風電場專用實時數據網關在工業互聯網接入中的應用

2020-07-08 來源：風電聚焦 瀏覽數：649

風電場的運行管理要符合國家能源局及國家電網對電力生產網絡安全的要求。主要特點是風電場的生產管理網絡，按照安全等級分為三個安全區，分別對應不同的生產控制和管理的功能以及不同的安全等級要求。

　　背景

　　

　　風電場的運行管理要符合國家能源局及國家電網對電力生產網絡安全的要求。主要特點是風電場的生產管理網絡，按照安全等級分為三個安全區，分別對應不同的生產控制和管理的功能以及不同的安全等級要求。

　　

　　工業互聯網技術要發揮網絡化，云計算和智能化的優勢，就要完成生產實時數據到工業互聯網平臺的數據接入。

　　

　　根據風電場生產和管理網絡的安全分區情況，設備的運行數據產生在一區。根據網絡安全要求，只有三區才可以與外界通過加密的方式產生數據交互。

　　

　　因此，生產實時數據要通過一個符合網絡安全要求的系統轉發的三區，才能實現從風電場到工業互聯網平臺的數據接入。

　　

　　主要需求

　　

　　數據獲取：

　　

　　從多種設備獲取生產運行過程的實時數據，其中最主要的是風力發電機組的實時運行數據；

　　

　　數據轉發:

　　

　　數據通過一區轉發到二區，再從二區轉發到三區；

　　

　　數據緩存：

　　

　　解決網絡中斷造成的數據丟失。

　　

　　難點和痛點

　　

　　數據獲取環節，風電機組所用數據系統的非標準協議，以及風電機組控制系統的測點信息。

　　

　　對于從事軟件、通訊或者互聯網開發的工程師而言，數據轉發，數據加密以及數據緩存都是他們所擅長的事情。

　　

　　但數據在獲取環節，會涉及到風電領域內非常瑣碎的細節，尤其是測點信息。同時，由于風電主控系統采用的私有協議，文檔和公開信息都不完善，對接不同主控設備的私有協議也會耗費比較多的試錯成本。

　　

　　我們提供的解決方案

　　

　　風電場專用實時數據網關是我們針對這種情況提供的解決方案。網關通過兩個方面的工作解決了數據獲取環節的問題。

　　

　　協議轉換

　　

　　對接主流風電主控系統的通訊協議，同時把數據匯總后轉換成標準的工業互聯網通訊協議，包括 Modbus-TCP 和 OPC UA 等主流的通訊協議。

　　

　　測點信息標準化

　　

　　針對國內的主流風電機型，結合風電領域知識，完成不同機型的點表配置。

　　

　　應用拓撲結構

　　說明：

　　

　　在以上應用拓撲中，藍色框內是我們解決方案提供的功能。紫色框圖里的模塊是工業互聯網系統的組成部分。

　　

　　其中部署在一區的轉發和緩存接口通過標準的通訊協議和實時網關對接，目前支持的協議包括 Modbus TCP 和 OPC UA。

　　

　　產品組成和產品交付清單

　　特別說明：

　　

　　表格里的第 4 項，非必選項目，單獨報價。場級智能模塊部署在一區，實時性更好，計算效果更好，是我們目前經過驗證的幾個智能模塊，能夠為風電運行帶來實際收益。也可以認為這部分是工業互聯網邊緣計算的一部分。

　　

　　對于數據接入，大多數整機廠家都在 SCADA 提供了對外發布數據的接口。但通常情況下，這些數據的測點數量是有限的，對于深度的分析和應用往往不能滿足。在有些情況下，該接口的穩定性也存在問題。

　　

　　產品優勢

　　

　　經過了實際應用的驗證，在場級實時控制系統中穩定運行；

　　

　　基于通過電力安全認證的國產 Linux 操作系統，符合電力安全要求；

　　

　　運行穩定，可用性好，保證數據傳輸可靠安全；

　　

　　能夠適配主流的風電主控系統協議和風力發電機型；

　　

　　針對風電場特定的應用場景開發，滿足風電場特有的需求，比如場級能量控制，一次調頻等。

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