风电厂海陆一体集控中心通信网络建设

韩 新

（广东粤电湛江风力发电有限公司，广东 湛江 524043）

0 引 言

近年来，风机技术越来越成熟，单台风机功率不断升级，风场装机容量不断增加，电压等级已由110 kV 向220 kV 转变。原来仅配置有110 kV 陆上风场的集控中心，已不再适用于海上风电与陆上风电的同步监控，新的海陆一体集控中心顺势而生。

湛江风力发电公司自2006 年至2018 年陆续投产了5 个50 MW 的陆上风电场，电压等级均为110 kV。2018 年后陆续建设3 个电压等级为220 kV、装机容量为200 MW 的海上风电。原陆上风场的集控中心安全区信息通信采取租用运营商网络的方式，组网按等级保护1.0 建设，信息安全等级定为二级，不能满足安全等级为三级的海上风电集中控制，需建设一个海陆一体的集控中心[1]。

1 自动化网络部署

1.1 自动化网络建设原则

随着互联网的不断发展，网络技术突飞猛进，此前的安全网络部署已不适合于当前的互联网环境。越发严峻的网络安全问题，呼吁各界对网络安全重新部署，对网络的安全要求也已由网络安全等级保护1.0 逐渐进入等级保护2.0 的时代。网络安全等级保护2.0 要求网络安全的部署遵循“安全分区，网络专用，横向隔离，纵向加密”的原则。集控中心与调度机构、风电场的通信均采用独立的双通道网络。

1.2 安全区部署内容

海陆一体集控中心由海上风场和陆上风场信息组成。虽然陆上风场可按安全等级二级部署，但海上风场的网络安全要按安全等级三级进行部署。因此，海陆一体集控中心要按安全等级三级进行网络部署。整个集控中心网络划分为3 个分区——安全I 区、安全II区及信息管理区（即安全III 区）[2]。安全区与风场间部署有路由器和纵向加密装置，安全I 区与安全II 区间部署有防火墙，安全II 区与信息管理区通过正、反向隔离装置进行信息交互。网络拓扑如图1 所示。通信网络部署有态势感知系统、IDS 系统、运维堡垒、安全审计、防病毒、漏洞扫描等。

2 业务需求调研

海陆一体集控中心集海上风场、陆上风场及调度数据于一体，信息种类繁多，信息量较大，网络结构复杂。前期对信息的梳理及各分区业务需求的调研，有利于集控中心网络建设的准备。

2.1 风场业务

风场信息涵盖海上风场和陆上风场的所属监控信息，主要监控系统有风机监控系统、箱变监控系统、NCS 综合自动化系统、五防系统、风功率预测系统、SVG 监控系统、AGCAVC 系统、风机振动监控系统、通风空调监控系统、消防监控系统以及视频监控系统（含风机内部）。其中，海上风场独有的系统有海缆信息系统、雷达光电系统（海事船舶信息）、升压站及风机基础监测系统[3]。

2.2 调度业务

海陆一体集控中心涵盖的调度业务包含中调和地调的业务，主要有调度电话业务（中调及地调）、中调发电计划曲线系统、调度值长管理系统、调度网络发令系统、调度OMS 信息网以及中调高清视频会商系统。

2.3 保信分站的首次引入

图1 集控中心网络示意图

集控中心作为各分散风场的集中点，距各风场的距离一般较远，特别是海上风场。湛江风电海陆一体集控中心离最近的陆上风场距离为120 km，行车用时需2 h[4]。一旦风场发生保护事故，集控中心不能及时对风场的保护装置故障信息、故障录波文件等进行分析，就无法准确把控故障情况，无法充分发挥集控中心管控及应急指挥中心的作用。因此，本次网络建设将保信分站设备首次部署到集控中心，实现对各风场的继电保护装置及故障录波信息的采集与分析。继电保护故障信息系统子站设在受控的各风场，数据信息同时发送至相应的调度机构保信主站（分站）系统和集控中心的保护分站系统。集控中心可以及时收集、分析和处理受控风电场的继电保护、故障录波文件及安自装置的异常信息、具体动作信息，可以及时上报调度机构，确保事故处理可以及时快速反应，防止事故扩大，尽快消除故障，保证电网及厂站的安全运行。

3 电力专线租用

电力系统最常用的通信方式是光纤通信、微波通信和载波通信。为了提高调度的可靠性，适应继电保护、电力系统自动化和数据信息传输的要求，本方案采用光纤通信方式。而集控中心与各风场的距离较远，自行建设光纤网络通道不太可能，唯有租用现有的电力专网或运营商网络。安全区网络涉及电厂的风机和电网的运行与控制，直接影响电网安全运行。如果采取租用运营商的网络，明显无法满足安全要求。因此，本次网络建设采用租用电力专线的方式进行组网。

3.1 调度网络现状

广东电网省骨干调度数据网始建于2007 年，网络采用路由器+MPLS 技术分3 层建设，即以通信公司、肇庆局、江门局、博罗站以及惠州站5 个节点组成网络的核心层，其余各地区局节点构成网络的汇聚层，各500 kV 站和直调电厂组成接入层[5]。省中调通过省通信公司接入省骨干调度数据网，各地调通过地区调度数据网与省网互联链路接入省骨干调度数据网。

根据南方电网公司的统一部署，省级调度数据网络覆盖省中调（中调备调）、地调、220 kV 电压等级厂站等，为本次集控中心网络建设提供了一个庞大的组网平台。

湛江风电现有的4 个陆上风场，通过光缆分别接入地方调度网，再由地方调度网接入湛江局汇聚层网络。而海上风场归属220 kV 电压等级厂站，直属调度调管，接入湛江局汇聚层网络，网络拓扑图如图2 所示。

3.2 租用带宽选择

网络建设涉及费用管理。租用电力专用光纤费用较为昂贵，如果租用带宽过大，会造成成本过高而浪费资源；如果租用带宽过小，又会影响数据传输速度和风场控制，因此要选择合适的租用带宽。

为了更好地计算租用带宽，需统计与分析各风场的传输数据。集控中心建设对信息点的统计分析为：每台风机模拟量约200 个信息点，开关量约300 个信息点；每个厂站内模拟量约400 个信息点，开关量约500 个信息点。湛江风电公司共5 个已投产风场、5 个规划和建设风场，总模拟量61 400点，开关量90 300点。按每个模拟量为2 Byte 的二进制数，每8 个开关量为 1 Byte 的二进制数计算，总的二进制数据量为61 400× 2+90 300÷8=134 088 Byte，即约130 kB 的数据量。

综上分析可知，租用带宽为2M 的网络，即可满足集控中心安全I 区控制数据秒级，甚至是毫秒级的响应速率。因此，本次网络建设采用租用2M 的电力专线，如后期再有厂站数据增加，可适当提升租用的带宽。

4 结 论

根据国家对网络安全的最新要求，结合湛江风电公司各风场及集控中心的组网现状和业务需求，采取安全I、安全II 区租用电力专线的方式建设一个安全可靠、经济节能的海陆一体集控中心自动化通信网络，以期为各大风电企业的自动化通信组网提供借鉴资料和经验。

图2 广东电网调度数据网结构示意图

[2] 国家市场监督管理总局，中国国家标准化管理委员会.GBT22239-2019 信息安全技术网络安全等级保护基本要求[EB/OL].（2019-05-10）[2019-12-30].http://www.doc88.com/p-6032959742975.html.

[3] 中国南方电网有限责任公司.Q/CSG110008-2011.南方电网风电场接入电网技术规范[S].2011.

[4] 国家能源局.《电力监控系统安全防护总体方案》（国能安全〔2015〕36 号）[EB/OL].（2018-06-27）[2019-12-30].https://wenku.baidu.com/view/2f8e41dff9c75fbfc77 da26925c52cc58bd69092.html.

[5] 中国南方电网有限责任公司.《中国南方电网电力调度管理规程》（南方电网调〔2017〕2 号）[EB/OL].（2018-01-26）[2019-12-30].https://max.book118.com/html/2018/0123/150147333.shtm.