新能源场站智慧监控平台建设策略分析

赵军帅

（中电建新能源集团股份有限公司华北分公司，天津 300300）

0 引 言

与传统电源相比，新能源发电场的输出功率有一定的间歇性、波动性，在正式接入电网时会影响电网的稳定运行[1]。目前，新能源场站所使用的监控系统在调整电网相关指令时，能够实现的工作相对较少，在实现新能源的消纳中无法得到充分运用，部分地区在发展过程中存在“弃风、弃光”的现象，对风能、太阳能资源较为丰富地区的电力市场管理造成了较大影响。研究新能源发电的智能化，实现智慧电网调度一体化支撑平台逐渐成为了最大化接纳新能源发电场的关键。

1 智慧监控平台的设计原则

智慧监控平台的设计主要是实现对企业风电场、光伏电站的远程监控，从而达到电场的“无人值班”或“少人值守”的管理效果。

1.1 标准性

智慧监控平台的设计，应当确保系统在进行信息交互时拥有一定的标准化，充分适应异构系统之间的数据交换，确保当前电场和其他新能源场站设备之间的数据通信效果，促使第三方能够依据此平台实施软件开发，同时方便相关技术人员对系统进行设计和维护。

1.2 安全性

智慧监控平台的设计，必须确保当前所管理的新能源场站能够实现稳定、安全的运行效果。系统平台的设计、规划、正式开展建设时都需要严格遵循国家相关部门所颁布的法律法规，以避免电力系统受恶意代码、黑客等不良因素攻击而发生电力系统运行事故[2]。平台系统的规划、工程实施等需要严格遵循网络专用、安全分区等多项原则，确保监控和调度数据网络在使用过程中的安全性。

2 智慧监控平台的建设目标

智慧监控平台以计算机监控系统作为主要运营管理系统，将当前场站控制室内部的所有监控系统，如升压站监控、风机监控等系统，全部进行复制并集成至集控中心计算机监控系统中，以此实现对已投产站和后期投产场站之间的远程集控操作[3]。在建设此类系统时，系统还应当具备一定的开放性，拥有灵活的系统软硬件结构。智慧监控平台在投入使用时可以实现稳定运行，并达到集控场站的集中调控、远程监视效果，可以依据用户各方面的需求建设相应的功能。同时，系统应当具备维护方便、可扩充性强等多项特点，只有这样才能够提升企业的自动化水平，确保光伏、风电等场站能够实现稳定、安全的运行。

智慧监控平台控制和调节模式需要依据4级开展，分别是站端集控层、电网调度层、场站侧控层以及集控中心层。

在智慧监控平台中，计算机监控系统需要内置多项防护功能，并设置科学规范的逻辑闭锁条件，保证当前场站设备的操作具有较高的可靠性[4]。而在场站的数据采集通信服务器则主要负责开展针对场站各个操作系统之间的数据信息传递工作。智慧监控平台硬件架构如图1 所示。

图1 智慧监控平台硬件架构

3 智慧监控平台的主要功能

3.1 数据信息的采集

在建设智慧监控平台时，需要运用多种类型的通信规约远程终端单元（Remote Terminal Unit，RTU）通信，主要包含IEC-104、IEC-101 等多种常用规约。首先，接收处理不同格式的遥测量、电度量等信息，并将信息处理为集控系统所要求的标准格式；其次，针对事件顺序记录（Sequence of Event，SOE）信息展开接受处理，系统需要实现校时、遥调等多种下行数据信息的接受处理，接受并同步或异步各种通道信号；再次，实施通信过程的监视诊断，详细统计通道的停运时间；最后，在数据采集的冗余配置方面，主要运用热备用模式开展各项工作，由系统内部的运行管理操作系统实现对当前场站运行状态的监控，并实现手动和自动之间自由切换的功能[5]。所有场站在配置数据采集的通信服务器时，需要合理地运用下属光伏电站所有子系统所记录的数据信息，统一运用科学规范的相关标准。此外，系统应当拥有针对测量值展开科学合理的检查、统计、曲线生成以及最值分析等多项功能。在开展数据信息采集时需要包含可缩放矢量图形（Scalable Vector Graphics，SVG）实时数据信息采集、环境监测系统数据信息采集等多方面内容。

3.2 数据传输功能

为确保智慧监控平台通信的可靠性，集控中心和电站之间的通信规约需要合理的通信协议，需要在规定时间内完成对所有数据信息的处理，而日常开展各项工作时只需传输变化数据。此外，分公司和电站之间进行通信时还应当拥有断点续传、主子站时间同步、数据轮询功能。

3.2.1 断点续传功能

在和集控中心进行通信时，应当建设2 个不同类型的通道，一个用作断点续传，另一个用作实时数据信息的通信传输[6]。

3.2.2 主子站时间的同步功能

为确保所有场站监控系统在时间上能够实现较高的一致性，充分保证在进行断点数据信息上传时的准确性，智慧监控平台的集控中心需要在运行过程中间隔一段时间完成校时命令的下达，场站则可以在接收到命令之后立即开展各项工作。

3.2.3 数据轮询功能

智慧监控平台需要针对场站采集设备的数据展开周期性的采集查询工作，以及时获取最新的数据信息。在此类数据信息中，状态量拥有较高的优先权，扫描时的速率可以适当地进行调整改变。为有效避免受多方面不良因素的影响导致数据资料出现丢失现象，在开展数据采集工作时应当积极运用更有效的扫描功能，整合新能源场站所有采集设施的数据。

3.3 数据信息的处理功能

智慧监控平台需要拥有针对量测值展开深入分析的功能，主要包含限值检查、数据过滤等。同时，该平台拥有统计、最值分析等多项功能，主要包含状态量、数据质量、SOE 等数据信息的处理功能。

3.4 数据信息的统计分析功能

新能源电站智能监控运维管理平台如图2 所示，操作系统需要详细记录累积量数据、模拟量数据，依据用户的各项需求针对部分数据信息展开分析，统计峰谷时的电量信息，并将当前所得到的数据信息和计划值展开比对分析，以提供误差分析数据结果。平台需要长久保存用户所设置的数据，标记已经完成修改后的历史数据，并展开记录分析。对于历史数据信息而言，平台可以合理地运用曲线模式完成表达，并且能够在工作站中进行查看。

图2 新能源电站智能监控运维管理平台

在运用该平台之后，用户能够及时查询到实时数据、磁带等多种历史数据信息，可以合理地运用数据库代码或查询工具完成对历史数据信息的检查，且所有的历史数据信息都可以依据多种数据类型完成信息检索。在数据库方面，实时数据和历史数据应当使用统一规格的管理方式。数据库能够支持开放式数据库互连（Open DataBase Connectivity，ODBC）接口和结构化查询语言（Structured Query Language，SQL）语言；数据库界面需要保持一致，支持多用户开展同时维护工作，并且在维护过程中不会对数据准确性造成影响；数据库应当具备较强的安全性，且所有数据库都应当保持较高的一致性；拥有能够丰富当前数据库接口的函数，为用户的存取提供有力的支持。

3.5 数据信息的存储

在场站接收到生产数据后，将所有数据信息全部写入系统数据库中，实现对当前场站运行情况的全面监测。同时，能够在数据库中取得相应的控制命令，进而向场站下发相应的指令，以实现对场站所有设备的远程操控效果。

数据存储需要将收集的场站运作信息全部写入数据库中。在集控中心操作系统的所有数据库中，要能够实现多应用的效果，以便数据结构能够实现进一步扩展。实时数据库主要为集控中心提供场站第一时间内的数据信息，将实时数据信息存储在数据库中，并依据系统设计的相关处理操作定时地存储至历史数据库。

3.6 设备的安全管控功能

在智慧监控平台信息管控系统当中，安全防护体系可以划分为综合防护、智能防护等多个层面。在网络边界防护方面，为了充分保证生产监控系统在运行时的安全性，在开展电力安全防护工作时，网络边界防护应当严格依据国家相关部门所制定的防范方针。在综合防护方面，相关技术人员应当积极开展主机加固、安全审计等多项防范措施，建设入侵检测、恶意代码防范等安全防护系统，强化每项操作流程的安全建设工作，以实现全生命周期的设备安全防护管理效果。

随着科技的发展，网络环境日益复杂，在智能防护方面，网络攻击方式逐渐增多，在进行智慧监控平台的建设工作时要充分运用人工智能、大数据等多项先进技术，提升智慧监控平台的安全防护能力。

在开展风电场智慧监控平台的系统建设工作时，安全建设应当贯彻在整项工作当中，并在运行过程中持续强化对系统的安全防护能力，以应对各种类型的信息安全威胁。在开展此方面的建设工作时，相关工作人员要合理地运用现代化智能操作技术和自动识别功能，检测当前系统在运行过程中存在的漏洞，确保系统在运行时能够拥有较高的安全水平。

3.7 告警功能模块

在集控平台操作系统中，告警功能是最重要的一项功能，场站在运行时出现故障、异常等不良现象时，相关设备需要第一时间将故障和告警信息推送到平台前端页面，以便相关工作人员及时进行处理，确保场站能够实现安全稳定的运行。

3.8 事故追忆功能

在建设集控系统时应当拥有事故的追忆功能，相关监测设施通过详细记录故障产生前后的数据信息，如遥测异常状态、保护动作的启动等信息，形成相应的数据断面，进而为后期事故的深入分析提供有力的支持。通过合理地运用事故追忆当中的反演能力，重新演绎事故发生前后的数据信息，以便相关工作人员能够深入分析导致事故发生的原因，进而在后期开展场站建设时制定更安全的解决措施，全面提升场站在运行时的安全性。同时，保存的数据信息可以为工作人员的培训提供一套更有效的方案。

4 结 论

新能源场站开展智慧监控平台的建设工作已成为行业发展的必然趋势。在建设此系统时，要严格依据相关设计原则，建设一套基于一体化的智慧监控平台，以实现对所有场站的管理。同时，通过合理地运用故障预警措施，进一步提升设备在运行时的安全性，有效降低企业在运营风电场时的成本支出。