”為主線的電網(wǎng)系統(tǒng)，有必要大力推進(jìn)勵(lì)磁系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化。

 

 

根據(jù)業(yè)內(nèi)的評(píng)價(jià)，一般人說(shuō)到電網(wǎng)事故，往往首先想到的是電網(wǎng)，像勵(lì)磁這種小專業(yè)容易被忽視，而實(shí)際上處理電網(wǎng)事故往往又是從發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)上入手的。廠網(wǎng)雖然已分開(kāi)，但是廠網(wǎng)之間依然是唇齒相依的關(guān)系，勵(lì)磁技術(shù)是聯(lián)系廠網(wǎng)的紐帶，勵(lì)磁相關(guān)的技術(shù)、管理工作，既考驗(yàn)電網(wǎng)安全，也考驗(yàn)發(fā)電企業(yè)運(yùn)行安全。

 

在一條完整的電力線路中，包含一次設(shè)備、二次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。一次設(shè)備是直接用于電力生產(chǎn)和輸配電能的設(shè)備，包含發(fā)電機(jī)、變壓器、各類開(kāi)關(guān)等；二次設(shè)備側(cè)重輔助功能，對(duì)一次設(shè)備的工作進(jìn)行監(jiān)察,測(cè)量和操作控制及保護(hù)，包含保護(hù)電器、測(cè)量和檢查設(shè)備等；而在電力網(wǎng)絡(luò)中，所有一次設(shè)備與二次設(shè)備都需要與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，從而能夠即時(shí)控制。

 

供給同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的電源及其附屬設(shè)備統(tǒng)稱為勵(lì)磁系統(tǒng)，是輔助發(fā)電機(jī)正常工作的二次設(shè)備，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，勵(lì)磁系統(tǒng)能為發(fā)電設(shè)備提供穩(wěn)定的磁場(chǎng)環(huán)境，主要用于同步發(fā)電機(jī)。

 

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)處于電廠與電網(wǎng)的結(jié)合部位，是電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定最重要的支點(diǎn)。勵(lì)磁系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行將直接影響到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

 

針對(duì)電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)攻擊不會(huì)直接對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行攻擊，而是通過(guò)削弱甚至完全破壞二次系統(tǒng)的正常功能，從而導(dǎo)致一次設(shè)備不能正常工作。

 

業(yè)界對(duì)于勵(lì)磁的總體評(píng)價(jià)是“小專業(yè)、大作用、大影響”。

 

在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，各個(gè)設(shè)備的連接是需要協(xié)議的，就好比”開(kāi)門的鑰匙“，在各國(guó)及各類設(shè)備協(xié)議不匹配時(shí)，外網(wǎng)自然無(wú)法破解未知協(xié)議從而進(jìn)行對(duì)設(shè)備的攻擊，但如果一條線路上有一個(gè)設(shè)備的協(xié)議是不需要費(fèi)力破解的，這個(gè)設(shè)備自然最有可能成為外網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)遭遇網(wǎng)絡(luò)攻擊后引發(fā)一次系統(tǒng)故障的典型案例。無(wú)獨(dú)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(wǎng)絡(luò)攻擊，因?yàn)?，目前大部分?guó)家在勵(lì)磁研究上技術(shù)不達(dá)標(biāo)，不得不采用進(jìn)口勵(lì)磁設(shè)備。在外網(wǎng)對(duì)電力線路進(jìn)行攻擊時(shí)，勵(lì)磁設(shè)備像一個(gè)”奸細(xì)“一樣遞出了”開(kāi)門的鑰匙“，外網(wǎng)對(duì)其進(jìn)行控制致使電力線路本身的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷，向一次設(shè)備發(fā)出錯(cuò)誤指令，從而造成電力事故。

 

 

以葛洲壩大江電廠為例，共有14臺(tái)125MW水輪發(fā)電機(jī)組，其中20與21號(hào)2臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)整體為進(jìn)口設(shè)備，12號(hào)與14號(hào)2臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)部分采用進(jìn)口設(shè)備，剩余10臺(tái)均為全國(guó)產(chǎn)勵(lì)磁系統(tǒng)。

 

 

（葛洲壩大江電廠原有勵(lì)磁裝置事故統(tǒng)計(jì)表）

 

各機(jī)組勵(lì)磁裝置投產(chǎn)時(shí)均是成套裝置，8~11號(hào)與16~19號(hào)是哈爾濱電機(jī)廠提供的成套裝置，12~15號(hào)由東方電機(jī)廠提供，投產(chǎn)后，進(jìn)口設(shè)備均能正常運(yùn)行，而國(guó)產(chǎn)設(shè)備全部出現(xiàn)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(gòu)成上可以明顯看出進(jìn)口設(shè)備與國(guó)產(chǎn)設(shè)備的區(qū)別。

 

 

國(guó)產(chǎn)勵(lì)磁設(shè)備尤其以缺乏保護(hù)及檢測(cè)裝置尤為明顯，設(shè)備過(guò)流導(dǎo)致的故障及過(guò)壓導(dǎo)致的滅磁回路燒壞很常見(jiàn)。

 

 

目前，我國(guó)勵(lì)磁系統(tǒng)大部分還采用國(guó)際品牌，我國(guó)對(duì)此已經(jīng)研究了幾十年，在電力安全威脅的檔口下，我國(guó)以“防”為主線的電網(wǎng)系統(tǒng)，主要考慮如何來(lái)構(gòu)建防御體系，但對(duì)網(wǎng)絡(luò)攻擊技術(shù)研究還很薄弱，目前適時(shí)推進(jìn)國(guó)產(chǎn)勵(lì)磁系統(tǒng)成為關(guān)鍵，勵(lì)磁系統(tǒng)是電網(wǎng)安全中最為重要的一部分。

 

“勵(lì)磁技術(shù)”被視為能撬動(dòng)整個(gè)電力系統(tǒng)安全的“支點(diǎn)”，在國(guó)家相關(guān)部門的制度要求里也是頻頻出現(xiàn)。2012年原電監(jiān)會(huì)印發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)電力安全工作防范電網(wǎng)大面積停電的意見(jiàn)》在“加強(qiáng)電廠、電力用戶并網(wǎng)安全管理”章節(jié)對(duì)勵(lì)磁技術(shù)專門進(jìn)行部署：“發(fā)電企業(yè)要嚴(yán)格遵守市場(chǎng)準(zhǔn)入的有關(guān)規(guī)定，嚴(yán)格執(zhí)行并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議，未經(jīng)調(diào)度許可不得擅自并入或者解列發(fā)電機(jī)組；涉及電網(wǎng)運(yùn)行安全的發(fā)電機(jī)組調(diào)頻、勵(lì)磁等裝置應(yīng)按照調(diào)度要求整定和投退，不得擅自更改。”

 

為了避免危機(jī)，近年來(lái)我國(guó)在勵(lì)磁設(shè)備的研發(fā)上大部分采用基于在進(jìn)口勵(lì)磁的基礎(chǔ)上進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化改造的方式。其中最為典型的為國(guó)內(nèi)單機(jī)容量最大的常規(guī)發(fā)電機(jī)組，國(guó)華綏中發(fā)電有限責(zé)任公司一臺(tái)800MW發(fā)電機(jī)全套勵(lì)磁系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化改造工作由南京南瑞集團(tuán)完成。

 

我國(guó)在進(jìn)行勵(lì)磁國(guó)產(chǎn)化改造上主要針對(duì)大型發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制技術(shù)、大功率可控硅整流技術(shù)和滅磁及過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)改造。

 

我國(guó)進(jìn)口設(shè)備主要以GE、ABB、RUSSIA等設(shè)備廠商為主，大部分為100~600MW，應(yīng)用范圍有限，不能滿足我國(guó)新建大型水電站的要求，進(jìn)行自主研發(fā)是既能解決需求又能防范電網(wǎng)攻擊的有效解決途徑，目前，國(guó)電南瑞、能達(dá)通用、治金部自動(dòng)化研究院都有全套勵(lì)磁系統(tǒng)生產(chǎn)能力，其中，國(guó)電南瑞在我國(guó)勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)備廠商中較為出色，該公司于去年成功簽約全球在建裝機(jī)容量最大的三峽白鶴灘水電站左、右岸全部16臺(tái)1000MW水輪發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)項(xiàng)目大單。

 

據(jù)了解，國(guó)電南瑞目前是全球唯一生產(chǎn)和制造過(guò)1000MW等級(jí)水輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的設(shè)備廠商。白鶴灘水電站投入運(yùn)行后，國(guó)電南瑞也將成為全球唯一同時(shí)具備1000MW火電機(jī)組、1000MW核電機(jī)組、1000MW水輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)制造能力的企業(yè)。

 

近些年我國(guó)勵(lì)磁系統(tǒng)在火電機(jī)組1000、600、300MW，水電機(jī)組300~700MW已具備完善的全套設(shè)備研發(fā)能力，另外還有抽水蓄能機(jī)組、燃?xì)鈾C(jī)組、核電機(jī)組等方面的應(yīng)用。