新能源集中监控平台设计概述

新能源集中监控平台设计概述

朱洁1,刘孝鑫2,于佼3张海英4

中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 陕西 西安 710065

摘要:随着新能源发电企业业务的不断壮大，所属项目分布地域广、运维成本高，实现新能源场站集中监控的需求越发显著，集中监控平台的设计及应用，能够减少新能源企业运营成本，提升新能源发电厂群综合管理水平，为企业向集约化、数字化、智能化的新能源产业基地发展贡献力量。本文具体介绍了新能源集中监控平台的系统架构、系统功能及主要设备配置。

关键词: 集控监控平台；设计；应用；功能

0 引言

为了促进新能源企业（以下简称“公司”）新能源业务工作的顺利开展，提升公司新能源产业的生产效率，紧跟企业集团公司智能化、信息化建设进程，建设一个具备远程集中监控、生产运营管理、生产指挥与决策、故障预警与诊断、视频监控等功能于一体的集中监控平台。实现对公司旗下特定区域所有新能源场站的远方监控与“五遥”功能，以及对特定区域外的部分新能源场站的远方监视与“两遥”遥测、遥信功能。

如何搭建集中监控平台系统构架，提出相关功能要求，以及配置满足功能要求的设备，是新能源集控监控平台设计的关键问题。

1设计原则

集中监控平台为了实现公司风电场、光伏电站的远方监视与控制，实现“无人值班（少人值守）、远程集控”的管理模式，采用以下原则进行设计：

（1）标准性原则

设计应采用国家标准、国际通用标准通信规约，保证信息交换的标准化。适应异构系统间数据交换，实现与不同新能源场站设备的数据通信，使得第三方能够基于该平台进行软件开发，同时便于系统升级维护。

（2）安全性原则

设计安全性应按“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证、综合防护” 的总体原则设计，对系统内各应用系统进行安全区划分、部署网络边界安全防护设备[1-2]。

（3）开放性原则

设计采用开放系统的体系结构，为其他系统接入和第三方服务提供公共的协议和接口代码开放、功能配置的开放、数据库开放、接口服务开放等。

（4）可扩展性原则

设计采用能满足集中部署、分布实施要求，既能满足现阶段的运行管理需求，又能满足将来的场站扩展和功能扩展的潜在需求，具有良好的可扩展性。

（5）可操作性和易维护性原则

系统具有友好的用户界面，方便易用，使企业各个层次的用户都可以短时间内熟练掌握系统的操作，并且系统管理维护方便。

（6）可靠性和稳定性原则

选用技术成熟的开发平台，选用成熟的商业软件，在软件设计方面充分考虑软件运行可靠性和稳定性。

2系统架构

集中监控平台设计构建以业务需求为导向，以自动化设备体系数据源为基础、可靠的高速光纤传输网络为物理主干、标准通信总线和信息模型为主要支撑、高级应用体系为主体，以集中监控系统、生产运营管理、BI业务智能系统等为主要应用，后期融入故障预警与诊断功能，实现高度自动化、信息化、智能化，满足公司旗下所涉及的新能源场站项目的统一生产运营管理。

集控平台可根据国家安全防护要求横向分为生产控制大区和管理信息大区，生产控制大区分为安全Ⅰ区与安全Ⅱ区, 管理信息大区为安全Ⅲ区，网络通信协议均采用IEC61850标准通信协议。平台安全Ⅰ、Ⅱ区实现新能源场站的实时监控与在线监视，具备风电场、光伏电站运行实时数据遥测、遥调、遥控、遥信与遥视功能，并对数据进行实时分析、处理与运行操作。平台安全Ⅲ区主要完成生产运营管理、BI业务智能管理等高级应用功能，提供对数据、安全和服务质量的最有效控制。

图1  集中监控平台网络拓扑结构示意图

集中监控平台网络拓扑结构示意图如图1所示，各分区功能如下所述：

（1）安全生产区Ⅰ

部署调度运行、功率控制、运行监视、智能防误等各类业务，数据实时传输，各场站层Ⅰ区与集控中心采用电力数据网专网通信，为主、备通道，独立配置数据通信网关机和专业电力数据网接入设备。

（2）安全生产区Ⅱ

部署调电能计量、保信管理、功率预测各类业务，数据实时传输，各场站层Ⅱ区与集控中心同样采用电力数据网专网通信，主、备通道，独立配置数据通信网关机和专业电力数据网接入设备。

（3）信息管理区Ⅲ

服务于场站安防、巡检、设备监测，实现设备维护检修、企业生产业务管理的信息管理区Ⅲ，各场站视频等信息也可通过运营商网络直接接入平台信息管理区Ⅲ。

3 系统功能

集中监控平台系统功能大致分为两大类：基础服务功能和业务系统功能。

3.1基础服务功能

主要包含数据采集、数据处理、系统管理、数据库管理功能等。其中，数据采集采集实时数据与非实时数据，无断点续传机制，并对数据进行深入分析与处理，同时向受控站发送各种数据信息及控制命令；数据处理支持数据的有效性检查和无效数据过滤；系统管理实现系统配置、应用配置、进程配置等所有配置的统一设置和监视、管理；数据库管理包括数据库的建立和维护。

3.2业务系统功能

主要包含集中监控系统功能、智能生产管理功能、统计与分析功能、集中功率预测系统功能、综合展示系统、WEB及移动APP发布系统等。

3.2.1集中监控系统功能

包含远程控制（四级控制：第一级为：电站风机、光伏逆变器、汇流箱、断路器、箱变、升压站生产设备现地控制；第二级为电站配套升压站内的计算机监控系统站控层控制，第三级为集控中心控制；第四级为电网调度。级别依次为第一级优先，第二级次之，第三级再次之。）、报警处理（事故报警和预告报警功能）、画面生成与显示（电站拓扑识别功能，实现带电设备的颜色标识）、在线计算及报表动态生成（具有加、减、乘、除、积分、求平均值、求最大最小值和逻辑判断，以及进行功率总加、电量分时累计等实时计算功能）、五防功能（通过逻辑闭锁软件实现对各新能源电站的电气防误操作进行校验）、自诊断和自恢复（在线运行时应对系统内的硬件及软件进行自诊断，并指出故障部位的模件）和服务总线（支持通信各方间的服务交互的虚拟化和管理）等功能。

3.2.2智能生产管理功能

主要包含运行管理、维护管理、检修管理、自产管理、物料管理、人员管理、移动运维管理、综合告警管理、虚拟培训管理、智能安防管理和安全管理等功能。

3.2.3统计与分析功能

主要包含报表管理、生产指标考核、分析管理、功率曲线查询管理。

3.2.4集中功率预测系统功能

建立一套统一管理、统一预测、统一分析的集中功率预测系统，结合风电场机组的设备状态及运行工况，得到风电场未来的输出功率，为电场管理工作提供辅助手段。

3.2.5综合展示系统

能够从平台数据库中提取相关数据信息，根据用户要求设计美观、友好的展示界面，并提供GIS服务，可通过直接点击地图热点查看站点的详细信息，结合平台视频集中监视系统对各场站实时图像信息的展示，建成公司业务状况和形象全方位展示的窗口。

3.2.6 WEB及移动APP发布系统

一体化平台提供统一的企业移动平台方案，协助移动端与后台端的应用服务快速搭建起通信，实现远程服务调用、信息推送、数据抓取、即时通讯等功能。

4主要设备配置

4.1硬件配置

4.1.1安全Ⅰ区硬件配置 [3]

数据库服务器：冗余配置2台。

应用服务器：冗余配置2台。

数据采集系统：配置1套，包含数据采集服务器1台、路由器1台，接入交换机1台，纵向加密1台。

历史数据服务器：冗余配置2台。

操作员站：冗余配置4台。

工程师站：配置1台。

智能防误闭锁工作站：配置1台。

时钟系统设备：配置1套双时钟源（GPS+北斗）时钟同步系统。

打印机：1台激光自动双面打印A3/A4。

4.1.2安全Ⅱ区硬件配置

数据采集系统：配置1套（单台数据采集服务器最大处理能力为150万点数据），包含数据采集服务器1台、路由器1台，接入交换机1台，纵向加密1台。

集中风功率预测服务器：配置预测主站1台。

4.1.3安全Ⅲ区硬件配置

应用服务器：集群服务器1套。

大屏监视系统：设置1套大屏监视系统，包含视频信息接入设备、视频存储设备、图形处理设备及大屏幕显示设备等。

网络设备：采用双星型以太网网络，安全Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区分别配置2台千兆核心网络交换机。

二次安全防护设备：配置1套主机加固软件。配置1台防火墙、1台正/反向隔离装置。

4.2软件配置

（1）平台支撑软件，包含数据库软件、操作系统软件以及主机加固软件。

（2）安全Ⅰ区软件，包含数据采集处理及存储、集控监控、五防等。

（3）安全Ⅱ区软件，包含集中功率预测等。

（4）安全Ⅲ区软件，包含生产管理系统软件（包含维护管理、检修管理、虚拟培训管理以及安防管理等）、移动应用系统以及视频管理系统等。

5 结语

根据新能源发电企业发展的状况和趋势以及各发电厂运营的特点，区域发电企业实施“集中控制，少人值守”的远程集控中心是发展的必然趋势，集中监控平台的设计及应用也是提高发电企业运行维护水平，提高运营效率，提高经济效益的有效途径。

参考文献：

[1]国能安全【2015】36号《电力监控系统安全防护总体方案》[S].

[2]发改委2014年第14号令《电力监控系统安全防护规定》[S].

[3]DL/T 5149-2020《变电站监控系统设计规程》[S].

作者简介

朱洁(1985-)，女，高级工程师，主要从事新能源电气设计工作。E-mail：275103204@qq.com

刘孝鑫（1988-），女，工程师，主要从事新能源电气设计工作。E-mail：1303952651@qq.com

于佼（1987-），女，高级工程师，主要从事新能源电气设计工作。E-mail：512104463@qq.com