一种10 kV并网电厂数据直采并安全接入调度系统方案

周文精，毛芳娟，徐 冰

（国网浙江江山市供电公司，浙江 江山 324100）

根据国家发展和改革委员会令2014年第14号电力监控系统安全防护规定》的相关要求，须解决小水电厂站等非统调电源运行数据缺失的问题，加强全口径发电数据采集与统计工作，要求10 kV及以上并网电厂必须实现电力电量全采集全覆盖，全面提高数据的完整性和准确性。

而现阶段大多数10 kV并网电厂只从营销系统的上网表计采集每15 min一个点（全天96个点）的电力电量数据，并非10 kV并网电厂机端、上网的实时电力电量数据（包括电压、电流、功率、频率、电量及开关状态量等），且电厂的电力数据无法有效、稳定地接入调度监控SCADA系统，无法满足调度端对10 kV并网电厂实时电力电量数据进行监测、统计、分析等的要求。同时大部分10 kV并网电厂由于地形复杂、通信基础薄弱等原因，如果按现有调度数据网的方式实现数据采集，相对电厂规模来说，投资费用和后续维护成本都偏高，现介绍10 kV并网电厂数据直采并安全接入调度的一种经济实用方案。

1 系统主要设备

本方案系统架构如图1所示，包括厂站端数据采集雾节点主机、厂站端十兆型纵向加密装置、调度主站数据采集/网关服务器、主站端千兆型纵向加密装置、主站端反向横向隔离装置等设备。

图1 方案架构

厂站端数据采集雾节点主机：借助红外采集终端，实现对关口表的正反向有功无功电量数据的实时采集；借助供电单元、计量单元和电流互感器等设备，实现对发电机组的电压、电流、功率、频率、开关状态量等数据的实时采集。

厂站端十兆型纵向加密装置：采用电力专用加密芯片，与主站建立加密隧道进行数据传输，实现双向身份认证和数据加密，此过程和调度数据网技术规范协议一致，采用RSA/SM2非对称算法，电力专用分组对称算法，终端提供基于IP、端口、协议的访问控制功能，保障数据源头安全接入主站。

最终雾节点主机采集的电厂数据通过电信运营商的VPN专网经纵向加密装置，上送至调度数据采集服务器。

调度主站数据采集/网关服务器：数据采集服务器采用IEC104规约与各电厂雾节点主机通信，获取各电厂的遥信、遥测和电量数据，再将这些信息转化为E文件由反向隔离装置传输至网关服务器。

主站端千兆型纵向加密装置：与各并网电厂建立加密隧道进行数据传输，实现双向身份认证和数据加密，保证各电厂数据上送的机密性和完整性。

主站端反向横向隔离装置：采用电力专用网络安全隔离装置，负责将主站监控系统和安全接入区隔离开，并提供E文件安全传输的通道，即数据采集服务器单向上传点表信息给网关服务器。

主站端防火墙：根据电力监控安全分区原则，生产控制大区控制区（安全I区)和非控制区（安全II区）之间数据传输要加装防火墙。防火墙通过过滤不安全的服务而降低网络风险，只有经过授权允许的应用协议才能通过防火墙，极大地提高了内部网络的安全性。主要设备配置如表1～2所示。

表1 主站采集通信设备配置

单个厂站端设备费用在23000元左右，加上施工调试成本，单个厂站整体费用可控制在3万元以内，投入成本较低。如果采用调度数据网方式接入，单个厂站端的费用（含光纤、传输设备、网络设备及安防设备等）至少要在10万元以上，对于规模较小的电厂来说，是一笔不小的费用。

表2 单个厂站端设备

2 整体系统构架

本方案整体系统构架如图2所示，分别在调度主站安全接入区设数据采集服务器1台，网关服务器1台，反向隔离装置1台，防火墙1台和纵向加密装置1台，根据数据吞吐量测算，整体主站规模大致可以接入厂站300个以上。单个厂站设纵向加密装置1台、雾节点主机1台，供电单元、计量单元、电流互感器及电源模块若干，通过租用电信运营商VPN专网实现主站和厂站之间的通信。厂站雾节点采集厂站遥测、遥信和电量数据，通过主站加密装置和厂站加密装置建立的加密隧道进行传输，主站数据采集服务器获取电厂数据后，将这些数据转化为E文件，经由隔离传输软件翻越反向隔离装置，传输至网关服务器，网关服务器负责接收和解析电厂的文件数据，一边实现电力数据接口，将数据以E文件/IEC104协议方式上送至调度安全I区自动化SCADA系统；一边实现电量数据接口，将电量数据以E文件SFTP方式经过防火墙传送至调度安全Ⅱ区电能量管理系统，至此完成电厂电力电量数据的采集、传输、存储及应用等整个流程。

图2 电力电量数据安全接入系统结构图

在非统调电厂数据采集系统由相应的供应商提供设备的安装调试后，本系统已经投入稳定运行近1年，极大地提高了10 kV并网电厂自动化系统运行水平，满足了调度端对电厂实时电力电量数据进行监视、统计、分析等的要求。具体电厂数据采集情况具体如图3所示，数据质量、设备运行可靠性及系统的经济性方面都取得了较好效果。

图3 电厂数据采集情况图