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摘要：作为清洁再生能源的风电及光伏，一般位置都偏僻、分散，维护费用很高。目前风电、光伏发电成本相比较为成熟的火电和水电要高出许多。固定资产折旧费是煤电的1倍多，发电系数却只相当于煤电的一半。根据项目地域和通信网络条件，提出电力设施远程监控设计方案，通过集中运行监管系统，降低设备运行维护和管理成本。
关键词：电力设施;远程;控制;通信网络
在偏僻的地域或海岛上，由于供电条件的限制而采用风电或光伏发电。与生产生活密切相关的通信网络，并不能都覆盖。
计划实施的一项工程，采用风电和光伏电站供电。设计条件中，要求将所建电力设施和电站进行远程监控，实现无人值守、少人值守，区域检修。为将来采用辅助专家系统、故障预警诊断、系统运行优化做基础。根据现场条件和技术要求，我们进行了技术方案研究和控制开发。
一、系统设计目标
1、监控系统分层
远程集中监控系统设为两层。第一层为风电、光伏和电力设施侧数据采集和命令执行。第二层为远程集控中心集中监视与控制，满足安全运行和管理要求。
2、功能要求
2.1第一层风电、光伏和电力设施侧主要实现功能：
配置通信管理机，从电气自动化控制系统中采集设备数据，包括光功率预测、风功率预测、无功补偿、功率控制、电度计量、电流、电压、继电保护、故障录波等，并执行集控中心对电力设备的控制指令。
2.2第二层集中控制中心侧主要实现功能：
数据的采集与处理
实时运行数据监视与控制
综合数据统计分析及报表
重点区域视频监控
集中报警处理
事故追忆及故障滤波
2.3时钟同步数
在远程集控中心侧提供双授时服务，以北斗、GPS卫星作为时间基准源，确保远程集控中心的采集数据的时间一致性。
2.4数据采集与处理
系统的信号采集类型分为模拟量、开关量。模拟量包括电压、电流、功率、转速、风速、风向、温度等电气模拟量的实时测量。开关量包括事故信号、断路器及重要继电保护的动作信号等中断开关量，各类故障信号、断路器及隔离开关的位置信号、设备的状态信号等非中断开关量两种。
2.5过程画面监视
实时显示电力设施主要运行参数和设备状态。内容包括实时采集、计算、系统评估和人工置入的各种动态及静态运行信息。
2.6数据及系统的整合
整合各电站侧相关控制系统与非控制系统，完成所辖电站的数据融合与统一展示。
2.7远程控制
完成电站主要设备的控制，主要包括：
对断路器/隔离开关分、合的远方操作
对补偿电容器投、切的远方操作
风电光伏远方启动、停机、复位、限功控制等。
2.8集中报警处理
对随时出现的故障可进行声光和语音报警。语音报警包括预告报警和操作报警等内容。
2.9事故追忆
将事件过程中各设备动作顺序，带时标记录、存储、显示、打印，生成事件记录报告，供查询。
2.10故障录波
通过相应的电力通信协议，接入故障录波数据。在集控中心侧对故障录波数据进行分析，判断电站各系统、线路和设备故障发生的确切地点、发展过程和故障类型等。
2.11统计分析、查询、报表功能
系统可以查询历史故障、历史数据、日志等，可以进行设备的故障报警统计和故障统计，并能够打印。能对所有生产数据进行综合处理、统计分析。
2.12节能分析与指标管理
建立指标管理体系，完成生产指标的计算与分析，实现指标的对标管理、指标控制以及评价管理等内容。
3、工程设计原则和实施要求
3.1实用性和完整性：配置一个功能完善、设备齐全、管理方便的智能控制及管理系统。
3.2可靠性和稳定性：在设备选型、网络设计、软件设计等各个方面充分考虑软件、硬件的可靠性和稳定性。
3.3安全性：
网络安全建设目的是保障内网安全，根据国家信息安全等级标准，网络安全设计采用防护—检测—准入—管理的思路，建设安全网络：
防护：部署业内领先的防火墙、安全网关、防泄密等设备，隔离内部和外部网络，防止来自外网的攻击。
检测：部署业内领先的入侵防御设备，及时检测发现入侵行为，并通过入侵防御技术，实现联动，及时阻止不正当行为。
管理：通过上网行为管理，规范内网用户上网习惯，提高内网安全。行为审计溯源，规避法律风险。
安全接入：通过VPN设备，对互联网传输数据进行加密，对移动接入用户进行身份认证和权限控制。保障互联网数据安全。
二、系统网络结构
1、电力通信、网络接入方案
在具备通信网络条件下，依托电力专线建设稳定、安全、可靠的监控信息化网络平台。集控中心的核心网络结构采用冗余双以太网结构。网络传输协议采用TCP/IP网络协议，网络传输速率不小于100Mbit/s，网络配置规模需满足系统远景要求。网络结构见图一
2、无线数传接入方案
在通信网络条件较差的区域，根据现场环境采用无线数传电台MDS的接入方案。无线数据通信网在整个系统中担任数据传递的重要角色。MDS电台具备高可靠度、高速率、远距离、组网和扩容方式灵活的特点。通过这一网络，现场设备运行数据和控制指令可以往返于主站和各个现场装置之间。电台主站采集到数据后，通过交换机接入集中控制中心网络。集控中心的核心网络结构采用冗余双以太网结构。网络传输协议采用TCP/IP网络协议，网络传输速率不小于100Mbit/s，网络配置规模需满足系统远景要求。
无线数传MDS电台传输距离与发射塔高度、接收天线高度、电台功率有关。传输距离较远时，可考虑在距离中间加装中继的方式。
三、软件平台配置方案
现场设备侧配置工控机作为前置机，安装IOServer采集器。IOServer采集现场远动数据，传输给集控中心的KingScada服务器、工业库服务器。
集控中心控制网的工业库设置采用冗余方式，通过IOServer采集器采集现场的数据，并进行存储为其他程序提供历史数据。
集控中心控制网的KingScada服务器采用冗余方式，通过IOServer与现场的设备进行数据交互。KingScada服务器主要进行报警处理、事件处理、数据统计、系统的登录服务对用户权限进行集中管理等功能。KingScada客户端作为操作员站，实现人机交互的所有功能。设置工程师站，实现对整个系统的管理、开发工作。
集控中心控制网设置计算服务器一台，安装KingCalculation软件进行数据统计计算工作。设置报警服务器一台，安装KingA&E软件进行现场设备的故障代码、告警代码报警处理工作。
设置历史回放工作站一台，作为事故回放使用，采用KingGraphic软件直接与控制网的工业库服务器进行数据交互。
集控中心控制网与管理网通过单向隔离网闸进行数据隔离，控制网的工业库通过镜像方式将数据传输给管理网。管理网设置WEB服务器一台，提供基于B/S结构的数据访问。
通过对上述方案可靠性、安全性等性能指标的试验测试，在相关数据的基础上，进行项目硬件系统设计和管理系统的软件开发。
关键词：电力设施;远程;控制;通信网络
在偏僻的地域或海岛上，由于供电条件的限制而采用风电或光伏发电。与生产生活密切相关的通信网络，并不能都覆盖。
计划实施的一项工程，采用风电和光伏电站供电。设计条件中，要求将所建电力设施和电站进行远程监控，实现无人值守、少人值守，区域检修。为将来采用辅助专家系统、故障预警诊断、系统运行优化做基础。根据现场条件和技术要求，我们进行了技术方案研究和控制开发。
一、系统设计目标
1、监控系统分层
远程集中监控系统设为两层。第一层为风电、光伏和电力设施侧数据采集和命令执行。第二层为远程集控中心集中监视与控制，满足安全运行和管理要求。
2、功能要求
2.1第一层风电、光伏和电力设施侧主要实现功能：
配置通信管理机，从电气自动化控制系统中采集设备数据，包括光功率预测、风功率预测、无功补偿、功率控制、电度计量、电流、电压、继电保护、故障录波等，并执行集控中心对电力设备的控制指令。
2.2第二层集中控制中心侧主要实现功能：
数据的采集与处理
实时运行数据监视与控制
综合数据统计分析及报表
重点区域视频监控
集中报警处理
事故追忆及故障滤波
2.3时钟同步数
在远程集控中心侧提供双授时服务，以北斗、GPS卫星作为时间基准源，确保远程集控中心的采集数据的时间一致性。
2.4数据采集与处理
系统的信号采集类型分为模拟量、开关量。模拟量包括电压、电流、功率、转速、风速、风向、温度等电气模拟量的实时测量。开关量包括事故信号、断路器及重要继电保护的动作信号等中断开关量，各类故障信号、断路器及隔离开关的位置信号、设备的状态信号等非中断开关量两种。
2.5过程画面监视
实时显示电力设施主要运行参数和设备状态。内容包括实时采集、计算、系统评估和人工置入的各种动态及静态运行信息。
2.6数据及系统的整合
整合各电站侧相关控制系统与非控制系统，完成所辖电站的数据融合与统一展示。
2.7远程控制
完成电站主要设备的控制，主要包括：
对断路器/隔离开关分、合的远方操作
对补偿电容器投、切的远方操作
风电光伏远方启动、停机、复位、限功控制等。
2.8集中报警处理
对随时出现的故障可进行声光和语音报警。语音报警包括预告报警和操作报警等内容。
2.9事故追忆
将事件过程中各设备动作顺序，带时标记录、存储、显示、打印，生成事件记录报告，供查询。
2.10故障录波
通过相应的电力通信协议，接入故障录波数据。在集控中心侧对故障录波数据进行分析，判断电站各系统、线路和设备故障发生的确切地点、发展过程和故障类型等。
2.11统计分析、查询、报表功能
系统可以查询历史故障、历史数据、日志等，可以进行设备的故障报警统计和故障统计，并能够打印。能对所有生产数据进行综合处理、统计分析。
2.12节能分析与指标管理
建立指标管理体系，完成生产指标的计算与分析，实现指标的对标管理、指标控制以及评价管理等内容。
3、工程设计原则和实施要求
3.1实用性和完整性：配置一个功能完善、设备齐全、管理方便的智能控制及管理系统。
3.2可靠性和稳定性：在设备选型、网络设计、软件设计等各个方面充分考虑软件、硬件的可靠性和稳定性。
3.3安全性：
网络安全建设目的是保障内网安全，根据国家信息安全等级标准，网络安全设计采用防护—检测—准入—管理的思路，建设安全网络：
防护：部署业内领先的防火墙、安全网关、防泄密等设备，隔离内部和外部网络，防止来自外网的攻击。
检测：部署业内领先的入侵防御设备，及时检测发现入侵行为，并通过入侵防御技术，实现联动，及时阻止不正当行为。
管理：通过上网行为管理，规范内网用户上网习惯，提高内网安全。行为审计溯源，规避法律风险。
安全接入：通过VPN设备，对互联网传输数据进行加密，对移动接入用户进行身份认证和权限控制。保障互联网数据安全。
二、系统网络结构
1、电力通信、网络接入方案
在具备通信网络条件下，依托电力专线建设稳定、安全、可靠的监控信息化网络平台。集控中心的核心网络结构采用冗余双以太网结构。网络传输协议采用TCP/IP网络协议，网络传输速率不小于100Mbit/s，网络配置规模需满足系统远景要求。网络结构见图一
2、无线数传接入方案
在通信网络条件较差的区域，根据现场环境采用无线数传电台MDS的接入方案。无线数据通信网在整个系统中担任数据传递的重要角色。MDS电台具备高可靠度、高速率、远距离、组网和扩容方式灵活的特点。通过这一网络，现场设备运行数据和控制指令可以往返于主站和各个现场装置之间。电台主站采集到数据后，通过交换机接入集中控制中心网络。集控中心的核心网络结构采用冗余双以太网结构。网络传输协议采用TCP/IP网络协议，网络传输速率不小于100Mbit/s，网络配置规模需满足系统远景要求。
无线数传MDS电台传输距离与发射塔高度、接收天线高度、电台功率有关。传输距离较远时，可考虑在距离中间加装中继的方式。
三、软件平台配置方案
现场设备侧配置工控机作为前置机，安装IOServer采集器。IOServer采集现场远动数据，传输给集控中心的KingScada服务器、工业库服务器。
集控中心控制网的工业库设置采用冗余方式，通过IOServer采集器采集现场的数据，并进行存储为其他程序提供历史数据。
集控中心控制网的KingScada服务器采用冗余方式，通过IOServer与现场的设备进行数据交互。KingScada服务器主要进行报警处理、事件处理、数据统计、系统的登录服务对用户权限进行集中管理等功能。KingScada客户端作为操作员站，实现人机交互的所有功能。设置工程师站，实现对整个系统的管理、开发工作。
集控中心控制网设置计算服务器一台，安装KingCalculation软件进行数据统计计算工作。设置报警服务器一台，安装KingA&E软件进行现场设备的故障代码、告警代码报警处理工作。
设置历史回放工作站一台，作为事故回放使用，采用KingGraphic软件直接与控制网的工业库服务器进行数据交互。
集控中心控制网与管理网通过单向隔离网闸进行数据隔离，控制网的工业库通过镜像方式将数据传输给管理网。管理网设置WEB服务器一台，提供基于B/S结构的数据访问。
通过对上述方案可靠性、安全性等性能指标的试验测试，在相关数据的基础上，进行项目硬件系统设计和管理系统的软件开发。