新能源场站自动化设备基础知识及运行维护技术（讲解）

1、,电力调度控制中心,新能源场站自动化设备 基础知识及运维技术讲解,内容提要,电力二次系统安全防护总体策略 新能源调度技术支持系统 新能源考核系统,电力二次系统安全防护总体策略,相关规章要求：首要要记住的十六字真言 “电力二次系统安全防护工作应当坚持安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证的原则,保障电力监控系统和电力调度数据网络的安全。” -电力二次系统安全防护规定（电监会5号令）,核心和防护重点： 确保电力实时闭环监控系统及调度数据网络的安全,原则：安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证,电力二次系统安全防护总体策略,计算机监控系统：包括各级电网调度自动化系统、变电站自动化系统、换流站计算机监控系统、发电厂计算机监控系统、配电网自动化系统、微机保护和安全自动装置、水调自动化系统和水电梯级调度自动化系统、电能量计量计费系统、电力市场交易系统等。 调度数据网络：包括各级电力调度专用数据网络、用于远程维护及电能量计费等的拨号网络、各计算机监控系统接入的本地局域网络等。,电力二次系统安全防护总体策略,各电力监控系统与办公自动化系统或其他信息系统之间以网络方式互联时,必须采用经国家有关部门认证的

2、专用、可靠的安全隔离设施 ； 电力监控系统和电力调度数据网络均不得和互联网相连,并严格限制电子邮件的使用 。,安全分区 ：根据系统中业务的重要性和对一次系统的影响程度进行分区，所有系统都必须置于相应的安全区内；对实时控制系统等关键业务采用认证、加密等技术实施重点保护 。,电力二次系统安全防护总体策略,生产控制大区： 安全区：实时控制区 安全区：非控制生产区 信息管理大区： 安全区：生产管理区 安全区：管理信息区,电力二次系统安全防护总体策略,安全区：实时控制区 安全区中的业务系统或功能模块的典型特征为 直接实现实时监控功能，是电力生产的重要必备环节， 系统实时在线运行，使用调度数据网络或专用通道。 安全区的典型系统包括调度自动化系统、 广域相量测量系统、配电自动化系统、变电站自动化系统 、发电厂自动监控系统等，其主要使用者为调度员和运行 操作人员，数据实时性为秒级， 外部边界的通信经由电力调度数据网SPDnet-VPN1。 该区中还包括采用专用通道的控制系统， 如：继电保护、安全自动控制系统、低频/低压自动减载 系统、负荷控制系统等，这类系统对数据通信的实时性要求为 毫秒级或秒级。 安

3、全区是电力二次系统中最重要系统，安全等级最高， 是安全防护的重点与核心。,电力二次系统安全防护总体策略,安全区：非控制生产区 安全区中的业务系统或功能模块的典型特征为：所实现的功能为电力生产的必要环节，但不具备控制功能，使用调度数据网络，在线运行，与安全区I中的系统或功能模块联系紧密。 安全区的典型系统包括调度员培训模拟系统（DTS）、水调自动化系统、继电保护及故障录波信息管理系统、电能量计量系统、批发电力交易系统等，其面向的主要使用者分别为电力调度员、水电调度员、继电保护人员及电力市场交易员等。 该区数据的实时性是分钟级、小时级，其外部通信边界为电力调度数据网SPDnet-VPN2。,电力二次系统安全防护总体策略,安全区：生产管理区 安全区III中的业务系统或功能模块的典型特征为： 实现电力生产的管理功能，但不具备控制功能， 不在线运行，可不使用电力调度数据网络， 与调度中心或控制中心工作人员的桌面终端直接相关 ，与安全区IV的办公自动化系统关系密切。 该区的典型系统为调度生产管理系统、统计报表系统 （日报、旬报、月报、年报）、 雷电监测系统、气象信息接入等。 该区的外部通信边界为电

4、力数据通信网SPTnet-VPN1。,电力二次系统安全防护总体策略,安全区：管理信息区 安全区IV中的业务系统或功能模块的典型特征为： 实现电力信息管理和办公自动化功能，使用电力数 据通信网络，业务系统的访问界面主要为桌面终端 该区包括管理信息系统（MIS）、办公自动化系统（ OA）、客户服务等。 该区的外部通信边界为SPTnet-VPN2及因特网。,电力二次系统安全防护总体策略,网络专用 ：建立调度专用数据网络，实现与其它数据 网络物理隔离，并以技术手段在专网上形成多个相互 逻辑隔离的子网，以保障上下级各安全区的纵向互联 仅在相同安全区进行，避免安全区纵向交叉。,横向隔离 ：采用不同强度的安全隔离设备使各安全区中的业务系统得到有效保护，关键是将实时监控系统与办公自动化系统等实行有效安全隔离，隔离强度应接近或达到物理隔离。,电力二次系统安全防护总体策略,电力专用安全隔离装置作为安全区I/II与安全区III的必备边界，要求具有最高的安全防护强度，是安全区I/II横向防护的要点。 安全隔离装置（正向）用于安全区I/II到安全区III的单向数据传递；安全隔离装置（反向）用于安全区III到安全

5、区I/II的单向数据传递。,纵向认证 ：采用认证、加密、访问控制等手段实现数据的远方安全传输以及纵向边界的安全防护。,电力二次系统安全防护总体策略,内容提要,电力二次系统安全防护总体策略 新能源调度技术支持系统 新能源考核系统,新能源调度技术支持系统,新能源调度支持系统主站示意图,无功电压 控制模块,新能源调度技术支持系统业务流程示意,山东电力调度中心,风电场,风电综合通信管理终端,主站系统,风电功率预测,风电信息采集及监控,SCADA/EMS,气象预报,无功补偿装置,有功控制,功率预测结果,数值天气预报,电力调度数据网,风机实时和历史信息,数值天气预报,风机监控系统,有功控制,实时信息,本地功率预测系统,数值天气预报,功率预测结果,实时信息,无功电压控制,风电场本地功率预测结果,无功补偿装置实时和历史信息,有功控制,无功电压控制,无功电压控制,气象预报,无功电压控制,无功电压控制,无功电压控制,4.2系统逻辑结构示意图,调度数据网示意图,调度管理信息网示意图,设备配置,综合终端 风电功率预测（中期、短期、超短期） 发电计划管理子系统 相量测量装置（PMU） 电能量远方终端（含关口表）

6、 电能质量监测装置 调度运行管理终端（检修申请等） 调度数据网（路由器、交换机） 调度管理信息网（路由器、交换机） 二次系统安全防护（纵向加密认证装置、硬件防火墙）,综合终端,功能 数据采集 数据通信 数据存储 有功调节 无功/电压调节,支持DL/T 634.5101、DL/T 634.5104、DL/T 719、CDT451、MODBUS等 支持风电场有功控制、无功/电压控制 与风机监控通信，可使用OPC DA 2.0规范采集风机数据并实现控制（风机开放通信协议） 标准规约与无功补偿装置等实现信息交互及控制 支持多主站 基于IEC60870-5系列标准 支持实时数据和历史数据的混合传送,综合终端技术特点：满足风电调度需求的风电信息传输,功能,数据采集 数据处理 数据存储 功率预测 有功/无功控制 数据接口 风电通用信息建模 其它常规功能,信息交换,综合通信管理终端,数据网设备（路由器、交换机）,调度数据网,山东省调 新能源调度技术支持系统,无功补偿 装置,网络或串口,本地功率 预测系统,风机监控 系统,风机监控 系统,OPC,IEC101 IEC104,网络,风电场 综合信息 传输规

7、约,网络或串口,信息传输规约,基于IEC60870-5系列标准制定 支持实时数据和历史数据的混合传送 支持风电有功、无功/电压指令下发,网络或串口通信规约 OPC DA 2.0,文件传输 E语言传输,风电功率预测 数值天气预报,网络,信息交换,规约： DL/T 634.5101-2002 DL/T 634.5104-2009 DL/T 719-2000 CDT451-91 MODBUS OPC DA2.0 传输方向： 上行 下行 双向,信息交换,风电场上传数据 气象参数：风速、风向、气温、气压 电气参数：有/无功、电压、电流、频率 运行状态：开关/刀闸、风机运行、功能投退、告警 统计计算：开机容量、停机可用容量、检修容量 其它参数：机组编号、容量,信息交换,风电场接收数据 ： 控制目标：有功控制、无功/电压调节 功能投退、限值设置 发电计划曲线 主站与风电场双向传输数据 ： 功率预测：中期、短期、超短期（E语言） 数值天气预报（文本）,数据和参数基本内容(1),数据和参数基本内容(2),数据和参数基本内容(3),功能和性能,总体要求,可扩展性,可维护性,安全性,标准性,通用标准通信规约

8、,数据交换,工程扩建和扩容,简易维护工具、操作方便,二次系统安全防护,功能和性能,性能指标,技术指标,系统容量,设计水平年(10年),实时数据库容量：YC、YX、YM、YT、YC,历史数据库容量： 数据保存1年,实时信息刷新时间：1秒,历史信息采集频率：1分钟、15分钟,功率预测分辨率率：15分钟,功能和性能,数据采集与监控（1）,数据处理,采集通讯,上传设备双机切换时间3秒,上传信息类型：常规运行数据、气象信息、功率预测,实时气象信息传送间隔5分钟,量测信息有效性检查,状态信息有效性检查,下发计划数据接收和处理,缺测数据插补修正,功能和性能,数据采集与监控（2）,事件顺序记录（SOE）,控制与调节,内容：断路器、变压器档位、有功、无功补偿装置,批次遥控功能,按时间排序，显示、查询、上传主站,时间响应,低电压时，提供无功优先控制,功能和性能,数据采集与监控（3）,数据计算,历史数据管理,内容：运行数据、平均数据、变化数据,1年内历史数据存储间隔1分钟,数值天气预报与历史功率数据存储时间段一一对应,实时气象信息存储间隔1分钟,功率预测：中期、短期、超短期 数据存储：人工修正前后的所有预测

9、结果,数据统计,功能和性能,有功自动控制 计划曲线 控制指令 风机自动停/开 无功电压控制 动态无功补偿、调变压器档位 电压曲线 控制指令 协调优化控制、低电压风机无功优先,接口及通信,综合终端与风机监控/风电集控通信 综合终端与无功补偿装置通信 综合终端与本地功率预测通信 综合终端与风电场监控通信 风电场与主站通信接口 通信方式与二次安全防护,综合终端与风机监控/风电集控通信,网络或串口,基于IEC60870-5系列 DL/T 634.5101-2002 DL/T 634.5104-2009 有功、无功/电压指令,已运行设备不支持网络和串口通信规约 OPC DA 2.0,以上模式均不支持 硬接线到每个风机,网络或串口,基于IEC60870-5系列 DL/T 634.5101-2002 DL/T 634.5104-2009,无功补偿装置,风电场监控,风电功率预测,DL/T 634.5104-2009 DL/T 719-2000 文本文件传输,基于IEC60870-5系列 DL/T 634.5101-2002 DL/T 634.5104-2009,电力调度数据网,主站系统 新能源调度技术

10、支持系统,风电场与主站通信接口,基于IEC60870-5系列 DL/T 634.5104-2009 DL/T 719-2000,风电功率预测,E语言文本文件传输,综合终端,内容提要,电力二次系统安全防护总体策略 新能源调度技术支持系统 新能源考核系统,新能源考核系统 系统登录-风电场用户名,功能列表,山东电力调度控制中心“两个细则”考核分工,新能源处（80126618） 第五条 新建风电场应在工程完成240小时 整套启动试运后90天内向相应电力监管机 构申请并完成进入商业运营意见书办理。 风电场非自身原因逾期未完成办理的风电 场每延迟一日扣当月上网电量1%，全月 累计不超当月电量2%。 第六条 未按期开展并网安全性评价，并网 安全性评价不合格并超出整改限期的。 第十二条 （三）日前、实时功率预测数据上报、准确率 考核。 第十三条 低电压穿越能力。,山东电力调度控制中心“两个细则”考核分工,调控处（80127006） 第七条 风电场违反调度纪律。 第八条 风电场因安自装置动作，频率、电压等电气保护 动作导致风机解列不允许自启动并网。 第九条 风电场应按照电力调度机构要求控制有功功率变化值

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