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風(fēng)電場專用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)接入中的應(yīng)用

2020-07-08 來源：風(fēng)電聚焦瀏覽數(shù)：629

風(fēng)電場的運(yùn)行管理要符合國家能源局及國家電網(wǎng)對電力生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)安全的要求。主要特點(diǎn)是風(fēng)電場的生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)，按照安全等級分為三個(gè)安全區(qū)，分別對應(yīng)不同的生產(chǎn)控制和管理的功能以及不同的安全等級要求。

　　背景

　　風(fēng)電場的運(yùn)行管理要符合國家能源局及國家電網(wǎng)對電力生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)安全的要求。主要特點(diǎn)是風(fēng)電場的生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)，按照安全等級分為三個(gè)安全區(qū)，分別對應(yīng)不同的生產(chǎn)控制和管理的功能以及不同的安全等級要求。

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)化，云計(jì)算和智能化的優(yōu)勢，就要完成生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的數(shù)據(jù)接入。

　　根據(jù)風(fēng)電場生產(chǎn)和管理網(wǎng)絡(luò)的安全分區(qū)情況，設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)產(chǎn)生在一區(qū)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全要求，只有三區(qū)才可以與外界通過加密的方式產(chǎn)生數(shù)據(jù)交互。

　　因此，生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)要通過一個(gè)符合網(wǎng)絡(luò)安全要求的系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)的三區(qū)，才能實(shí)現(xiàn)從風(fēng)電場到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的數(shù)據(jù)接入。

　　主要需求

　　數(shù)據(jù)獲取：

　　從多種設(shè)備獲取生產(chǎn)運(yùn)行過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，其中最主要的是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)；

　　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā):

　　數(shù)據(jù)通過一區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)到二區(qū)，再從二區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)到三區(qū)；

　　數(shù)據(jù)緩存：

　　解決網(wǎng)絡(luò)中斷造成的數(shù)據(jù)丟失。

　　難點(diǎn)和痛點(diǎn)

　　數(shù)據(jù)獲取環(huán)節(jié)，風(fēng)電機(jī)組所用數(shù)據(jù)系統(tǒng)的非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，以及風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的測點(diǎn)信息。

　　對于從事軟件、通訊或者互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的工程師而言，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)加密以及數(shù)據(jù)緩存都是他們所擅長的事情。

　　但數(shù)據(jù)在獲取環(huán)節(jié)，會涉及到風(fēng)電領(lǐng)域內(nèi)非?，嵥榈募?xì)節(jié)，尤其是測點(diǎn)信息。同時(shí)，由于風(fēng)電主控系統(tǒng)采用的私有協(xié)議，文檔和公開信息都不完善，對接不同主控設(shè)備的私有協(xié)議也會耗費(fèi)比較多的試錯(cuò)成本。

　　我們提供的解決方案

　　風(fēng)電場專用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)是我們針對這種情況提供的解決方案。網(wǎng)關(guān)通過兩個(gè)方面的工作解決了數(shù)據(jù)獲取環(huán)節(jié)的問題。

　　協(xié)議轉(zhuǎn)換

　　對接主流風(fēng)電主控系統(tǒng)的通訊協(xié)議，同時(shí)把數(shù)據(jù)匯總后轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)議，包括 Modbus-TCP 和 OPC UA 等主流的通訊協(xié)議。

　　測點(diǎn)信息標(biāo)準(zhǔn)化

　　針對國內(nèi)的主流風(fēng)電機(jī)型，結(jié)合風(fēng)電領(lǐng)域知識，完成不同機(jī)型的點(diǎn)表配置。

　　應(yīng)用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　說明：

　　在以上應(yīng)用拓?fù)渲?，藍(lán)色框內(nèi)是我們解決方案提供的功能。紫色框圖里的模塊是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的組成部分。

　　其中部署在一區(qū)的轉(zhuǎn)發(fā)和緩存接口通過標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議和實(shí)時(shí)網(wǎng)關(guān)對接，目前支持的協(xié)議包括 Modbus TCP 和 OPC UA。

　　產(chǎn)品組成和產(chǎn)品交付清單

　　特別說明：

　　表格里的第 4 項(xiàng)，非必選項(xiàng)目，單獨(dú)報(bào)價(jià)。場級智能模塊部署在一區(qū)，實(shí)時(shí)性更好，計(jì)算效果更好，是我們目前經(jīng)過驗(yàn)證的幾個(gè)智能模塊，能夠?yàn)轱L(fēng)電運(yùn)行帶來實(shí)際收益。也可以認(rèn)為這部分是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算的一部分。

　　對于數(shù)據(jù)接入，大多數(shù)整機(jī)廠家都在 SCADA 提供了對外發(fā)布數(shù)據(jù)的接口。但通常情況下，這些數(shù)據(jù)的測點(diǎn)數(shù)量是有限的，對于深度的分析和應(yīng)用往往不能滿足。在有些情況下，該接口的穩(wěn)定性也存在問題。

　　產(chǎn)品優(yōu)勢

　　經(jīng)過了實(shí)際應(yīng)用的驗(yàn)證，在場級實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中穩(wěn)定運(yùn)行；

　　基于通過電力安全認(rèn)證的國產(chǎn) Linux 操作系統(tǒng)，符合電力安全要求；

　　運(yùn)行穩(wěn)定，可用性好，保證數(shù)據(jù)傳輸可靠安全；

　　能夠適配主流的風(fēng)電主控系統(tǒng)協(xié)議和風(fēng)力發(fā)電機(jī)型；

　　針對風(fēng)電場特定的應(yīng)用場景開發(fā)，滿足風(fēng)電場特有的需求，比如場級能量控制，一次調(diào)頻等。

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