行业知识

正向隔离和反向隔离,风电场远程集中监控系统

 1风电场集中监控现状
风电场的特点是单机容量小,占地面积广,布局分散,而且风力发电通常地处边远地区,技术条件、运行条件及其配套一般比较差,加上受环境因素影响较大和风电场扩建的需要,需要对各个风场实现统一监控,达到较高的自动化水平,使风电场可以逐步向“无人值班,少人值守”的管理方式发展,达到智慧风场的模式。一般来说对于所属的多个风电场的集中监控,往往每个风场的机组不同,甚至一个风电场中会存在多家风电机组,每种机型都有独立的点表数据形式,通信接口和底层通信协议往往也不一样,造成多种信息监控系统并存、通信方式多种多样的现状,而集中监控管理各个风电场中的各个风力发电机组的运行数据、状态、故障报警、工作票管理等就显得十分重要。本文通过研究基于云桌面技术的风场远程集中监控原理,提出一种更可靠、安全和经济性更高,部署更快捷的构架。
2系统交互构架
目前风电场的远程集中监控的系统交互构架的前提是各个风电场开放数據交换接口,远程集控中心与风电场监控系统通过规约协议转换的方式进行数据交换,完成实时数据采集和控制指令下发,如图1所示为风电场集中监控传统系统交互网络拓扑图。
根据《电力二次系统安全防护规定》,在生产控制大区与管理信息大区之间,必须设置电力专用横向单向安全隔离装置。根据数据流向,又分为正向隔离装置和反向隔离装置两种,调度安全防护总体结构如图2所示。当需从生产控制大区传送数据至管理信息大区时(如采集风机数据并发送至远程),需要通过正向隔离装置,当需从管理信息大区传送数据至生产控制大区时(比如从远程下发命令对风机进行控制),则要通过反向隔离装置。
风场前置数据采集机通过OPC/ModBus等协议从风场SCADA等子系统采集数据,定时通过正向隔离装置把数据传送给风场前置传输机,前置传输机把接收到的数据进行必要处理后,再通过路由器以VPN连接的方式把数据传送给远程监控中心。VPN技术可以有效保证设备和数据的安全性。监控中心接收到数据后,把数据进行分类处理,并转给具体应用进行实时数据显示,同时把分析处理后的统计数据存储至关系数据库以供查询调用。当需进行远程控制时,用户必须具备远程控制的权限,在进行安全检查后,控制指令由中心数据接收处理服务器传递给风场前置数据传输服务器,然后通过反向隔离装置以文本文件的形式转送至数据采集服务器,最后经过解码把指令下发给各受控系统。
3基于云技术的构架
3.1 IP-KVM构架
远程IP-KVM构架是一种比较常用的远程网络接入方式。该模式带有远程管理功能,通过数字式KVM切换器,它能较便捷地控制远程多台监控服务器。IP-KVM将风电场监控系统服务器的信号通过互联网传送到IP信号数据包。在远程控制中心服务器收到信号后,又被重新编译成键盘、鼠标、显示器信号。为了保证数据安全,IP-KVM系统的信号传送不仅限于使用VPN专网来保证安全,在网络传送和接收两端进行加解密、密码;ぜ笆菅顾,确保远程数据安全。远程IP-KVM构架不受限于操作系统与硬件,可以实现跨平台操作。这对于无法提供数据交换接口的监控系统,能轻松解决。但此种构架的缺点也是显而易见的:用户在远程IP-KVM时,相当于远程操作现场监控系统,无法实现控制优先级选择和闭锁;,给设备远程控制带来一定的安全隐患,并且对网络带宽有一定的要求。
3.2云桌面构架
本文提出的使用云桌面技术,简略地说就是通过云计算软件来实现桌面统一,资源共享,构建私有云,让客户端脱离原电脑主机,用显示器和云终端设备就能实现登录、办公、现场控制维护等,这样可以大大减少管理和维护费用。云桌面架构将风电场的各个系统桌面融合为云桌面服务端,构建成私有云桌面,远程控制台按需进行连接控制,为其提供功能和性能强大的远程监控管理综合平台。
此设计在原有系统中增加云桌面服务器与事件服务器,并在远程监控中心增加集中控制台,云桌面服务器用于与各个现场的监控桌面应用通信程序进行交互。事件服务器采集各个系统产生的事件报警,通过集中控制服务器连接云桌面,在远程监控中心控制台就可对现场进行查看与控制。
云桌面架构的优势是跨平台的系统,其前端支持Windows系统、UNIX系统、Linux系统;集中控制台还支持手持与平板设备;能够将多个风电场的多种机型的监控系统统一到一个平台上,对所有系统进行控制。通信传输的数据都经过不可逆的软硬件加密,同时,具有权限认证、闭锁;、操作日志保存等。此种模式部署快,同时这种方式通过控制用户权限和优选级选择和;け账,可有效保证设备远程控制的安全性和可靠性,很好实现设备远程控制。
3.3网络拓扑
一个风电场一般由风机SCADA系统与PPM(能量管理)系统,厂站监控系统与五防系统等组成。为了每个系统与云桌面应用之间进行无缝衔接,各系统要求提供事件报警接口,这样可以将其系统统一集成到私有的云桌面系统中,在远程的集中控制台进行查看与控制。将现场的各个系统进行连接,分别将桌面信息采集到云桌面服务器,将报警信息采集到事件服务器。

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