1 項(xiàng)目概述

伴隨我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)電力的依賴程度越來(lái)越高，同時(shí)電力生產(chǎn)也越來(lái)越受到資源和環(huán)境的制約。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，提高電能使用效率已成為我國(guó)能源戰(zhàn)略的一項(xiàng)重要內(nèi)容。由于我國(guó)資源的嚴(yán)峻形勢(shì)，發(fā)展可持續(xù)資源是長(zhǎng)久之計(jì)，風(fēng)能是一種有巨大發(fā)展?jié)摿Φ臒o(wú)污染可再生能源。發(fā)展可再生能源是最理想的能源，可以不受能源短缺的影響，但也受自然條件的影響，如需要有水力、風(fēng)力、太陽(yáng)能資源，而且最主要的是投資和維護(hù)費(fèi)用高、效率低，所以發(fā)出的電成本高?，F(xiàn)在許多國(guó)家都在積極尋找提高利用可再生能源效率的方法，相信隨著地球資源的短缺，可再生能源將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

為了加強(qiáng)對(duì)各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的管理，使風(fēng)電集團(tuán)能夠直觀、動(dòng)態(tài)、綜合地 掌握下屬各風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)一線的情況，杜絕風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)的錯(cuò)報(bào)、遲報(bào)、漏報(bào)，同時(shí)便于進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析以及提供技術(shù)支持，力控科技為許繼許昌風(fēng)電科技有限公司在總部建設(shè)一套風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)、儲(chǔ)存、分析、展現(xiàn)系統(tǒng)，以便風(fēng)電集團(tuán)能及時(shí)獲取風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)及風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的信息，為集中監(jiān)測(cè)、故障分析、技術(shù)支持、經(jīng)營(yíng)決策等提供及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2 系統(tǒng)整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)介紹

2.1 集團(tuán)調(diào)度中心系統(tǒng)建設(shè)

2.1.1 調(diào)度中心系統(tǒng)平臺(tái)

調(diào)度中心信息化平臺(tái)由實(shí)時(shí)服務(wù)器、歷史服務(wù)器、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、報(bào)警服務(wù)器、GIS地理信息系統(tǒng)服務(wù)器、WEB服務(wù)器以及各種輔助系統(tǒng)組成。

1) 實(shí)時(shí)服務(wù)器

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器主要為系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理支撐，主要負(fù)責(zé)處理、存儲(chǔ)、管理電站采集傳送來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并為網(wǎng)絡(luò)中的其它服務(wù)器和工作站提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存放在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器中運(yùn)行通信管理軟件，完成與分布式光伏電站通信連接、協(xié)議轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)管理等任務(wù)。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器軟件平臺(tái)采取冗余架構(gòu)，兩臺(tái)服務(wù)器互為熱備，通過(guò)實(shí)時(shí)心跳檢測(cè)監(jiān)控服務(wù)器的運(yùn)行狀態(tài)，一旦主機(jī)發(fā)生問(wèn)題從機(jī)可在最短時(shí)間內(nèi)切換。

2) 歷史服務(wù)器

歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器主要完成歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理，并為網(wǎng)絡(luò)中的其它服務(wù)器和工作站提供數(shù)據(jù)服務(wù)。能自動(dòng)恢復(fù)通信中斷期間的數(shù)據(jù)。

歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器作為應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)支撐，同樣配備力控科技pSpace Server軟件平臺(tái)。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)通過(guò)磁盤陣列實(shí)現(xiàn)硬冗余。

3) WEB服務(wù)器

Web服務(wù)器是實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)與管理應(yīng)用系統(tǒng)之間的銜接服務(wù)器。實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)將有關(guān)信息寫入Web服務(wù)器，并對(duì)其實(shí)時(shí)更新。Web服務(wù)器在管理信息網(wǎng)絡(luò)中以網(wǎng)站的形式出現(xiàn)，它既為管理系統(tǒng)提供生產(chǎn)信息，又避免了與生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)等無(wú)直接關(guān)系的計(jì)算機(jī)直接訪問(wèn)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器。

4) 操作員工作站

操作員工作站是調(diào)度、操作人員與控制中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)界面（HMI），它在控制中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中作為客戶機(jī)，操作員通過(guò)它可詳細(xì)了解電站的運(yùn)行狀況并下達(dá)命令。

5) 工程師工作站

工程師工作站是系統(tǒng)工程師的操作平臺(tái)。工程師可通過(guò)它們對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)等進(jìn)行維護(hù)和管理；同時(shí)還可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)其所允許的功能。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

考慮到集團(tuán)各個(gè)風(fēng)場(chǎng)的地理分布情況，本系統(tǒng)采用VPN的網(wǎng)絡(luò)模式或者集團(tuán)專用網(wǎng)絡(luò)，組建大型網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。虛擬私有網(wǎng)絡(luò)VPN(Virtual Private Network)出現(xiàn)于Internet盛行的今天,它使企業(yè)網(wǎng)絡(luò)幾乎可以無(wú)限延伸到地球的每個(gè)角落，從而以安全、低廉的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)模式為包羅萬(wàn)象的應(yīng)用服務(wù)提供了發(fā)展的舞臺(tái)。

當(dāng)風(fēng)場(chǎng)SCADA與調(diào)度中心出現(xiàn)通信故障時(shí)，為保證數(shù)據(jù)完整性，風(fēng)場(chǎng)SCADA平臺(tái)加裝力控科技通信組件CommServer，該組件可實(shí)現(xiàn)斷線緩存功能。通信恢復(fù)后可將故障時(shí)段緩存的數(shù)據(jù)繼續(xù)上傳至調(diào)度中心信息平臺(tái)，從而避免了數(shù)據(jù)流失。

CommServer組件支持力控軟件以各種網(wǎng)絡(luò)方式互相通信，比如RS232/485/422、無(wú)線電臺(tái)、電話輪巡撥號(hào)、GSM、GPRS、CDMA、以太網(wǎng)等方式，實(shí)現(xiàn)與其他節(jié)點(diǎn)力控軟件的通信。該組件具有以下特性：

◎具備分組和地址概念，不同節(jié)點(diǎn)力控可相互尋址；

◎支持多個(gè)客戶端同時(shí)進(jìn)行訪問(wèn)該組件的服務(wù)器；

◎具備故障恢復(fù)功能，通信中斷時(shí)具備斷線緩存功能；

◎直接將離開區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送，提高系統(tǒng)效率；

◎第三方程序通過(guò)開放協(xié)議可以多種網(wǎng)絡(luò)方式直接訪問(wèn)力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。

為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可靠性，可用性，在中心系統(tǒng)的建設(shè)中構(gòu)建雙重網(wǎng)絡(luò)冗余提高底層通訊的穩(wěn)定性。同時(shí)考慮網(wǎng)絡(luò)安全性，配備工業(yè)隔離安全網(wǎng)關(guān)pSafetyLink，所有風(fēng)場(chǎng)SCADA均通過(guò)安全隔離裝置進(jìn)入到調(diào)度中心平臺(tái)。pSafetylink以標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，把數(shù)據(jù)送入中心冗余數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，信息網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)時(shí)，如何保證過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)的安全就變成了一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題。一旦實(shí)現(xiàn)了信息網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)，就相當(dāng)于將控制網(wǎng)絡(luò)直接暴露給外網(wǎng)而面臨被攻擊的可能。pSafetyLink是種專為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計(jì)的防護(hù)設(shè)施，用于解決工業(yè)SCADA控制網(wǎng)絡(luò)如何安全接入信息網(wǎng)絡(luò)（外網(wǎng)）的問(wèn)題。它與防火墻等網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備本質(zhì)不同的地方是它阻斷網(wǎng)絡(luò)的直接連接，只完成特定工業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)的交換。由于沒有了網(wǎng)絡(luò)的連接，攻擊就沒有了載體，如同網(wǎng)絡(luò)的“物理隔離”。由于目前的安全技術(shù)，無(wú)論防火墻、UTM等防護(hù)系統(tǒng)都不能保證攻擊的一定阻斷，入侵檢測(cè)等監(jiān)控系統(tǒng)也不能保證入侵行為完全捕獲，所以最安全的方式就是物理的分開。

力控風(fēng)電場(chǎng)綜合管理信息化平臺(tái)采用完全的分布式架構(gòu)體系，各種應(yīng)用服務(wù)器與數(shù)據(jù)服務(wù)器相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行，這種完全分布式的架構(gòu)，極大的提升了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性。下面針對(duì)典型的決策分析服務(wù)器和報(bào)警服務(wù)器加以介紹。

決策分析服務(wù)器

決策分析服務(wù)器是管控一體化信息平臺(tái)的重要組成部分，此次在方案設(shè)計(jì)中將決策分析服務(wù)器單獨(dú)設(shè)置，可以更為直觀的反應(yīng)集團(tuán)各風(fēng)電場(chǎng)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。通過(guò)力控科技軟件決策分析系統(tǒng)，可根據(jù)用戶需求集成多種運(yùn)算統(tǒng)計(jì)功能，并且可插入曲線、棒圖、餅圖種多種數(shù)據(jù)展現(xiàn)形式。

對(duì)SCADA數(shù)據(jù)、關(guān)口電量數(shù)據(jù)、升壓站數(shù)據(jù)、測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，并提供數(shù)據(jù)和應(yīng)用整合，通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的積累（維修數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、備件采購(gòu)供應(yīng)等數(shù)據(jù)）；積累企業(yè)特有的維修技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。積累維修經(jīng)驗(yàn)并形成企業(yè)知識(shí)庫(kù)，供后續(xù)的人員培訓(xùn)與學(xué)習(xí)，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備和生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)按照年、月、日設(shè)備運(yùn)行報(bào)表對(duì)比分析、故障分析、設(shè)備利用率分析，對(duì)標(biāo)分析。

報(bào)警服務(wù)器

報(bào)警服務(wù)器主要用于系統(tǒng)報(bào)警服務(wù)及故障事件查詢追溯，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)設(shè)備故障、網(wǎng)絡(luò)故障、電力系統(tǒng)故障等情況時(shí)首先可通過(guò)聲光、語(yǔ)音、彈窗等方式第一時(shí)間通知工作人員。并且可通過(guò)短信、電話方式直接將故障信息發(fā)送給相關(guān)一線維修人員，并且結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)和視頻系統(tǒng)，在調(diào)度中心大屏幕上顯示出具體的報(bào)警區(qū)域地點(diǎn)，可通知現(xiàn)場(chǎng)人員第一時(shí)間了解事故現(xiàn)場(chǎng)情況，做出最及時(shí)的響應(yīng)。

同時(shí)軟件在運(yùn)行時(shí)自動(dòng)記錄系統(tǒng)狀態(tài)變化、操作過(guò)程等重要事件，并且提供查詢追溯功能。一旦發(fā)生事故，可就此作為分析事故原因的依據(jù)，為實(shí)現(xiàn)事故追憶，提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)資料。

2.2 風(fēng)場(chǎng)SCADA系統(tǒng)建設(shè)

3.2基于地理背景的監(jiān)視圖

可以直觀地顯示風(fēng)電公司下屬的所有風(fēng)電場(chǎng)、各風(fēng)場(chǎng)設(shè)備設(shè)施（如風(fēng)機(jī)、測(cè)風(fēng)塔、變電廠等）的地理分布示意圖，用戶可以在地理圖上直接顯示各風(fēng)電場(chǎng)的主要運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以通過(guò)選擇特定風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)對(duì)該風(fēng)電場(chǎng)的主要數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，并可以作為導(dǎo)航節(jié)點(diǎn)直接進(jìn)入指定風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行更進(jìn)一步的操作。

3.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢

風(fēng)電運(yùn)維中心軟件歷史數(shù)據(jù)庫(kù)采用獨(dú)特的壓縮技術(shù)和二次過(guò)濾技術(shù)，使進(jìn)入到數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)了最有效的壓縮，極大地節(jié)省了硬盤空間。選擇變化保存并加上二次過(guò)濾條件，每秒1萬(wàn)點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)一年，僅需要6G的空間，即一只普通硬盤也可存貯五到十年的數(shù)據(jù)。同時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)pSpace采用獨(dú)特的查詢方式，可以很快捷的從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢歷史數(shù)據(jù)，方便用戶管理和分析。

3.4控制功能

風(fēng)電場(chǎng)綜合管理信息系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，如值班人員在現(xiàn)場(chǎng)控制風(fēng)電機(jī)的狀態(tài)。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的參數(shù)，將不同編號(hào)風(fēng)電機(jī)的控制指令送到不同風(fēng)電場(chǎng)中控室不同的主機(jī)上，再通過(guò)不同風(fēng)電機(jī)系統(tǒng)的主機(jī)將控制信號(hào)送到所控制的風(fēng)電機(jī)中。

3.5決策與分析

可以搭建數(shù)據(jù)總結(jié)分析和輔助決策工具平臺(tái)，可以進(jìn)行歷史趨勢(shì)分析，如年月、日各氣象趨勢(shì)和發(fā)電量曲線，設(shè)備質(zhì)量和運(yùn)行壽命，如單機(jī)生產(chǎn)和配套廠家、檢修后運(yùn)行時(shí)間、設(shè)備可利用率等的統(tǒng)計(jì)。從而為與生產(chǎn)指標(biāo)相關(guān)的各項(xiàng)計(jì)劃、采購(gòu)、檢修等活動(dòng)提供和費(fèi)用控制提供統(tǒng)計(jì)依據(jù)。通過(guò)分析風(fēng)速與風(fēng)機(jī)發(fā)電量的關(guān)系，即風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)功率曲線，判斷風(fēng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)化效率，探索影響風(fēng)力發(fā)電效率的各項(xiàng)因素，如結(jié)冰、霧、雨水、溫度、風(fēng)速、風(fēng)向等環(huán)境因素的影響。

3.6報(bào)警與事件管理

支持傳統(tǒng)的聲光報(bào)警，語(yǔ)音文件報(bào)警，支持操作人員報(bào)警確認(rèn)管理機(jī)制；

報(bào)警具有容易引起警覺的聲響輸出，具有語(yǔ)音提示功能；報(bào)警顯示可由操作員抑制或消除；對(duì)過(guò)程變量超限數(shù)值應(yīng)給出警告、危險(xiǎn)二級(jí)報(bào)警。

3.7風(fēng)玫瑰圖組件

根據(jù)用戶輸入的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，統(tǒng)計(jì)這一時(shí)間段內(nèi)的風(fēng)速，頻率，功，風(fēng)速立方的情況，并根據(jù)數(shù)據(jù)在刻度盤上畫扇形。反映某一地點(diǎn)，某一時(shí)間段內(nèi)，風(fēng)速、頻次、風(fēng)速立方和功率情況的圖形顯示。

3.8風(fēng)電設(shè)備管理

通過(guò)系統(tǒng)設(shè)備管理信息統(tǒng)計(jì)，顯示優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行降低機(jī)組壽命損耗有助于減少設(shè)備更換費(fèi)用、維持機(jī)組可靠性和發(fā)電產(chǎn)出。量化機(jī)組當(dāng)前運(yùn)行工況下的壽命損耗率。評(píng)估運(yùn)行工況變化對(duì)設(shè)備壽命的影響。優(yōu)化運(yùn)行是降低延長(zhǎng)設(shè)備壽命風(fēng)險(xiǎn)的最佳方法。監(jiān)測(cè)溫度、壓力、負(fù)荷，并將實(shí)時(shí)信息轉(zhuǎn)換成蠕變、疲勞損傷系數(shù)。

用各種檢測(cè)、測(cè)量、監(jiān)視、分析和判斷方法，結(jié)合設(shè)備的歷史和現(xiàn)狀，考慮環(huán)境的因素，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，判別其是否處于正常、異常和故障狀態(tài)，并對(duì)狀態(tài)進(jìn)行顯示和記錄，對(duì)異常狀態(tài)作出報(bào)警，以便及時(shí)處理，為設(shè)備的故障分析提供數(shù)據(jù)和信息。

3.9用戶權(quán)限管理

系統(tǒng)提供了完備的安全保護(hù)機(jī)制，以保證生產(chǎn)過(guò)程的安全可靠，力控的用戶管理具備多個(gè)級(jí)別，并可根據(jù)級(jí)別限制對(duì)重要工藝參數(shù)的修改，以有效避免生產(chǎn)過(guò)程中的誤操作；系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，常會(huì)提出在遠(yuǎn)程對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的用戶進(jìn)行管理的需求，并且要求可以隨時(shí)增加和刪除用戶，對(duì)此信息平臺(tái)軟件提供了遠(yuǎn)程用戶登陸和管理功能。