新能源电站远程监控系统建设方案.doc

新能源电站远程集中监控系统建设方案 新能源电站远程集中监控系统建设方案目 录第一章项目概况41.1建设任务41.2引用标准41.2.1国家和国际标准41.2.2中华人民共和国电力行业标准61.2.3通用工业标准及其他相关标准61.3设计原则7第二章新能源电站远程监控系统总体设计92.1系统概述92.2适用范围122.3系统结构122.4硬件总体设计152.5软件体系结构17第三章风电场侧子系统213.1风电场侧接入方案213.2风电场侧功能213.2.1风机实时运行数据采集与控制223.2.2升压站（开关站）实时运行数据采集与控制233.2.3无功补偿装置实时数据采集与控制263.2.4箱变设备实时运行数据采集与控制273.2.5风功率预测系统数据采集283.2.6功率控制系统(AGC/AVC)数据采集283.2.7电能量计量信息采集28第四章监控中心侧SCADA子系统294.1系统方案294.2系统功能294.2.1数据接收294.2.2数据存储294.2.3数据处理304.2.4监控中心侧SCADA子系统内数据传输324.2.5报表服务324.2.6权限管理334.2.7人机界面334.2.8风电场监控信息334.2.9光伏电站监控信息374.2.10报警及事件顺序记录(SOE)394.2.11控制功能404.2.12时钟同步424.2.13Web发布功能424.3技术指标434.3.1参考标准及依据434.3.2测量值指标434.3.3系统实时响应指标434.3.4负荷率指标444.3.5可靠性指标444.3.6系统时间指标444.3.7工作环境与电源444.4大屏幕显示系统简介45第五章数据通信子系统515.1通讯链路需求515.2内部数据网建设方案51第六章视频监视子系统536.1视频中心系统组成536.2服务器管理系统536.2.1服务器536.2.2工作站546.3存储系统546.3.1CVR存储模式556.3.2存储配置566.4解码系统586.4.1解码器586.4.2视频综合平台596.5视频监控系统616.5.1主干交换机626.5.2防火墙62第七章生产管理子系统647.1系统配置方案647.1.1系统体系架构647.1.2系统部署方案667.1.3系统特点677.2系统功能设计747.2.1设备管理747.2.2缺陷管理777.2.3操作票管理827.2.4工作票管理867.2.5检修管理887.2.6工单管理947.2.7门户界面95第八章供货清单978.1硬件清单978.2软件清单105第一章 项目概况1.1 建设任务典型的新能源电站远程集中监控系统由变电站，气象站、风电/光伏设备组、远程接口单元（RIU)、现场通信网络、SCADA现场服务器、现场工作站、远程客户端等组成。本项目的总体要求为：系统结构采用C/S及B/S混合结构；支持多服务器；支持双网及多网技术；服务器软件采用面向对象数据库技术；支持跨平台技术。系统数据接入点数不少于300万点。本项目的主要建设内容：（1）建立新能源电站发电远程监控系统，准确、及时、全面的收集各电站运行管理所需的各种信息，包括风机/光伏设备运行信息、升压站设备信息、继电保护及故障信息等。对收集的信息进行分析、处理、存储，并按管理部门要求及各电站的运行要求，对新能源电站的相关设备进行集中监视、控制及管理，确保各电站所有机电设备安全、可靠运行。（2）建立远程数据通信系统，实现远程新能源发电监控系统与各新能源电站发电机组计算机监控系统、升压站综合自动化系统、新能源电站图像监控系统的数据传输。（3）在远程集中监控系统设置多媒体图像监控终端，将各新能源电站现场监控图像上传至远程集中监控系统，实现新能源电站图像监控系统组网。1.2 引用标准1.2.1 国家和国际标准ANSI-美国国家标准委员会标准nCCITT标准-国际电报电话咨询委员会标准nDL标准-中华人民共和国电力工业标准nEIA标准-电子工业协会标准nISO标准-国际标准化组织标准nITU-国际电讯同盟nSI标准-国际标准单位制nUL标准-美国保险商实验室标准nIEEE标准-美国电气电子工程师协会标准IEEE 802.X 系列局域网通信标准nIEC标准-国际电工技术委员会标准IEC 70-1 远动设备及系统 总则 一般原理和指导性规范IEC 70-2 远动设备及系统 工作条件 环境条件和电源IEC 70-3 远动设备及系统 接口（电气特性）IEC 70-4 远动设备及系统 性能要求IEC 70-5 远动设备及系统 传输规约IEC 70-5-101 远动设备及系统 传输规约 基本远动任务配套标准IEC 70-5-102 远动设备及系统 传输规约 电能累计量传输配套标准IEC 70-5-103 远动设备及系统 传输规约 保护通信配套标准IEC 70-5-104 远动设备及系统 传输规约 IEC60870-5-101网络访问IEC 0870-5 系列问答式RTU规约，包括101、102、103、104等。IEC 1334 采用配电线载波系统的配电自动化IEC 1850 变电站通信网络和系统IEC 1968 配网管理系统接口IEC 1970 能量管理系统应用程序接口（EMS API）IEC 801 抗电磁干扰IEC 61400-25-1: 风力发电厂监控通信原理和模型概述,包括整个标准介绍和概貌。 IEC 61400-25-2: 风力发电厂监控通信的信息模型 IEC 61400-25-3: 风力发电厂监控通信的信息交换模型 IEC 61400-25-4: 风力发电厂监控通信中面向通信协议的映射IEC 61400-25-5: 风力发电厂监控通信的一致性测试。 IEC 61400-25-6: 风力发电厂监控通信中用于环境监测的逻辑节点类和数据类。IEC 61400-25系列的核心内容继承了IEC61850标准,并包含了大部分IEC 61850 的特点:nGB标准-中华人民共和国国家标准GB 887 计算机场地技术条件GB 813 微型数字电子计算机通用技术条件GB/T 13730-2002 地区风电场调度自动化系统GB/T 1382992 远程终端通应用技术条件GB/T 13729-2002 远动终端设备GB/T 13730-92 地区风电场数据采集与监控系统通应用技术条件GB/T17626-98、GB/T17618-98 电磁兼容国家标准1.2.2 中华人民共和国电力行业标准DL 451-1991(2005) 循环式远动规约DL476-1992(2005) 电力系统实时数据通讯应用层协议DL 5003-1991(2005) 电力系统调度自动化设计技术规程DL/T 478-2001 静态继电保护及安全自动装置通应用技术条件DL/T 516-2006 电力调度自动化系统运行管理规程DL/T 630-1997 交流采样远动终端技术条件DL/T 634.5101-2002 远动设备及系统 第5-101部分：传输规约 基本远动任务配套标准DL/T 634.5104-2002 远动设备及系统 第5-104部分：传输规约 采用标准传输协议子集的IEC 60870-5-101网络访问DL/T 51031999 35110kV无人值班变电站设计规程DL/T 719-2000 远动设备及系统 第5-102部分：传输规约 电力系统电能量计量传输配套标准1.2.3 通用工业标准及其他相关标准其它通用工业标准操作系统采用Unix/Windows/Linux，符合开放系统的POSIX标准SQL语言符合ANSI标准GUI符合X-Window/Windows和MOTIF/GDI/OpenGL/QT标准C/C+和FORTRAN语言符合ANSI标准网络通讯采用工业标准的TCP/IP协议1.3 设计原则（1）系统安全性原则系统平台要能确保所管理风电场和光伏电站的安全稳定运行。系统平台在规划设计、工程实施时要遵守国家电力监管委员会颁布的【电力二次系统安全防护规定】，防范黑客及恶意代码等对电力二次系统的攻击侵害及由此引发电力系统事故。系统的规划设计和工程实施要遵循安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证的原则,保障监控和调度数据网络的安全。（2）业务驱动的设计原则系统平台在规划设计、工程实施时要能充分满足“远程集中集控、现场移动检修”的新管理模式的业务需求。在系统平台的整体规划以及对各子系统的具体设计时要做到明确定位、合理分工、高效集成。系统的功能设计应符合实际需要，同时具有充分的灵活性，在业务需求产生变化时能快速地对系统平台进行配置和调整做到快速适应业务。同时，系统平台的规划设计需要带有一定的超前性，能预见并支持未来3至5年的可能的业务和管理需要。（3）高可靠性的设计原则规划的系统平台，特别是对电站进行远程实时监控的部分，必须从设计上确保系统的高可靠性，从设计上消除单点故障，避免因系统故障带来的发电量的损失。同时，在网络和系统软硬件的规划设计上，充分考虑到因为特殊问题导致故障时，保证数据的不丢失和系统的快速恢复。所采用硬件设备应为工业级。（4）充分可扩展性的设计原则需要从两个方面确保系统平台的可扩展性。一是系统平台需要能支持新能源业务的快速扩张，能快速支持实现原有电站的容量扩展（包括接入新的设备类型）、新增电站及原有设备的技术改造后的平台接入。二是系统平台需要能支持未来新能源业务管理需求的扩展，系统的规划设计和工程实施应考虑到将来增加和调整更多的子系统模块的需要，满足不断演进的管理需要，同时在系统调整时充分保证历史数据的连续性。（5）易用性和易维护性的设计原则系统平台的功能设计要确保高度的可操作性（易用性），使具备基本电脑操作水平的运行和检修人员，通过简单的培训就能掌握系统的操作要领，达到能完成日常工作的操作水平。同时，系统在运行过程中的维护应做到简单易行，使运检中心的系统维护人员通过简单的培训就能掌握系统维护保养的日常工作。（6）模块化和接口标准化的设计原则基于系统可扩展性和可维护性的需要，在系统平台的规划设计时充分采用模块化的设计原则，各模块的功能划分清晰并相对独立，便于独立开发、测试和升级维护。模块间以及系统平台与外部非本平台的应用系统之间的接口遵循统一的接口规范，做到接口协议、报文、组件的充分一致性。接口标准的设计应遵循IEC的相关规范（具体包括变电站的IEC61850标准、风电场的IEC61400-25标准及光伏电站的IEC61277、IEC61727标准）。第二章 新能源电站远程监控系统总体设计2.1 系统概述本方案设计的新能源电站远程监控系统以其独特新颖的系统设计思想，完善灵活的应用功能，开放性的系统结构，灵活的系统软硬件配置，适用于新能源投资企业对新能源发电的综合调度与管理，可以根据用户功能的要求灵活构成各种应用功能的系统。采用该系统，可以大大降低企业自动化系统的软硬件投资，数据库、界面统一，系统维护方便，可扩充强，数据共享方便，真正促进企业自动化水平的提高，保证风电、光伏生产运行的安全、稳定、经济运行。与国内其它系统相比，远程监控系统具有如下特色：（1）遵循IEC 61970 能量管理系统接口规范、IEC 61850变电站网络通信标准提供国际标准化的开放性。远程监控系统采用了符合IEC 61970 CIM规范的风电光伏模型，并提供遵循CIS标准的API接口和基于SVG的图形交换，达到系统的标准化、构件化，使系统具有更好的开放性，实现了遵循相应标准的第三方应用功能或应用系统的即插即用，为风电场光伏调度系统的数据和应用整合，实现模型、参数和数据的共享提供了支持。（2）基于LINUX /UNIX的分布式系统平台架构。实现了从服务器到客户端软硬件的跨平台与混合平台，解决了长期以来对单一软硬件平台的依赖，为系统扩充、硬件升级提供了良好的支持。远程监控系统根据各种主流操作系统的优点及特点进行了综合利用，支持开放式、可移植的系统结构，支持SUN、HP、IBM等主流LINUX /UNIX平台，并能支持LINUX /UNIX服务器与PC机的混合使用。可以满足不同用户、不同投资、不同发展阶段的要求，降低了扩容升级的总投资。出于稳定性和安全性的考虑，生产I区服务器（包括前置采集服务器、SCADA服务器、历史数据服务器等）的操作系统采用LINUX /UNIX，根据使用习惯工作站操作系统可采用LINUX/WINDOWS。（3）一体化的一二次设备信息完整建模提供灵活方便的风电光伏设备建模工具，能够直接反映一二次设备信息，并按照基于CIM模型的设备容器层次结构进行显示。智能化的设备录入功能不但能够进行风电场设备属性的设置，同时考虑完成与设备相关属性或者参数的设置，便于快速生成系统。支持风电电网标准模型的转换。建立新能源发电远程监控系统，准确、及时、全面地收集各风电场、光伏电站运行管理所需的各种实时信息，包括风机运行信息、光伏设备运行信息、升压站设备信息、继电保护及故障信息等，对收集的信息进行分析、处理、存储，并按管理部门要求及各电站的运行要求，对电站的相关设备进行集中监视、控制及管理，确保各电站所有机电设备安全、可靠运行。（4）新能源设备群控群调与安全闭锁技术实现远程监控中心对所辖各风电场、光伏电站、升压站内主要设备进行控制与调节，除断路器、隔离开关、变压器分接头等常规设备的遥控、遥调外，还包括风电机组的启/停控制、风机功率设置/调节、光伏电站逆变器遥控、遥调操作，针对新能源设备数量多、工作量大的特点，还支持群控、群调操作。为保证遥控操作的安全性，系统提供多种实用的闭锁、防误、预演等安全措施，操作过程每一步都有相应的提示和响应，整个操作过程自动生成详尽的遥控操作记录。（5）集安全性、稳定性于一体的综合数据处理及远程数据通信系统对风机、光伏设备、升压站、箱变等多应用的需求进行了整体设计，支持多种通信方式（模拟、数字、拨号、网络）和通信扑结构（点对点，多点共线，星型，环行），使得在一个数据采集系统就可以完成所有的数据采集任务。支持多源数据、多态数据处理。建立远程数据通信系统，实现新能源远程集中监控系统与发电侧风力发电机组监控系统、发电侧光伏发电监控系统、升压站综合自动化系统、新能源电站监控图像系统的数据传输。（6）基于可视化、全矢量的图模库一体化系统基于CIM模型的图模库一体化系统，按照面向电力系统对象的原理设计，全矢量的图形制导工具，图形和数据库录入一体化，并自动建立图形上的设备和数据库中的数据的对应关系。图模库一体化系统可以根据接线图上的连接关系自动建立整个风电光伏的网络拓朴关系，大大简化了工程化工作和维护工作，而且保证了维护工作的正确性，避免人为错误，保证图形、模型、数据库的一致性，减少建模和建库时间。（7）新能源远程集中监控系统应用软件系统开发包括新能源电站无功电压综合控制系统、发电计划系统、有功控制系统、智能故障诊断系统等高级应用的开发。新能源电站中的无功控制主要研究根据站内无功电源的种类和特性，进行无功控制的方法。有功控制重点研究减小并网点功率波动功能。该控制应该能够根据运行时段信息、气象信息以及与调度指令信息，决定当前最优的有功输出数值。智能故障诊断则研究利用监控系统所获得的设备的运行信息以及电站电气信息，采用智能型算法，对站内一、二次设备的运行状态进行诊断。可通过警报的方式完成与电站管理人员的交互。（8）基于“全景仿真”技术的事故追忆和返演模型本系统具备全部采集数据（模拟量、开关量等）的追忆能力，可以完整、准确地记录和保存风电场光伏的事故状态。图形实景反演事故模型把对事故的记录分析和画面监视控制有机的结合在一起，能够真实、完整地反演风电光伏的事故过程，分析判断更直观清晰。（9）基于语音合成技术的告警播报系统 基于语音合成技术的告警播报系统，提供了智能化语音处理功能，可以便捷、灵活地实现即时自动报警，提高了维护工作的效率和准确性，便于管理人员从容地进行系统的全面分析与管理，加强了系统的安全运行监控能力。（10）基于电子值班的告警信息发布查询系统告警信息发布系统可以按照预定义的告警配置在发生事故或出现重大险情时，立即在第一时间通过通信工具将各种报警信息自动通知有关运行、管理和抢修人员，对故障进行快速反应，及时了解情况，处理事故。（11）六位一体的系统权限认证，信息责任区分流采用节点、功能、用户、角色、资源、责任区六位一体的综合权限管理机制，可以按照职能范围、工作性质、工作内容及责任区划分等给应用系统的使用者进行安全可靠、界限分明的权限分配，责任区的设定实现了信息的定向分流，提高了工作效率。（12）安全防护机制和安全防护的WEB发布机制采用经有关部门认定核准的专用隔离装置在安全区与安全区之间进行横向隔离，重点防护。从安全区往安全区单向传输信息采用正向隔离装置，由安全区往安全区的单向数据传输采用反向隔离装置。对于远距离的数据传输采用认证、加密等手段实现数据的远方安全传输。纵横交错的安全防护机制给电力二次系统提供了坚如磐石的安全保障。2.2 适用范围新能源远程集中监控系统是基于LINUX /UNIX的分布式系统平台架构，支持SUN、HP、IBM等主流UNIX平台及Redhat等Linux平台，在一体化支撑平台的基础上，集成变电升压站监控、箱变监控、风机监控、光伏设备监控、运行管理等各种应用功能，面向风电场和光伏电站监控系统自动化集成系统。系统完全满足新能源发电系统的各种功能要求，并可按照用户不同的系统功能需求，灵活组织成各种应用功能的单独系统，如变电站监控，光伏设备监控，风机监控等，或根据用户对整体功能的需求，进行应用功能的灵活组合，构成一体化的自动化集成系统。2.3 系统结构新能源电站远程集中监控系统依据国际国内的先进行业标准，遵循一体化、分布式设计思想，采用UNIX /LINUX/WINDOWS混合平台结构；在统一的支撑平台的基础上，可灵活扩展、集成和整合各种应用功能，各种应用功能的实现和使用具有统一的数据库模型、人机交互界面，并能进行统一维护。新能源电站远程集中监控系统可以实现对风电场群、光伏电站群的集中监控。按照功能需求,整个系统可分为几个相对独立的子系统:SCADA子系统、数据通信交换子系统、远程视频监控子系统。整个系统包括风电场侧和监控中心侧两个层次。风电场侧一区系统采集各风电场的风机运行信息、箱变设备信息、升压站电气设备信息，并将这些信息传送给该风电场的通信控制单元，通信控制单元将这些信息进行标准化规约转换之后经纵向隔离装置送至专网，再经纵向隔离装置及数据通信子系统传输至监控中心侧SCADA。风电场侧二区采集抄表系统关口电量、风功率预测信息，以上信息经过纵向隔离装置及数据通信子系统传输至监控中心侧的电能量采集系统，风功率预测系统。风电场侧采集风电场当地视频信息，经过纵向隔离装置及数据通信子系统传输至监控中心侧，以实现风电场当地视频的远程监控。监控中心侧SCADA获取风电场实时运行信息后对其进行分析、处理，以画面、曲线、报表等多种形式在计算机及大屏幕上显示，并将这些数据包括采样数据及告警信息数据存入数据库服务器，供将来的研究、分析之用；同时，监控中心的操作人员可以通过该系统实现对远方各个风电场的调度和控制，如启停风机、投切电容、开合断路器、调整有载调压变压器分接头等。监控中心侧按照安全等级分为安全I区，安全II区，安全III区。安全I区部署SCADA子系统，安全II区部署风功率预测系统、电能量采集系统，安全III区部署远程视频监控系统及WEB服务器，安全III区与安全I区之间通过正向隔离装置隔离，安全II区与安全I区之间通过防火墙连接。WEB服务器提供WEB浏览功能，具体包括实时画面数据显示、历史曲线显示、报表查看、告警信息查询。系统使用的服务器和客户机均能进行安全加固。安全加固措施包括安装操作系统和数据库补丁,修改数据库的安全策略,设置数据库及操作系统的用户口令，安装防火墙软件等。系统分区与整体结构图如2-1所示。图2-1 远程监控系统架构2.4 硬件总体设计系统硬件总体设计遵循以下几条原则：l 全面地实现远程新能源监控系统所要求的各项功能和要求；l 科学合理地配置系统结构；l 充分考虑到将来新能源电站远程集中监控系统扩展的需要。新能源电站远程集中监控系统采用开放分布式体系结构，系统功能分布配置，主要设备采用冗余配置。硬件设备主要包括服务器、工作站、网络设备和采集设备。根据不同的功能，服务器可分为前置服务器、数据库服务器和应用服务器，前置服务器既可采集专用通道又可接收网络通道，起到通信服务器的双重作用，数据库服务器用于历史数据和风机模型等静态数据的管理，应用服务器可根据需要分别配置SCADA、流程服务器等服务器。工作站是使用、维护系统的窗口，可根据运行需要配置，如操作员员工作站、计划检修工作站、维护工作站等。服务器和工作站的功能可任意合并和组合，具体配置方案与系统规模、性能约束和功能要求有关。网络部分除了主局域网外还包括数据采集网和WEB服务器网等，各局域网之间通过防火墙或物理隔离装置进行安全隔离。所有设备根据安全防护要求分布在不同的安全区中。主系统包括局域网子系统、数据采集与通讯子系统、各种应用服务器与工作站。(1) 局域网子系统系统的局域网子系统网络结构设计有如下特点：l 无论是单网故障，还是网上节点内的单点网络故障都不影响系统功能。同时，还能方便地进行硬件设备升级，比如停掉一台交换机，更换成新的升级设备，然后再更换另外一台。l 使用VLAN技术，可以划分出相对独立的VLAN用于数据采集子系统及其它应用系统，让用户的投资发挥得到最充分的利用。既避免了配置多台工作组级交换机的投资，又充分利用了主交换机的高性能和可靠性。各VLAN之间相对独立，因而不会相互影响。l 主干交换机具备三层交换功能，可以实现各（子）系统之间的高效率地互相通信（以交换的线速而非路由的低速）。l 网络的设计具有较大的扩容空间，便于今后系统的进一步扩容甚至增加新的应用系统。(2) WEB服务器选用高档PC服务器LINUX操作系统，与系统其余部分应用正向隔离装置连接，采用Internet/Intranet模式向MIS网或办公网实时发布风电场信息，亦可实现历史数据的访问。(3) 商用数据库服务器商用数据库服务器一般配置两台高档UNIX/LINUX服务器，数据库选择ORACLE。系统自动保证两台服务器上数据库的内容一致性。(4) 实时服务器SCADA应用服务器一般各配置一对中高档UNIX/LINUX服务器，支撑平台提供冗余服务器之间的高效切换。(5) 前置采集服务器前置采集服务器一般各配置一对中高档UNIX/LINUX服务器，提供冗余服务器之间的高效切换。(6) 工作站工作站一般配置LINUX/WINDOWS工作站,由于系统采用了C/S结构，主要任务都在服务器上处理，所以工作站的配置可以相对低一些，与以往的分布式系统相比，可以带来较高的投入产出效益。用户可以使用较少的投资，就能配置较多的工作站，既节省了投资，又扩大了系统的应用能力。本系统中工作站主要包括：操作员工作站工程师维护工作站报表、告警工作站(7) 数据采集与通讯子系统数据采集与通讯子系统是整个系统的数据来源与控制通道，其组成双局域网、包括数采通讯服务器、串行通讯设备、路由器等。双局域网既可以采用主交换机的VLAN网段，也可以配置独立的工作组交换机。数采采集服务器一般配置中高档UNIX/LINUX服务器，可以配置2台，路由器用于与网络RTU、上下级控制中心之间的通讯。2.5 软件体系结构新能源电站远程集中监控系统软件总体结构如图2-3所示。从系统运行的体系结构看，新能源电站远程集中监控系统及管理系统是由硬件层、操作系统层、支撑平台层和应用层共四个层次构成。其中，硬件层包括HP、IBM、SUN和PC等各种硬件设备，操作系统层包括SUN Solaris，IBM AIX，HP-UX，Linux等操作系统。系统中的支撑平台层在整个体系结构中处于核心地位，其设计是否合理将直接关系到整个系统的结构、开放性和集成能力。对支撑平台进行进一步的分析，又可将其归纳为集成总线层、数据总线层、公共服务层等三层，集成总线层提供各公共服务元素、各应用系统以及第三方软件之间规范化的交互机制，数据总线层为它们提供适当的数据访问服务，公共服务层为各应用系统实现其应用功能提供各种服务，比如图形界面、告警服务等。图2-3 新能源电站远程集中监控系统软件总体结构（1）集成总线层集成总线层遵循IEC 61970、IEC 61968等开放性的国际标准，提供公共服务、各应用系统以及第三方软件之间规范化的交互机制，是系统内部以及与第三方软件之间的集成基础。集成总线层首先遵循IEC 61970的组件化原则，利用先进的分布对象技术。以CORBA为代表的分布对象技术给软件设计方法带来了革命，它允许对象分布于异构的网络环境之中，对象之间相互协作而形成一个有机整体。考虑到CORBA技术具有支持异构系统、支持各种编程语言和集成遗留系统等特点，所以将其作为集成总线层的核心，从而实现集成总线的软硬件平台无关性、编程语言无关性、位置透明性、便于修改、维护、移植等特性。集成总线层可以支持不同粒度大小的组件，可以是很大的组件，比如是整个系统，可以是中等大小的组件，比如一个应用功能，也可以是很小的组件，比如一个服务元素。所以集成总线既可以支持与第三方独立系统的集成，也支持第三方应用集成到本系统内，同时作用于系统中各内部组件的集成，从而将各种组件有机地集成到一起构成整个系统。集成总线层同时遵循IEC 61968标准，建立基于消息的信息交换机制。IEC 61968标准的目标是针对独立的应用系统之间的集成，而不是应用系统内部各组件之间的集成，它定义了系统之间接口参考模型（IRM）以及一整套消息格式及语义。通过实现消息中间件完成不同应用系统之间的消息代理、传送功能，从而提供了异构环境下独立应用系统之间的松耦合机制。总而言之，集成总线层起到了关键性的粘合剂的作用，既提供了系统内部各公共服务元素与各应用系统之间的规范化的交互机制，又提供了第三方软件紧密集成到本系统内的有效机制，同时也提供了系统本身与第三方独立系统之间规范化集成的合理途径。（2）数据总线层数据总线层由实时数据库、商用数据库以及相应的数据访问中间件等构成。商用数据库用来存放非实时和偶然同步的数据，同时提供历史数据服务，具有可靠性高、容量大、接口标准、安全性好等特点。依托底层的集成总线层构成的分布式实时数据库，保证了实时数据的同步。（3）公共服务层公共服务层指为应用软件提供显示、管理等服务的各种工具，公共服务偏向于通用的工具，而不像应用软件则是偏向于解决业务领域的问题。在服务设计时就充分地对各应用的需求进行了分析、归纳、总结，从而设计出满足各种应用需求的公共服务层。l 图形工具提供图形显示、编辑，图模库一体化功能。l 报表工具报表工具为各应用提供制作各种统计报表的功能。l 权限服务提供系统管理员对使用系统的各个用户进行权限管理、分配的功能，通过对功能、角色、用户及组的多级管理机制，为系统的权限管理提供了精确的保障手段。l 告警服务处理各种报警和事件，根据定义以某种方式发出告警信息，同时对各种事件分开进行记录、保存和打印，并提供检索、分析等服务。l WEB服务提供III区的WEB服务，完全的免维护。l 系统管理包括系统的进程管理、冗余配置管理、参数管理、资源管理、运行监视等，提供一整套的管理服务协助各应用系统的功能实现，而不需要各应用自行实现各自一套的管理机制。l 流程服务：包括图形化的流程定制以及业务流程驱动引擎。l 表单定制：提供个性化的业务表单描述。业务表单和流程服务主要为风电检修作业管理服务，实现基于流程驱动和自由表单定制的风电作业管理子系统。(4)应用系统层应用系统层包括SCADA、检修作业管理、工作管理数据转换等，它们在由集成总线、数据总线和公共服务的支撑下完成各自的应用功能，并有机地集成在一起，成为一个一体化的系统。第三章 风电场侧子系统3.1 风电场侧接入方案风电场当地监控接入方案如图3.1所示，采用直采直送的方式，在风电场I区配置两台通讯控制单元，与风机、箱变测控装置、集电线路保护测控装置，线路保护测控装置，主变保护测控装置及其它智能设备通讯，以获取风机信息、箱变信息、升压站信息等风电场运行信息，将以上数据汇总后，统一使用IEC60870-5.104规约上送至远程监控中心侧。同时，通讯控制单元接收监控中心侧下发的各类控制命令并执行，以实现对风机、升压站开关刀闸的远程控制。各测控装置及智能设备需要提供网络通讯功能及所需的网口,风机需开放通讯接口，向通讯网关发送风机运行参数、运行状态、故障等各类风机运行信息，以满足直采直送要求。图3.1 风电场当地监控接入方案按安全分区原则，风电场II区采集电能量信息、风功率预测信息，风电场III区采集视频信息。 3.2 风电场侧功能风电场侧必须包含以下功能：风机实时运行数据采集与控制升压站（开关站）实时运行数据采集与控制箱变设备实时运行数据采集与控制功率控制系统(AGC/AVC)数据采集与控制风功率预测系统数据采集电能量计量信息采集3.2.1 风机实时运行数据采集与控制风电场侧应采集整个风电场的不同类型风机的运行数据，把不同协议的数据转换成标准的IEC61400-25模型数据，统计、生成、存储，将数据上传到集控中心，为实时监测、数据展现、统计分析提供数据基础，支持OPC规约、Mudbus/TCP或按照风机厂家的通信协议采集风机数据。电场侧可采集和控制以下几类数据：遥测量、遥信量、遥控量。详细内容如下：远程集控系统应采集、处理风电机组的以下信号（包含但不限于此）：1 运行状态：待机、运行、停机、异常及故障（包括详细的故障代码及注释）等各种机组运行状态；2 风速：平均、最大、最小、实时值；3 温度（平均、最大、最小、实时）：变频器、环境和机舱、控制柜内、齿轮箱油温、齿轮箱轴承（驱动侧和非驱动侧）、发电机绕组温度、变桨电机轴承温度、发电机前/后轴承温度；4 转速：风电机组叶轮转速、发电机转子(实时、平均、最小、最大)；5 振动：塔筒振动极限值(驱动侧和非驱动侧)；6 角度扭矩：叶片角度(实时、起始/最终)、偏航角度、变桨电机扭矩；7 风机基础沉降观测：风电机组基础沉降及塔筒倾斜度监测；8 传动链振动（主轴、齿轮箱、发电机的振动以及高速轴的轴向窜动）；9 油位：齿轮箱油位、液压站油位；10 油压：润滑、液压系统油压；11 电动变桨后备电源电压；12 其他监测：噪声等。远程集控系统可对风电机组完成以下操作：（包含但不限于此）1 风电机组的远程控制，包括对单台/成组风机启动/停机操作，定值设定与修改等；2 偏航、桨距角调节控制；3 单台风电机组及整个风场的有功、无功调节控制；4 远程复位；远程集控系统可采集、处理以下报警信号（包括但不限于此）： 1 液压系统油面过低、油压过低、油压过高；2 偏航、电缆解缆故障；3 机舱异常振动；4 机械刹车故障、刹车垫磨损；5 发电机、齿轮箱和偏航电机温度异常；6 风轮过速；7 发电机、变频器保护系统动作；8 安全系统启动；3.2.2 升压站（开关站）实时运行数据采集与控制风电场侧应采集升压站综合自动化系统的运行数据并传输到远程集控中心，并可根据调度指令或其他控制指令对升压站内电气设备进行控制。主要信息量见以下列表：升压站主要模拟量列表（参考）序号参数名称参数类型备注1主变Uab模拟量主变ab相间线电压，包含高压侧和低压侧2主变Ubc模拟量主变bc相间线电压，包含高压侧和低压侧3主变Uca模拟量主变ca相间线电压，包含高压侧和低压侧4主变U0模拟量主变零序电压，包含高压侧和低压侧5主变Ua模拟量主变a相电压，包含高压侧和低压侧6主变Ub模拟量主变b相电压，包含高压侧和低压侧7主变Uc模拟量主变c相电压，包含高压侧和低压侧8主变Ia模拟量主变a相电流，包含高压侧和低压侧9主变Ib模拟量主变b相电流，包含高压侧和低压侧10主变Ic模拟量主变c相电流，包含高压侧和低压侧11主变有功P模拟量主变有功，包含高压侧和低压侧12主变无功Q模拟量主变无功，包含高压侧和低压侧13主变功率因数cos模拟量主变功率因数，包含高压侧和低压侧14主变频率f模拟量主变频率，包含高压侧和低压侧15主变有载调压温度模拟量16主变油面温度模拟量主变油面温度，包含高压侧和低压侧17主变绕组温度模拟量主变绕组温度，包含高压侧和低压侧18母线Uab模拟量各段母线ab相间线电压，包含高压侧和低压侧母线19母线Ubc模拟量各段母线bc相间线电压，包含高压侧和低压侧母线20母线Uca模拟量各段母线ca相间线电压，包含高压侧和低压侧母线21母线U0模拟量母线零序电压，包括高压侧和低压侧22母线Ua模拟量各段母线a相电压，包含高压侧和低压侧母线23母线Ub模拟量各段母线b相电压，包含高压侧和低压侧母线24母线Uc模拟量各段母线c相电压，包含高压侧和低压侧母线25电度量风场关口电度量及35KV侧出电度量等26变压器档位升压站主要开关量列表（参考）序号参数名称参数类型备注1断路器位置开关量2隔离开关位置开关量3手车位置开关量4接地开关位置开关量5主变信号开关量本体测控装置失电、主变低压侧保护测控装置失电、差动动作、重瓦斯保护动作等6断路器信号开关量SF6泄漏、SF6总闭锁，就地/远方等7保护装置保护信号开关量根据不同保护装置的信息量表决定升压站主要控制量列表（参考）序号参数名称参数类型备注1断路器位置遥控量线路、主变高低压侧、集电线路、电容器等2隔离开关位置遥控量线路、主变高压侧电动隔离开关等3分接头档位遥控量有载调压主变分接头4负荷开关遥控量箱变高压侧负荷开关5风机启动遥控量风机6风机停机遥控量风机7风机复位遥控量风机针对主变压器，远程集控系统可采集、处理以下信号（包含但不限于此）：1 设备运行状态：运行、退出、异常及故障等各种运行状态，冷却风机运行状态；2 运行参数，应至少包括：1）电气量参数：主变高低压侧电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数；2）非电量参数：主变油温、油压、铁芯温度；3）有载调压开关档位。针对主变压器，远程集控系统可完成以下操作：（包含但不限于此）1 对主变压器中性点隔离开关实现远方操作；2 对主变压器有载调压开关实现远方操作；3 对主变压器有载调压开关油箱滤油机实现远方操作；4 对主变压器冷却风机（如果有）实现远方操作。针对主变压器，远程集控系统可采集、处理以下报警信号（包括但不限于此）：1 保护动作；2 重/轻瓦斯、变压器油温高、油压高/低、变压器油位低；3 主变高低压参数越限，包括三相电压（过/低、闪变）、三相电流。远程集控系统可采集、处理直流系统的以下信号（包含但不限于此）：1）模拟量：蓄电池电压、电流、浮充电流、充电装置直流电压、充电装置直流电流、直流母线电压；2）开关量：蓄电池保护设备开关状态、直流系统接地。远程集控系统可对直流系统完成以下操作（包含但不限于此）：1）对直流系统交流充电电源实现远程操作；2）对直流系统高频开关电源实现远程操作。远程集控系统可采集、处理直流系统报警信号（包括但不限于此）：1） 蓄电池回路保护设备事故跳闸；2） 蓄电池过充电；3） 直流侧保护设备事故跳闸；4） 充电装置故障；5） 直流母线电压异常；6） 绝缘监测装置故障。远程集控系统可采集、处理UPS系统以下信号（包含但不限于此）：1）整流器输出电压、电流；2）直流回路输入电流、电压；3）逆变器输出电流、电压、频率；4）旁路交流电压；5）整流器运行指示；6）逆变器运行指示；7）静态开关位置指示；8）旁路开关位置指示。远程集控系统可采集、处理UPS系统如下报警信号（包括但不限于此）：1）整流器输入电压低报警； 2）直流输入电压低报警； 3）旁路交流电源电压低报警； 4）逆变器输入、输出电压低/高报警； 5）静态开关(旁路位置)报警；6）整流器故障报警； 7）逆变器故障报警； 8）静态开关故障报警。3.2.3 无功补偿装置实时数据采集与控制远程集控系统可采集、处理无功补偿装置的以下信号（包含但不限于此）：1 装置电压、电流、功率因数、无功输出容量；2 各IGBT换流阀组单元的工作状态；3 冷却系统的工作状态；4 各类保护动作情况及故障告警信息。远程集控系统可对无功补偿装置完成以下操作：（包含但不限于此）1 对无功补偿装置输出容量实现远方调节；2 对无功补偿装置实现远方开停机；3 对无功补偿装置滤波功能实现远方调节。远程集控系统可采集、处理无功补偿装置如下报警信号（包括但不限于此）：1 直流过压；2 电力电子元件损坏；3 丢脉冲；4 触发异常；5 过压击穿；6 温度过高。3.2.4 箱变设备实时运行数据采集与控制远程集控系统可采集、处理风电机组升压变压器以下信号（包含但不限于此）：1 变压器油温及环境温度；2 电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、频率；3 熔断器熔断、箱变门打开信号；4 高压侧负荷开关位置信号、低压侧断路器位置信号、小空开位置信号; 5. 箱变低压侧母线A、B、C相温度及电压。远程集控系统可对风电机组升压变压器完成以下操作：（包含但不限于此）：1 对风电机组升压变压器低压侧开关实现远程分合闸操作；2 对风电机组升压变压器高压侧开关（如果有）实现远程分合闸操作。远程集控系统可采集、处理风电机组升压变压器以下报警信号（包括但不限于此）：1 变压器重/轻瓦斯；2 变压器油温高；3 变压器油位低。3.2.5 风功率预测系统数据采集各风电场均配置风电功率预测系统，采集风电场气象数据、风电场实际出力等，并根据预测模型和算法来预报超短期、短期和长期风电场功率出力，并按照调度端要求上传预报数据。风电场侧应采集风电功率预测系统运行数据并上传至集控中心，包括气象信息(风速、风向、环境温度及测风塔相关数据)和发电功率预测数据，具体数据需与风电场实际数据为准，并应满足实时采集要求。3.2.6 功率控制系统(AGC/AVC)数据采集目前各风电场均配置有功功率控制系统（AGC）和无功电压控制系统（AVC），能够接受调度端的指令调节风电场出力。集控中心可将各风电场侧AGC和AVC相关系统的数据传至集控中心远程监控系统平台，远期可够经过各项目公司与当地电力调度中心协调后，具备接收和执行调度端下达的控制目标或指令功能。风电场侧可采集风电场功率控制子站相关运行信息并上传至集控中心。3.2.7 电能量计量信息采集电场电量计量系统保持不变，原已有计量远传通道继续使用。电场侧设备可通过电能量采集器获取电量数据，并上传集控中心。第四章 监控中心侧SCADA子系统4.1 系统方案监控中心侧SCADA子系统采用新能源电站远程监控系统，结构如图4.1所示。图4.1 监控中心侧SCADA子系统结构4.2 系统功能4.2.1 数据接收前置机按照IEC60870-5-104规约通过以太网从新能源电站侧SCADA子系统接收风电机组、光伏设备及升压站的运行数据，再以网络点对点通信方式将接收到的数据写入系统的实时数据库，实现对新能源电站运行信息的监测。同时，前置机从实时数据库获得控制命令，向电站通信终端下发控制报文，实现对新能源电站设备的遥控功能。具体在实施过程中，依据新能源电站信息制定信息表，按照电站、间隔、设备建立接收数据表，存入历史数据库。4.2.2 数据存储数据存储主要是将采集的电站运行信息存入数据库。监控中心侧SCADA配置了实时数据库和历史数据库，借鉴IEC 61970 CIM数据模型标准，支持多应用，便于数据结构的扩展。实时数据库提供实时信息，保存最新2小时内的实时数据。实时数据保存在内存中，定时存入历史数据库(测量量按照采样周期定时存入历史数据库，事件信息、告警信息、变位信息实时存入历史数据库)。实时数据库提供API接口，实现高效的实时数据处理。历史数据库选用Oracle商用数据库管理系统。Oracle系面向存储的大型关系型数据