風(fēng)電廠海陸一體集控中心通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

韓 新

（廣東粵電湛江風(fēng)力發(fā)電有限公司，廣東 湛江 524043）

0 引 言

近年來(lái)，風(fēng)機(jī)技術(shù)越來(lái)越成熟，單臺(tái)風(fēng)機(jī)功率不斷升級(jí)，風(fēng)場(chǎng)裝機(jī)容量不斷增加，電壓等級(jí)已由110 kV 向220 kV 轉(zhuǎn)變。原來(lái)僅配置有110 kV 陸上風(fēng)場(chǎng)的集控中心，已不再適用于海上風(fēng)電與陸上風(fēng)電的同步監(jiān)控，新的海陸一體集控中心順勢(shì)而生。

湛江風(fēng)力發(fā)電公司自2006 年至2018 年陸續(xù)投產(chǎn)了5 個(gè)50 MW 的陸上風(fēng)電場(chǎng)，電壓等級(jí)均為110 kV。2018 年后陸續(xù)建設(shè)3 個(gè)電壓等級(jí)為220 kV、裝機(jī)容量為200 MW 的海上風(fēng)電。原陸上風(fēng)場(chǎng)的集控中心安全區(qū)信息通信采取租用運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的方式，組網(wǎng)按等級(jí)保護(hù)1.0 建設(shè)，信息安全等級(jí)定為二級(jí)，不能滿足安全等級(jí)為三級(jí)的海上風(fēng)電集中控制，需建設(shè)一個(gè)海陸一體的集控中心[1]。

1 自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部署

1.1 自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)原則

隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)突飛猛進(jìn)，此前的安全網(wǎng)絡(luò)部署已不適合于當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。越發(fā)嚴(yán)峻的網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，呼吁各界對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全重新部署，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的安全要求也已由網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)1.0 逐漸進(jìn)入等級(jí)保護(hù)2.0 的時(shí)代。網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)2.0 要求網(wǎng)絡(luò)安全的部署遵循“安全分區(qū)，網(wǎng)絡(luò)專用，橫向隔離，縱向加密”的原則。集控中心與調(diào)度機(jī)構(gòu)、風(fēng)電場(chǎng)的通信均采用獨(dú)立的雙通道網(wǎng)絡(luò)。

1.2 安全區(qū)部署內(nèi)容

海陸一體集控中心由海上風(fēng)場(chǎng)和陸上風(fēng)場(chǎng)信息組成。雖然陸上風(fēng)場(chǎng)可按安全等級(jí)二級(jí)部署，但海上風(fēng)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全要按安全等級(jí)三級(jí)進(jìn)行部署。因此，海陸一體集控中心要按安全等級(jí)三級(jí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)部署。整個(gè)集控中心網(wǎng)絡(luò)劃分為3 個(gè)分區(qū)——安全I(xiàn) 區(qū)、安全I(xiàn)I區(qū)及信息管理區(qū)（即安全I(xiàn)II 區(qū)）[2]。安全區(qū)與風(fēng)場(chǎng)間部署有路由器和縱向加密裝置，安全I(xiàn) 區(qū)與安全I(xiàn)I 區(qū)間部署有防火墻，安全I(xiàn)I 區(qū)與信息管理區(qū)通過(guò)正、反向隔離裝置進(jìn)行信息交互。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1 所示。通信網(wǎng)絡(luò)部署有態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)、IDS 系統(tǒng)、運(yùn)維堡壘、安全審計(jì)、防病毒、漏洞掃描等。

2 業(yè)務(wù)需求調(diào)研

海陸一體集控中心集海上風(fēng)場(chǎng)、陸上風(fēng)場(chǎng)及調(diào)度數(shù)據(jù)于一體，信息種類繁多，信息量較大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。前期對(duì)信息的梳理及各分區(qū)業(yè)務(wù)需求的調(diào)研，有利于集控中心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的準(zhǔn)備。

2.1 風(fēng)場(chǎng)業(yè)務(wù)

風(fēng)場(chǎng)信息涵蓋海上風(fēng)場(chǎng)和陸上風(fēng)場(chǎng)的所屬監(jiān)控信息，主要監(jiān)控系統(tǒng)有風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、箱變監(jiān)控系統(tǒng)、NCS 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、五防系統(tǒng)、風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)、SVG 監(jiān)控系統(tǒng)、AGCAVC 系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)、消防監(jiān)控系統(tǒng)以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)（含風(fēng)機(jī)內(nèi)部）。其中，海上風(fēng)場(chǎng)獨(dú)有的系統(tǒng)有海纜信息系統(tǒng)、雷達(dá)光電系統(tǒng)（海事船舶信息）、升壓站及風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[3]。

2.2 調(diào)度業(yè)務(wù)

海陸一體集控中心涵蓋的調(diào)度業(yè)務(wù)包含中調(diào)和地調(diào)的業(yè)務(wù)，主要有調(diào)度電話業(yè)務(wù)（中調(diào)及地調(diào)）、中調(diào)發(fā)電計(jì)劃曲線系統(tǒng)、調(diào)度值長(zhǎng)管理系統(tǒng)、調(diào)度網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)、調(diào)度OMS 信息網(wǎng)以及中調(diào)高清視頻會(huì)商系統(tǒng)。

2.3 保信分站的首次引入

圖1 集控中心網(wǎng)絡(luò)示意圖

集控中心作為各分散風(fēng)場(chǎng)的集中點(diǎn)，距各風(fēng)場(chǎng)的距離一般較遠(yuǎn)，特別是海上風(fēng)場(chǎng)。湛江風(fēng)電海陸一體集控中心離最近的陸上風(fēng)場(chǎng)距離為120 km，行車用時(shí)需2 h[4]。一旦風(fēng)場(chǎng)發(fā)生保護(hù)事故，集控中心不能及時(shí)對(duì)風(fēng)場(chǎng)的保護(hù)裝置故障信息、故障錄波文件等進(jìn)行分析，就無(wú)法準(zhǔn)確把控故障情況，無(wú)法充分發(fā)揮集控中心管控及應(yīng)急指揮中心的作用。因此，本次網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將保信分站設(shè)備首次部署到集控中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)各風(fēng)場(chǎng)的繼電保護(hù)裝置及故障錄波信息的采集與分析。繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)子站設(shè)在受控的各風(fēng)場(chǎng)，數(shù)據(jù)信息同時(shí)發(fā)送至相應(yīng)的調(diào)度機(jī)構(gòu)保信主站（分站）系統(tǒng)和集控中心的保護(hù)分站系統(tǒng)。集控中心可以及時(shí)收集、分析和處理受控風(fēng)電場(chǎng)的繼電保護(hù)、故障錄波文件及安自裝置的異常信息、具體動(dòng)作信息，可以及時(shí)上報(bào)調(diào)度機(jī)構(gòu)，確保事故處理可以及時(shí)快速反應(yīng)，防止事故擴(kuò)大，盡快消除故障，保證電網(wǎng)及廠站的安全運(yùn)行。

3 電力專線租用

電力系統(tǒng)最常用的通信方式是光纖通信、微波通信和載波通信。為了提高調(diào)度的可靠性，適應(yīng)繼電保護(hù)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化和數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)囊?，本方案采用光纖通信方式。而集控中心與各風(fēng)場(chǎng)的距離較遠(yuǎn)，自行建設(shè)光纖網(wǎng)絡(luò)通道不太可能，唯有租用現(xiàn)有的電力專網(wǎng)或運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)。安全區(qū)網(wǎng)絡(luò)涉及電廠的風(fēng)機(jī)和電網(wǎng)的運(yùn)行與控制，直接影響電網(wǎng)安全運(yùn)行。如果采取租用運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)，明顯無(wú)法滿足安全要求。因此，本次網(wǎng)絡(luò)建設(shè)采用租用電力專線的方式進(jìn)行組網(wǎng)。

3.1 調(diào)度網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

廣東電網(wǎng)省骨干調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)始建于2007 年，網(wǎng)絡(luò)采用路由器+MPLS 技術(shù)分3 層建設(shè)，即以通信公司、肇慶局、江門局、博羅站以及惠州站5 個(gè)節(jié)點(diǎn)組成網(wǎng)絡(luò)的核心層，其余各地區(qū)局節(jié)點(diǎn)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的匯聚層，各500 kV 站和直調(diào)電廠組成接入層[5]。省中調(diào)通過(guò)省通信公司接入省骨干調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，各地調(diào)通過(guò)地區(qū)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)與省網(wǎng)互聯(lián)鏈路接入省骨干調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。

根據(jù)南方電網(wǎng)公司的統(tǒng)一部署，省級(jí)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋省中調(diào)（中調(diào)備調(diào)）、地調(diào)、220 kV 電壓等級(jí)廠站等，為本次集控中心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供了一個(gè)龐大的組網(wǎng)平臺(tái)。

湛江風(fēng)電現(xiàn)有的4 個(gè)陸上風(fēng)場(chǎng)，通過(guò)光纜分別接入地方調(diào)度網(wǎng)，再由地方調(diào)度網(wǎng)接入湛江局匯聚層網(wǎng)絡(luò)。而海上風(fēng)場(chǎng)歸屬220 kV 電壓等級(jí)廠站，直屬調(diào)度調(diào)管，接入湛江局匯聚層網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖2 所示。

3.2 租用帶寬選擇

網(wǎng)絡(luò)建設(shè)涉及費(fèi)用管理。租用電力專用光纖費(fèi)用較為昂貴，如果租用帶寬過(guò)大，會(huì)造成成本過(guò)高而浪費(fèi)資源；如果租用帶寬過(guò)小，又會(huì)影響數(shù)據(jù)傳輸速度和風(fēng)場(chǎng)控制，因此要選擇合適的租用帶寬。

為了更好地計(jì)算租用帶寬，需統(tǒng)計(jì)與分析各風(fēng)場(chǎng)的傳輸數(shù)據(jù)。集控中心建設(shè)對(duì)信息點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)分析為：每臺(tái)風(fēng)機(jī)模擬量約200 個(gè)信息點(diǎn)，開關(guān)量約300 個(gè)信息點(diǎn)；每個(gè)廠站內(nèi)模擬量約400 個(gè)信息點(diǎn)，開關(guān)量約500 個(gè)信息點(diǎn)。湛江風(fēng)電公司共5 個(gè)已投產(chǎn)風(fēng)場(chǎng)、5 個(gè)規(guī)劃和建設(shè)風(fēng)場(chǎng)，總模擬量61 400點(diǎn)，開關(guān)量90 300點(diǎn)。按每個(gè)模擬量為2 Byte 的二進(jìn)制數(shù)，每8 個(gè)開關(guān)量為 1 Byte 的二進(jìn)制數(shù)計(jì)算，總的二進(jìn)制數(shù)據(jù)量為61 400× 2+90 300÷8=134 088 Byte，即約130 kB 的數(shù)據(jù)量。

綜上分析可知，租用帶寬為2M 的網(wǎng)絡(luò)，即可滿足集控中心安全I(xiàn) 區(qū)控制數(shù)據(jù)秒級(jí)，甚至是毫秒級(jí)的響應(yīng)速率。因此，本次網(wǎng)絡(luò)建設(shè)采用租用2M 的電力專線，如后期再有廠站數(shù)據(jù)增加，可適當(dāng)提升租用的帶寬。

4 結(jié) 論

根據(jù)國(guó)家對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的最新要求，結(jié)合湛江風(fēng)電公司各風(fēng)場(chǎng)及集控中心的組網(wǎng)現(xiàn)狀和業(yè)務(wù)需求，采取安全I(xiàn)、安全I(xiàn)I 區(qū)租用電力專線的方式建設(shè)一個(gè)安全可靠、經(jīng)濟(jì)節(jié)能的海陸一體集控中心自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)，以期為各大風(fēng)電企業(yè)的自動(dòng)化通信組網(wǎng)提供借鑒資料和經(jīng)驗(yàn)。

圖2 廣東電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

[2] 國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GBT22239-2019 信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)基本要求[EB/OL].（2019-05-10）[2019-12-30].http://www.doc88.com/p-6032959742975.html.

[3] 中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司.Q/CSG110008-2011.南方電網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)范[S].2011.

[4] 國(guó)家能源局.《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》（國(guó)能安全〔2015〕36 號(hào)）[EB/OL].（2018-06-27）[2019-12-30].https://wenku.baidu.com/view/2f8e41dff9c75fbfc77 da26925c52cc58bd69092.html.

[5] 中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司.《中國(guó)南方電網(wǎng)電力調(diào)度管理規(guī)程》（南方電網(wǎng)調(diào)〔2017〕2 號(hào)）[EB/OL].（2018-01-26）[2019-12-30].https://max.book118.com/html/2018/0123/150147333.shtm.