肖異，劉超，馬怡晴，魏來，張勇，王文怡，劉宣宣，周欣宇，朱璧君

（中國電力工程顧問集團中南電力設(shè)計院有限公司， 武漢 430071）

0 引言

隨著世界各國對能源與環(huán)境的重視程度不斷提高，推動能源轉(zhuǎn)型、加快新能源建設(shè)已成為普遍共識［1-4］。我國提出2030年碳達峰和2060年碳中和“雙碳目標”，將極大推動可再生能源開發(fā)力度。相比陸上風電，海上風電具有年發(fā)電小時數(shù)高、風力資源穩(wěn)定等優(yōu)點，是較為優(yōu)質(zhì)的可再生能源［5］。我國經(jīng)過近十年來大力發(fā)展，近海風電已趨近飽和，考慮到交流海纜的傳輸距離限制，以柔性直流送出技術(shù)為特征的中遠海風電開發(fā)成為風電產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展新的增長點。中遠海風電通過柔性直流輸電方式并網(wǎng)，海上風電柔性直流送出系統(tǒng)集海上風電場、海上升壓站、海上換流站、陸上換流站、交流海纜、直流海纜于一體，由于海上場站地理分布廣闊，且海上環(huán)境惡劣，海上場站的運行巡檢工作十分困難。同時，海上風電柔性直流送出系統(tǒng)調(diào)度管理對象眾多，投資主體不同，關(guān)系復雜，增加了調(diào)度管理的難度［6-11］。

歐洲包括HelWin1、HelWin2和BorWin在內(nèi)的海上風電柔性直流送出工程都已竣工投運，國外類似工程依據(jù)承包廠家的不同采用局部集中的監(jiān)控模式［12-15］。我國首個海上風電柔性直流送出示范工程三峽如東海上風電柔性直流示范項目已于2021年12月成功投運，如東工程采用一體化監(jiān)控方式，將海上風場、海上升壓站、柔性直流換流站、交直流海纜進行集中監(jiān)控。

海上風電場/海上升壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)與海上換流站/陸上換流站計算機監(jiān)控系統(tǒng)分別針對常規(guī)交流發(fā)輸變電系統(tǒng)和柔性直流輸電系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)所采用的技術(shù)路線、硬件平臺、軟件結(jié)構(gòu)等均存在較大的差異或技術(shù)壁壘，在目前現(xiàn)狀條件下，需要運行人員在不同的監(jiān)控平臺下分別對兩套系統(tǒng)進行獨立運維；同時各個不同子系統(tǒng)之間互相孤立，形成信息孤島，系統(tǒng)的信息融合度不夠，缺乏對各系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行挖掘整合的手段，增加了運維工作量，降低了運維效率。本文以實現(xiàn)海上場站、陸上換流站、交/直流海纜統(tǒng)一調(diào)度和集中監(jiān)控為目標，首次提出了海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案，應(yīng)用一體化監(jiān)控技術(shù)實現(xiàn)了對海上風電柔性直流送出系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度管理協(xié)同運行維護，打破因投資主體不同而帶來的管理壁壘，實現(xiàn)了電網(wǎng)側(cè)和新能源發(fā)電側(cè)的互聯(lián)互通、信息共享，強化了對海上風電柔性直流送出系統(tǒng)各環(huán)節(jié)安全生產(chǎn)的實時監(jiān)管和專業(yè)化指導，為無人值守提供技術(shù)基礎(chǔ)，為海上風電柔性直流送出系統(tǒng)一體化控制能力提出新方法、開拓新思路，實現(xiàn)在一個工作地點遠程管理整個風電項目的功能，提高安全運行管理水平，進一步推進集約化管理，對后續(xù)類似工程具有指導意義。

1 海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)及設(shè)備配置

海上風電柔性直流送出系統(tǒng)通常匯集兩片以上的風電場風力資源，這些風電場由于投資主體不同，可能分屬于不同的業(yè)主單位，柔性直流輸電系統(tǒng)的業(yè)主單位和遠海風電場的業(yè)主也可能不同。若各業(yè)主單位采用不具友好兼容特性的局部集中監(jiān)控模式，海上風電柔性直流送出系統(tǒng)調(diào)度及運維管理模式將較為復雜，不便于系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)運維。針對該問題，本文提出了一體化監(jiān)控系統(tǒng)方案，以運維模式優(yōu)化為目標，首次將海上風電柔性直流送出系統(tǒng)（海上風電場、海上升壓站、海上換流站、陸上換流站）作為整體調(diào)度對象設(shè)計集控系統(tǒng)，并從工程經(jīng)濟性角度，提出了海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)和陸上換流站監(jiān)控系統(tǒng)同站址建設(shè)的工程建設(shè)模式。

該一體化監(jiān)控系統(tǒng)由柔性直流控制保護系統(tǒng)［12］、升壓站監(jiān)控、風功率預測、風機監(jiān)控、故障錄波、保護及故障信息管理、電能量計量、設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測、視頻及環(huán)境監(jiān)控、海纜監(jiān)測等多個子系統(tǒng)共同組成，其總體架構(gòu)如圖1所示。

1.1 海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)

海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)備由系統(tǒng)服務(wù)器、前置服務(wù)器、監(jiān)控Ⅰ區(qū)工作站、同步相量測量系統(tǒng)主機、監(jiān)控Ⅱ區(qū)工作站、綜合應(yīng)用服務(wù)器（兼前置服務(wù)器）、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、電能量處理器、智能運維服務(wù)器、WEB服務(wù)器、智能運維工作站、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機、一體化接口裝置（換流站部分、海上升壓站部分）、核心以太網(wǎng)交換機、二次安防等設(shè)備組成。

海上風電場、海上升壓站、柔性直流換流站控保信息、輔控信息根據(jù)各自系統(tǒng)安全分區(qū)分別通過站內(nèi)光纜接入一體化監(jiān)控系統(tǒng)各安全區(qū)。同時，一體化監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一將各個區(qū)域調(diào)度所需信息匯集后接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備傳送至各相關(guān)調(diào)度端。廠站端可在一體化監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)全區(qū)域的運維管理，也可分別在各區(qū)域子系統(tǒng)實現(xiàn)各自區(qū)域的運維管控。一體化監(jiān)控系統(tǒng)采用雙局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)（圖1中僅示意單網(wǎng)），構(gòu)成分層分布式的開放系統(tǒng)，其各區(qū)按功能分別組網(wǎng)，可分為生產(chǎn)控制區(qū)、生產(chǎn)非控制區(qū)、管理信息區(qū)。各安全分區(qū)內(nèi)部使用獨立的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，安全分區(qū)之間橫向隔離，生產(chǎn)控制大區(qū)與電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)之間、管理信息大區(qū)與電力企業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)置縱向加密認證裝置。

圖1 海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.1 Architecture diagram of integrated monitoring system for VSC-HVDC transmission of offshore wind power

1.1.1 生產(chǎn)控制區(qū)（安全區(qū)Ⅰ）

一體化監(jiān)控系統(tǒng)Ⅰ區(qū)系統(tǒng)從陸上換流站控制部分和升壓站控制部分的一體化接口裝置上接收和處理Ⅰ區(qū)實時信息，換流站和升壓站上送的遙測、遙信、事件等信息直接送達監(jiān)控系統(tǒng)的前置系統(tǒng)，并通過Ⅰ區(qū)通信網(wǎng)關(guān)機將風電場及換流站調(diào)度所需信息接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)Ⅰ區(qū)交換機發(fā)送至相關(guān)調(diào)度端運行人員，通過監(jiān)控中心工作站對換流站和升壓站進行操作，遙控操作命令也通過監(jiān)控系統(tǒng)前置網(wǎng)絡(luò)下發(fā)至換流站和升壓站執(zhí)行。

1.1.2 生產(chǎn)非控制區(qū)（安全區(qū)Ⅱ）

根據(jù)二次安防相應(yīng)規(guī)定，故障錄波系統(tǒng)、在線監(jiān)測系統(tǒng)、保信子站、智能輔控系統(tǒng)、電能計量系統(tǒng)屬于安全區(qū)Ⅱ。換流站內(nèi)和海上升壓站的故障錄波系統(tǒng)、在線監(jiān)測系統(tǒng)、智能輔控系統(tǒng)、閥廳紅外測溫系統(tǒng)均僅在陸上換流站內(nèi)設(shè)置系統(tǒng)主機，在陸上換流站、海上換流站、海上升壓站分別設(shè)置相應(yīng)系統(tǒng)的采集裝置，各子系統(tǒng)采集裝置采集信息后通過海纜光纖專線傳至子系統(tǒng)主機。匯集后的換流站及海上風場相關(guān)信息，通過Ⅱ區(qū)通信網(wǎng)關(guān)機將調(diào)度所需信息發(fā)送至相關(guān)調(diào)度端；并將日常運維所需信息通過正向隔離裝置傳送至管理信息區(qū)智能運維服務(wù)器。

1.1.3 管理信息區(qū)

監(jiān)控中心管理信息區(qū)由智能運維服務(wù)器、智能運維工作站和WEB服務(wù)器及組網(wǎng)交換機組成，其中智能運維服務(wù)器用于從監(jiān)控網(wǎng)中調(diào)取實時數(shù)據(jù)信息以及接收換流站、升壓站和海上風機側(cè)視頻監(jiān)控圖像信息［16-19］，智能運維工作站提供人機接口給工作人員實現(xiàn)就地運維，WEB服務(wù)器用于實現(xiàn)信息展示交互與發(fā)布功能。

1.2 柔性直流換流站

陸上換流站設(shè)置有工程師工作站、陸上換流站控制保護系統(tǒng)設(shè)備（含閥控、閥冷、輔助）、交直流電源系統(tǒng)、電度表、在線監(jiān)測系統(tǒng)［20-22］、故障錄波系統(tǒng)、保信子站采集裝置、智能輔助控制系統(tǒng)、閥廳紅外測溫系統(tǒng)、海纜監(jiān)測系統(tǒng)［23］、視頻監(jiān)視系統(tǒng)。

海上換流站設(shè)置有海上換流站控制保護系統(tǒng)設(shè)備（含閥控、閥冷、輔助）、交直流電源系統(tǒng)、電度表及電能匯集裝置、在線監(jiān)測采集裝置、故障錄波裝置、保信子站采集裝置、智能輔助控制系統(tǒng)采集裝置、閥廳紅外測溫系統(tǒng)前端設(shè)備、視頻監(jiān)視前端設(shè)備。各類二次系統(tǒng)的采集裝置和前端設(shè)備均納入陸上換流站的對應(yīng)二次系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮。

1.3 海上升壓站

在陸上換流站設(shè)置海上升壓站對應(yīng)的各二次系統(tǒng)的設(shè)備，包含工程師工作站、風機監(jiān)控系統(tǒng)、AGC系統(tǒng)、升壓站綜合自動化系統(tǒng)、風功率預測系統(tǒng)、故障錄波系統(tǒng)、在線監(jiān)測系統(tǒng)、智能輔助控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)視主機、視頻監(jiān)視主機及前端設(shè)備。

海上風電場升壓站內(nèi)設(shè)置有便攜工作站、風機監(jiān)控系統(tǒng)、交直流電源系統(tǒng)、同步相量采集裝置、風功率預測采集、電度表及電能匯集裝置、在線監(jiān)測采集裝置、故障錄波裝置、保信子站采集裝置、智能輔助控制系統(tǒng)采集裝置、視頻監(jiān)視主機及前端設(shè)備。

1.4 中間傳輸鏈路層

中間傳輸鏈路層分別通過海底光電復合纜，設(shè)置兩對SDH光端機，用于海上升壓站至海上換流站、海上換流站至陸上換流站之間的信息傳輸。海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度中心之間，通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)進行傳輸。

2 海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)功能要求

一體化監(jiān)控系統(tǒng)由統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺和基于該平臺一體化設(shè)計開發(fā)的集中監(jiān)控應(yīng)用組成，滿足升壓站、風電場、柔性直流站等新能源應(yīng)用領(lǐng)域的一體化集控需求［24-25］。系統(tǒng)以實現(xiàn)數(shù)字化、自動化、智能化為目標，實現(xiàn)對所轄海上風電場、海上升壓站、海上換流站和陸上換流站數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集和集中監(jiān)視，方便運行人員及時掌握各電站的現(xiàn)場情況、運行數(shù)據(jù)，加強海上風電場、海上升壓站和柔性直流換流站安全生產(chǎn)的實時監(jiān)管和專業(yè)化指導，能夠?qū)崿F(xiàn)各子站設(shè)備的遠程遙控和各系統(tǒng)運行狀態(tài)的遠程監(jiān)視。一體化監(jiān)控系統(tǒng)主要涵蓋了實時監(jiān)視與控制、輔助監(jiān)控及預警、生產(chǎn)運行管理及應(yīng)用三大類應(yīng)用功能，如圖2所示。

圖2 海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用功能結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Application function structure diagram of integrated monitoring system for VSC-HVDC transmission of offshore wind power

2.1 實時監(jiān)視與控制類

遠程實時監(jiān)視應(yīng)用實現(xiàn)對海上風電場、升壓站和換流站設(shè)備運行和電力生產(chǎn)情況的集中遠程監(jiān)視、控制。

2.1.1 數(shù)據(jù)采集處理功能

海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)類型包括模擬量、開關(guān)量。模擬量包括風速、風向、光照、溫度以及電壓、電流、有功及無功功率、閥冷系統(tǒng)測量等電氣模擬量和非電氣模擬量；開關(guān)量包括事故總信號、斷路器及隔離開關(guān)的位置信號、設(shè)備狀態(tài)信號、柔性直流系統(tǒng)的狀態(tài)/運行方式/控制方式、閥冷系統(tǒng)的狀態(tài)信號等；重要繼電保護動作信號和各類故障信號。

2.1.2 控制調(diào)節(jié)功能

一體化監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對海上風電場、海上升壓站、柔性直流換流站內(nèi)開關(guān)、刀閘開合，改變變壓器的分接頭位置，投切無功補償裝置，直流運行方式和控制方式的轉(zhuǎn)換，直流功率調(diào)節(jié)等控制調(diào)節(jié)功能。操作控制權(quán)正常情況下設(shè)置在一體化監(jiān)控系統(tǒng)，特殊情況下可切換至廠站層，操作控制權(quán)限控制點設(shè)在風電場。所有控制功能具有嚴格的分級操作原則和閉鎖邏輯：就地、間隔層、站控層、集中監(jiān)控層，控制權(quán)限可實現(xiàn)分級保護。對各點的控制內(nèi)容如下：

1）海上風電場控制；

2）海上升壓站控制；

3）柔性直流換流站控制。

2.1.3 防誤閉鎖

海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)提供系統(tǒng)級一體五防功能，每次遙控操作均需檢測與所操作對象有關(guān)聯(lián)的設(shè)備，保證控制操作的安全。在一體化監(jiān)控系統(tǒng)進行的操作進行防誤閉鎖判斷。系統(tǒng)集成一體化的站控層防誤閉鎖功能，能對運行人員的電氣設(shè)備操作步驟進行控制、判斷和分析，以確定該操作是否合法、合理、安全和正確。

2.1.4 功率控制監(jiān)視

海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)可以接收各廠站上傳的子站AGC系統(tǒng)數(shù)據(jù)，包括各廠站AGC調(diào)度指令、全站可增/減發(fā)有功量、全站可增/減發(fā)無功量、全站增/減有功閉鎖、全站增/減無功閉鎖、子站AGC運行狀態(tài)等信息，由一體化監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)AGC相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲、集中查詢、展示。

2.2 輔助監(jiān)控及預警類

輔助監(jiān)控及預警應(yīng)用實現(xiàn)各廠站輔助設(shè)備數(shù)據(jù)采集，如風電場功率預測、升壓站在線監(jiān)測、換流站在線監(jiān)測、海纜監(jiān)測等輔控系統(tǒng)，實現(xiàn)對各輔控系統(tǒng)進行的統(tǒng)一監(jiān)視及預警。

2.2.1 風功率預測

受各種不確定因素的影響，中長期尺度的風功率預測應(yīng)用場景相對較少，因此海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)風功率預測主要實現(xiàn)超短期預測和短期預測，接入各海上風電場功率預測的信息，實現(xiàn)功率預測的統(tǒng)一管理：數(shù)據(jù)接入、誤差統(tǒng)計、查詢統(tǒng)計、數(shù)據(jù)存儲。

2.2.2 保信及錄波

保護及故障信息管理功能具備信息采集、數(shù)據(jù)處理及存儲，具備系統(tǒng)信息的故障波形分析、保護裝置運行管理、定值管理等應(yīng)用功能。

2.2.3 智能化運維

海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)智能化運維主要實現(xiàn)對海上風電場、海上升壓站、柔性直流換流站、交直流海纜等主要電氣設(shè)備的設(shè)備在線監(jiān)測，以及對關(guān)鍵設(shè)備安裝地點以及周圍環(huán)境進行全天候的監(jiān)測和圖像監(jiān)視。利用智能視頻技術(shù)提升海上風電柔性直流送出系統(tǒng)各場站的無人值守水平和智能監(jiān)督管理水平，以滿足電力安全生產(chǎn)的要求，以及場站安全警衛(wèi)的要求。

2.3 生產(chǎn)運行管理及應(yīng)用類

一體化監(jiān)控系統(tǒng)的生產(chǎn)管理類應(yīng)用是實現(xiàn)海上風電柔性直流送出系統(tǒng)調(diào)度規(guī)范化、流程化和一體化管理的技術(shù)保障。生產(chǎn)管理類應(yīng)用主要包括生產(chǎn)運行、專業(yè)管理、信息展示與發(fā)布、風機關(guān)鍵績效指標、網(wǎng)頁發(fā)布等應(yīng)用。

2.3.1 生產(chǎn)運行

生產(chǎn)運行應(yīng)用主要包括：設(shè)備運行管理、設(shè)備檢修管理、運行值班管理3類功能模塊。

2.3.2 專業(yè)管理

專業(yè)管理應(yīng)用包含專業(yè)管理報表、文件/規(guī)定/標準/規(guī)程/規(guī)范管理、知識管理3個功能模塊。

2.3.3 信息展示與發(fā)布

信息展示與發(fā)布應(yīng)用實現(xiàn)系統(tǒng)運行信息、生產(chǎn)統(tǒng)計信息、分析統(tǒng)計報表、文檔資料等信息的展示和發(fā)布；提供各應(yīng)用的操作界面及多維動態(tài)信息展示、資料搜索管理、分布式查詢、信息發(fā)布管理工具等展示手段和展示工具。

2.3.4 風機關(guān)鍵績效指標

風機關(guān)鍵績效指標著重于將遠程實時監(jiān)視數(shù)據(jù)與風機各個部件相關(guān)聯(lián)，重點研究采集的各類數(shù)據(jù)中兩兩之間的關(guān)系，在目前的實際應(yīng)用當中，常見的關(guān)鍵績效指標主要有：風機功率曲線、葉片變槳傾角。

2.3.5 網(wǎng)頁發(fā)布

一體化監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控畫面支持B/S方式進行發(fā)布，可在客戶終端進行顯示，用戶通過網(wǎng)頁瀏覽看到的數(shù)據(jù)都是實時的，用于電站運維人員瀏覽、操作及生產(chǎn)管理使用。

3 海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)通信方式研究

可靠的通信系統(tǒng)是海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定工作的關(guān)鍵。對于海上風電經(jīng)柔性直流送出這種全新的工程模式，需要在梳理各通信對象交互需求的前提下，研究各通信對象間的通信通道組織關(guān)系，并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備研制水平，研究適用于各通信通道的通信規(guī)約。

3.1 通信通道組織關(guān)系研究

海上風電柔性直流送出系統(tǒng)信號交互對象可以分為海上風電場、海上升壓站、海上換流站、陸上換流站、一體化監(jiān)控系統(tǒng)等。按照通信對象的位置分布，物理通信通道只在風電場與升壓站、升壓站與海上換流站、海上換流站與陸上換流站、陸上換流站與一體化監(jiān)控系統(tǒng)。各類業(yè)務(wù)通信物理通道如表1所示。

表1 各類業(yè)務(wù)通信物理通道Tab.1 Physical communication channel of various bussiness

3.2 通信規(guī)約

海上風電柔性直流送出工程中多數(shù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)均可通過統(tǒng)一的通信協(xié)議傳輸信息，基于現(xiàn)有技術(shù)水平，風電場中風電監(jiān)控數(shù)據(jù)可采用IEC 60870-5-104［26］規(guī)約，各站點監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)可采用IEC 60870-5-104［26］規(guī)約，同步相量數(shù)據(jù)可采 用IEC60044-8 FT3［27］規(guī)約，控制保護系統(tǒng)信息可采用IEC60870-5-103［28］規(guī)約，故障錄波信息可采用IEC61850［29］或者 IEC 60870-5-103［28］規(guī)約，電能采集系統(tǒng)信息可采用IEC 60870-5-102［30］規(guī)約，風功率預測數(shù)據(jù)可采用SFTP協(xié)議、視頻監(jiān)控系統(tǒng)信息可采用SIP協(xié)議。

輔助系統(tǒng)及在線監(jiān)測各個子系統(tǒng)多為分散獨立運行、廠家眾多，沒有形成監(jiān)測信息統(tǒng)一的傳輸規(guī)范。根據(jù)場站現(xiàn)有輔助運行設(shè)備的功能和通訊接口調(diào)研情況，各子系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)采集多采用Modbus通訊協(xié)議，為實現(xiàn)通訊接口規(guī)范和規(guī)約的統(tǒng)一，建議采用IEC 61850協(xié)議進行統(tǒng)一系統(tǒng)建模。

4 海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)安全分區(qū)

根據(jù)電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護相關(guān)規(guī)定，海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)分為生產(chǎn)控制區(qū)、生產(chǎn)非控制區(qū)、管理信息區(qū)。

1）生產(chǎn)控制區(qū)：安全區(qū)Ⅰ包括柔性直流控制保護系統(tǒng)、風機監(jiān)控系統(tǒng)、風電場綜合自動化系統(tǒng)、同步相量測量系統(tǒng)、AGC系統(tǒng)、交直流電源系統(tǒng)。

2）生產(chǎn)非控制區(qū)：安全區(qū)Ⅱ包括故障錄波系統(tǒng)、設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)、保信子站、智能輔助控制系統(tǒng)、閥廳紅外測溫系統(tǒng)、電能計量系統(tǒng)、海纜監(jiān)測系統(tǒng)。

3）管理信息區(qū)：包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智能運維系統(tǒng)。

橫向隔離要求：生產(chǎn)控制區(qū)和生產(chǎn)非控制區(qū)之間由于數(shù)據(jù)交換較多，通信則設(shè)置具有訪問控制功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、防火墻或相當功能的設(shè)施，實現(xiàn)邏輯隔離；生產(chǎn)控制大區(qū)與管理信息區(qū)之間通信，則設(shè)置電力專用橫向單向安全隔離裝置。

縱向安全防護要求：生產(chǎn)控制大區(qū)與電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的縱向連接處設(shè)置雙向縱向加密認證裝置；管理信息區(qū)與電力企業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)置防火墻、VPN和租用專線等方式；同屬于控制區(qū)或非控制區(qū)或管理信息大區(qū)的各系統(tǒng)之間、不同位置的網(wǎng)絡(luò)之間若采用專線通信則設(shè)置一定強度的加密認證措施。

5 運行提質(zhì)增效成效

海上風電柔性直流送出系統(tǒng)通常存在多家投資主體，各家業(yè)主各自為陣配置運行維護人力資源，帶來增加運維成本、運維標準不統(tǒng)一、運維技術(shù)手段不全面、工作接口不清晰等問題，對于海上風電設(shè)備的運維缺乏宏觀的統(tǒng)籌與整體規(guī)劃，增加了調(diào)度管理的難度。運用海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)集中式運維，將多個海上風電場風機及輸變電設(shè)備在同一平臺下統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一管理、操作和調(diào)度，減少了受控海上風電場運行人員名額。此種運維方式有利于技術(shù)人員共享技術(shù)支持，打破了各個不同子系統(tǒng)之間的互相孤立，促進系統(tǒng)信息融合，對各系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行挖掘整合，減少運維工作量和提升降低運維效率。一體化監(jiān)控系統(tǒng)的運用，其對運行的提質(zhì)增效的效果直接體現(xiàn)在運行人員配置方面，如圖3所示。

圖3 運行人員配置變化圖Fig.3 Operation personnet change chart

6 結(jié)語

海上風電柔性直流送出一體化監(jiān)控系統(tǒng)將分散的各類二次子系統(tǒng)信息在一個系統(tǒng)平臺內(nèi)整合，實現(xiàn)對海上風電場、海上升壓站、海上換流站、陸上換流站、交直流海纜的監(jiān)視與控制，并對各類數(shù)據(jù)實施統(tǒng)一管理，將海上風電柔性直流送出系統(tǒng)各遠動信息上送至電網(wǎng)調(diào)度中心，并接受電網(wǎng)調(diào)度的統(tǒng)一調(diào)度指令。該系統(tǒng)為海上風電柔性直流送出系統(tǒng)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理提供了有力的支撐。