新能源電廠電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)的設(shè)計(jì)分析

王 中 李晗宇

(1.黑龍江省林業(yè)設(shè)計(jì)研究院,黑龍江 哈爾濱 150080; 2.哈爾濱電站設(shè)備成套研究所有限公司,黑龍江 哈爾濱 150046)

近年來，我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展對于電力能源的需求量越來越大，為了滿足日益增長的電力需求，我國大力發(fā)展新能源發(fā)電模式。大量風(fēng)電場和光伏電站的出現(xiàn)使得我國新能源發(fā)電廠電力系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)大幅度提升，一旦新能源發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)安全問題，不僅會(huì)造成大量的能源浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)嚴(yán)重影響到社會(huì)的發(fā)展以及威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，采取有效的安全防護(hù)措施確保新能源電廠電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率與運(yùn)行質(zhì)量具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)在新能源發(fā)電廠的設(shè)計(jì)原則

在新能源發(fā)電廠運(yùn)行中電力監(jiān)控開展安全防護(hù)設(shè)計(jì)工作中，要想使得設(shè)計(jì)更為科學(xué)合理，最大限度的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)效益，在工作中需要嚴(yán)格遵循幾項(xiàng)原則：一是對于安全Ⅰ區(qū)要具有實(shí)時(shí)監(jiān)控的使用功能，對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)涉及調(diào)度自動(dòng)化、綜合自動(dòng)化以及同步測量等，并且該安全區(qū)是系統(tǒng)安全防護(hù)的重點(diǎn)內(nèi)容。二是針對安全Ⅱ區(qū)，其不具有實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，務(wù)必確保其安全運(yùn)行，在此設(shè)計(jì)中主要包含電量、故障錄波以及新能源等系統(tǒng)。三是對于安全Ⅲ區(qū)，要具備高效的數(shù)據(jù)和信息處理能力，從而為新能源發(fā)電廠生產(chǎn)管理及時(shí)有效的提供決策，此部分包括管理信息、調(diào)度生產(chǎn)管理等系統(tǒng)。

另一方面對于衡量連接的安全分區(qū)，需要通過一些措施給予隔離，主要滿足以下幾個(gè)方面的要求：一是對安全Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)實(shí)施隔離處理的時(shí)候，應(yīng)該對邏輯隔離的手段進(jìn)行選擇，還需要通過一些檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對合格的硬件防火墻的邏輯隔離、狀態(tài)檢測以及訪問控制等進(jìn)行檢驗(yàn)。二是對于三個(gè)安全區(qū)域?qū)嵤└綦x處理時(shí)候，需要選擇專業(yè)的、得到國家認(rèn)可的隔離裝置，如果信息從安全Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)傳輸?shù)饺髤^(qū)的時(shí)候，要使用正向隔離裝置，相反，若是信息由安全Ⅲ區(qū)傳輸?shù)舰駞^(qū)和Ⅱ區(qū)，則選擇反向隔離裝置。要想確保信息得到安全的傳輸，應(yīng)該把安全Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)外部的通信網(wǎng)關(guān)進(jìn)行加密，還需要對外部通信網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)操作系統(tǒng)進(jìn)行加固。除此之外，縱向邊界防護(hù)設(shè)計(jì)中生產(chǎn)控制大區(qū)和調(diào)度端要利用電力調(diào)度網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，合理配置縱向加密認(rèn)證或者縱向加密網(wǎng)關(guān)，從而對縱向邊界安全防護(hù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行有效實(shí)現(xiàn)。

2 電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)設(shè)計(jì)措施

2.1 升壓站綜自監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)設(shè)計(jì)

在電力監(jiān)控系統(tǒng)中，升壓站綜自監(jiān)控系統(tǒng)扮演著非常重要的角色，在確保電力系統(tǒng)的更好運(yùn)行方面發(fā)揮著重要的作用。因?yàn)槠洳粌H能夠?qū)ι龎赫镜臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行采集和處理，同時(shí)還可以在發(fā)現(xiàn)故障的時(shí)候能夠及時(shí)地進(jìn)行異常報(bào)警，從而可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決問題。對于升壓站綜自監(jiān)控系統(tǒng)，所采取的系統(tǒng)模式主要分為B/S兩個(gè)部分，第一個(gè)為站控層部分，第二個(gè)為間隔層部分。這一系統(tǒng)所具備的功能模塊眾多，包括有數(shù)據(jù)采集與處理功能，用戶管理功能，報(bào)警處理、SOE和事故追憶功能，數(shù)據(jù)通信功能，防誤操作閉鎖功能，在線電能質(zhì)量監(jiān)測功能，故障錄波功能，時(shí)鐘同步功能等。與其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互及安全防護(hù)：①與Ⅰ區(qū)發(fā)電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、功率控制系統(tǒng)、SVG監(jiān)控系統(tǒng)，通過網(wǎng)線與升壓站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)通信柜的A/B網(wǎng)交換機(jī)相連，通過規(guī)約解碼實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。②升壓站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)裝置通過網(wǎng)線與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)I區(qū)交換機(jī)相連，經(jīng)縱向加密認(rèn)證裝置認(rèn)證及數(shù)據(jù)加密后，將數(shù)據(jù)傳送至上級調(diào)度機(jī)構(gòu)[1]。

2.2 功率控制系統(tǒng)(AGC/AVC)安全防護(hù)設(shè)計(jì)

功率控制系統(tǒng)主要用于接收、執(zhí)行調(diào)度中心主站的有功功率/無功電壓的控制指令，并向主站回饋信息，主要由智能通訊終端、交換機(jī)、工作站組成。系統(tǒng)具備的功能模塊為：其一有功控制，根據(jù)調(diào)度系統(tǒng)有功指令、調(diào)度系統(tǒng)發(fā)電出力計(jì)劃曲線、各發(fā)電機(jī)有功裕度的大小自動(dòng)進(jìn)行每臺(tái)發(fā)電機(jī)有功功率的分配。其二無功控制，接收調(diào)度和當(dāng)?shù)叵掳l(fā)的總無功功率目標(biāo)值。其三電壓控制，接收調(diào)度和當(dāng)?shù)叵掳l(fā)的高壓母線電壓目標(biāo)值，根據(jù)目標(biāo)母線電壓、當(dāng)前母線電壓及系統(tǒng)阻抗，計(jì)算全廠總無功需求。其四功率因素控制，接收調(diào)度和當(dāng)?shù)叵掳l(fā)的功率因素目標(biāo)值，根據(jù)目標(biāo)功率因素及當(dāng)前有功，計(jì)算全廠總無功出力需求。與其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互及安全防護(hù)：通過與I區(qū)綜自系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)裝置相連，實(shí)現(xiàn)接收功率控制指令與數(shù)據(jù)交互的目的。

2.3 同步相量采集系統(tǒng)安全防護(hù)設(shè)計(jì)

同步相量采集系統(tǒng)主要為升壓站電氣設(shè)備模擬量和開關(guān)量實(shí)時(shí)信息的采集，并形成電壓相角信息后通過數(shù)據(jù)管道向調(diào)度中心主站傳送實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)、裝置的狀態(tài)信息以及裝置發(fā)出的請求信息，同時(shí)可以從命令管道接收主站下達(dá)的命令。其分為4部分，依次為同步相量測量采集裝置、同步相量測量處理裝置、以太網(wǎng)交換機(jī)、通信接口裝置。系統(tǒng)具備的功能模塊為：功角測量功能，帶時(shí)標(biāo)傳送功能，故障錄波及分析功能。與其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互及安全防護(hù)：同步相量測量系統(tǒng)通過網(wǎng)線與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)I區(qū)交換機(jī)相連，經(jīng)縱向加密認(rèn)證裝置認(rèn)證及數(shù)據(jù)加密后，將數(shù)據(jù)傳送至上級調(diào)度機(jī)構(gòu)[2]。

2.4 功率預(yù)測系統(tǒng)安全防護(hù)設(shè)計(jì)

功率預(yù)測系統(tǒng)主要承擔(dān)電廠功率預(yù)測及數(shù)據(jù)上報(bào)的作用。系統(tǒng)采用C/S模式，分三個(gè)部分，依次為天氣預(yù)報(bào)服務(wù)器、功率預(yù)測服務(wù)器、展示工作站。系統(tǒng)具備的功能模塊為：電廠0-168中長期功率預(yù)測模型，電廠0-72短期功率預(yù)測模型，電廠0-4中長期功率預(yù)測模型，系統(tǒng)通信接口功能，102規(guī)約上報(bào)功能。與其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互及安全防護(hù)：①天氣預(yù)報(bào)服務(wù)器通過防火墻隔離從互聯(lián)網(wǎng)接入天氣預(yù)報(bào)文件和功率預(yù)測文件，再經(jīng)反向隔離裝置將數(shù)據(jù)傳至功率預(yù)測服務(wù)器。②天氣預(yù)報(bào)服務(wù)器通過串口接入測風(fēng)塔數(shù)據(jù)。③發(fā)電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過防火墻進(jìn)行邏輯隔離，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)接入。④功率預(yù)測服務(wù)器通過網(wǎng)線與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)Ⅱ區(qū)交換機(jī)相連，經(jīng)縱向加密認(rèn)證裝置認(rèn)證及數(shù)據(jù)加密后，將數(shù)據(jù)傳送至上級調(diào)度機(jī)構(gòu)[3]。

新能源電廠的安全防護(hù)應(yīng)嚴(yán)格遵守“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”的十六字原則，做好電廠安全防護(hù)的組織保障、電廠安全防護(hù)問題的問題整改、電廠安全防護(hù)的運(yùn)行管理及電廠安全防護(hù)的應(yīng)急響應(yīng)處置，維護(hù)好電力監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全。

3 結(jié)語

綜上所述，為了進(jìn)一步提升新能源發(fā)電廠電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和運(yùn)行質(zhì)量，做好其相應(yīng)的安全防護(hù)設(shè)計(jì)意義重大。而要想做好新能源發(fā)電廠電力系統(tǒng)的安全防護(hù)設(shè)計(jì)，不僅需要做好發(fā)電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的安全防護(hù)設(shè)計(jì)與升壓站綜自監(jiān)控系統(tǒng)的安全防護(hù)設(shè)計(jì)，同時(shí)還需要進(jìn)一步加強(qiáng)功率控制系統(tǒng)(AGC/AVC)的安全防護(hù)設(shè)計(jì)及同步相量采集系統(tǒng)安全防護(hù)設(shè)計(jì)，最終為我國新能源發(fā)電廠的更好運(yùn)行和發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，有利于可持續(xù)發(fā)展建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。