分布式電源小水電調控系統遠程一鍵啟動發電系統設計研究

摘 要：針對磐安縣供電公司無法實時掌控所屬小水電廠的現狀，對現有分布式電源小水電調控系統遠程一鍵啟動發電系統進行設計，并實現遠程開機、關機功能，以滿足水電站及時開機頂峰運行的需求。

關鍵詞：供電系統;分布式;水電廠;遠程調控;設計

中圖分類號：TV737" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）04-0020-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.04.004

0" " 引言

近年來，隨著分布式新能源電站的大力發展，大量小型光伏及水利發電站并入電網運行，新能源電站的大量并網給地區電網調度、負荷預測、供用電計劃的制定等方面帶來了新的挑戰[1]。

根據國網公司2016年出臺的相關文件，為了提高電網調度水平，更好地提升新能源電站及小水電站的管理水平，須對新能源電站的電量信息進行采集并接入地區電網調度系統，以實現小水電和分布式光伏等新能源電廠的調度數據單的全采集、全覆蓋[2]。

根據浙江省電力公司《全社會電力電量采集專題討論會紀要》（浙電會紀字〔2017〕181號）、《關于進一步加強可再生能源發電調度管理的通知》（浙電調〔2017〕5號）要求，浙江省電網10 kV及以上并網電廠必須實現電力電量全采集、全覆蓋[3]。

根據浙江省電力公司調度要求，2018年底磐安縣供電公司搭建了水新能源安全接入區，采用VPN有線方式，目前已接入38座10 kV并網的水電站，采集服務器使用104規約采集小水電數據，經過反向隔離裝置發送E文件至轉發服務器，使用101規約上送遙信遙測數據至OPEN3000，較好地提高了管理效率，改善了系統的安全性和穩定性[4]。

然而，磐安縣電力公司調控系統只實現了對分布式電源小水電數據的管理，掌握實時遙信遙測數據，對小水電廠并不具備可控能力，影響了系統安全穩定運行。因此，對現有分布式電源小水電調控系統進行改造，對保障小水電廠的安全穩定運行有著重要價值。

本文以磐安縣金牛水電站為例，對該水電廠進行遠程一鍵啟動發電系統的開發與設計，滿足該水電站及時開機頂峰運行的需求。

1" " 磐安縣供電公司水新能源安全接入區概況

磐安縣供電公司水新能源安全接入區搭建于2019年，負責縣域內各水電站的數據采集和傳輸，具備兩遙數據上送功能。有縱向加密裝置一臺、反向隔離裝置一臺、采集服務器一臺、轉發服務器一臺。這個是主站平臺，用于跟電站做數據交互，采集電站數據。

該安全接入區共分為縣調Ⅰ區、縣調安全接入區和分布式電源小水電三級。其中兩遙數據和電量數據通過485協議經采集終端在縱向加密后連接VPN網絡，并傳輸至縣調安全接入區?？v向加密裝置通過VPN專網連接主站縱向加密裝置，新能源采集服務器部署在主站縱向加密裝置后端，加密隧道是數據傳輸的唯一途徑，避免了VPN網絡中明文數據信息傳輸，任何未經開啟的訪問策略連接都無法訪問數采服務器。采集服務器負責存儲電站上送的實時遙測遙信數據，將實時數據轉換成E文件，反向隔離文件傳輸工具檢測到有新的E文件立即上送轉發服務器。在縣調安全接入區中，電力數據通過104規約接入磐安縣調安全接入區采集服務器，生成的E文件經反向隔離裝置送至轉發服務器，轉發服務器串口使用101規約上送數據至縣調Ⅰ區的OPEN3000。系統結構如圖1所示。

目前，安全接入區只部署了反向隔離裝置，只支持數據由外網到內網單向向北傳輸，只能實現兩遙數據上送OPEN3000，無法實現由內網向外網下達遙控遙調指令。因此，對其進行技術改造，使其能滿足安全接入區由內到外的遙控遙調指令向南傳輸功能。

2" " 總體設計方案

2.1" " 總體設計

分析當前已建設的分布式能源廠站VPN安全接入調控系統的縣調安全接入區功能模塊，通過新增硬件、升級安全接入區軟件功能、升級電站側終端設備，實現OPEN3000下發金牛水電站并網開關合閘遙控指令，水電站側智能采集終端根據接收的遙控指令與水電站自動化系統做信息交互，讓水電站啟動開機或關機[5]。升級后金牛水電站一鍵啟動系統結構如圖2所示。

2.2" " 設計內容

2.2.1" " 安全接入區硬件

新增正向隔離一臺，用于實現OPEN3000主站數據報文由內網到外網傳輸，遙控指令下達小水電站現場端。

2.2.2" " 安全接入區

1）操作系統。

采集服務器、轉發服務器由現有的Ubuntu 18.04更換為凝思安全操作系統V6.0.80。該系統具有獨立自主的知識產權，具有較高的安全性和可控性，能使電力系統具備更高的安全性和穩定性。

2）應用軟件。

安全接入區現有功能不支持遙控遙調指令解析和轉發，需配置轉發服務器和采集服務器。新增101規約遙控指令解析功能，將OPEN3000下發的遙控指令轉成E文件供正向隔離傳輸軟件發送至采集服務器。此外，還要新增遙控E文件解析功能，從正向隔離接收到的E文件轉換成104報文下發給對應廠站。

2.2.3" " 水電站側

作為一鍵啟動發電系統最終的執行者，金牛水電站每臺發電機組均安裝了WPET8000綜合一體化裝置，支持通過指令實現發電機組開機/停機功能。實現該功能需對現場采集終端進行改造升級，并與WPET8000綜合一體化裝置進行數據信息交互[6]。

1）智能終端。

每臺發電機組新增遠方/就地信號點的信息采集，用于判斷是否執行一鍵啟動/停止操作。擴展485通信與WPET8000綜合一體化裝置連接，作為與電站自動化發電系統數據信息交互的硬件接口。終端程序新增104遙控指令解析功能，支持104規約遙控指令轉換為Modubs-RTU指令與WPET8000綜合一體化裝置交互開機/停機指令。

2）電站自動化發電系統。

WPET8000綜合一體化裝置支持Modubs-RTU通信協議，采用485通信口與智能終端連接，根據接收的指令支持發電機啟動/停止的一系列自動化開機/停機動作。

2.3" " 一鍵啟動功能實現

2.3.1" " 金牛水電站現場環境

三臺發電機組已通過安裝的測控單元實現遙測、遙信數據的采集，通信地址1（#1G）、2（#2G）、3（#3G）、4（主變）;三臺發電機組安裝了WPET8000智能一體化裝置，具備遙信、遙測、控制（開機/停機）功能，通信地址5（#1G）、6（#2G）、7（#3G）。

智能終端遙信點號：

[YX]

;#1G斷路器狀態

0=2100101，yx1，0

;#2G斷路器狀態

1=2100103，yx1，0

;#3G斷路器狀態

2=2100105，yx1，0

;#主變斷路器狀態

3=2100107，yx1，0

;#1G就地/遠方信號

4=2100109，yx1，0

;#2G就地/遠方信號

5=2100110，yx1，0

;#3G就地/遠方信號

6=2100111，yx1，0

終端遙控點號：

[YK]

;#1G遙控

0=2100100，yk，0

;#2G遙控

1=2100100，yk，0

;#3G遙控

2=2100100，yk，0

2.3.2" " 功能實現

當智能終端收到主站的控制命令，從測控單元（Addr=1/2/3）讀取兩個遙信點號值作為可執行合閘指令的判斷依據：

1）就地/遠方信號。值0表示當前為就地狀態，不接受遠方控制命令;值1表示當前為遠方狀態，可接受遠方控制命令。

2）斷路器狀態。值0表示發電機斷路器為分閘狀態，未發電;值1表示發電機斷路器為合閘狀態，已發電。

2.3.2.1" " 開機功能實現

收到預置合閘命令，當就地/遠方信號=1、斷路器狀態=0，回復主站預置合閘命令成功，待主站下發合閘命令后，向對應WPET8000（Addr=5/6/7）發送如下指令：

開機指令：addr 03 0F 01 01 55 CRCH CRCL

間隔2 s

回收指令：addr 03 0F 01 00 00 CRCH CRCL

回復主站執行合閘命令成功。

2.3.2.2" " 停機功能實現

收到預置分閘命令，當就地/遠方信號=1、斷路器狀態=1，回復主站預置分閘命令成功，待主站下發分閘命令后，向對應WPET8000（Addr=5/6/7）發送如下指令：

停機指令：addr 03 0F 01 01 AA CRCH CRCL

間隔2 s

回收指令：addr 03 0F 01 00 00 CRCH CRCL

回復主站執行分閘命令成功。

2.4" " 應用舉例

智能終端收到YK點號0預置合閘命令，表示對#1G一鍵開機，當#1G斷路器狀態（遙信點號0）值=

0、就地/遠方信號（遙信點號4）值=1，向#1G的WPET8000（Addr=5）發送開機指令：

開機指令：05 03 0F 01 01 55 CRCH CRCL

間隔2 s

回收指令：05 03 0F 01 00 00 CRCH CRCL

此時，實現預期的開機功能。

3" " 結束語

綜上所述，利用已搭建的水新能源安全接入平臺實現調控系統下行一鍵操作啟動小水電遠程發電控制功能開發，可以適應當前用電形式，滿足水電站及時開機頂峰運行的需求。另外，充分挖掘小水電的可調節彈性資源，作為儲能參與電網調峰，能夠提升區域電網的彈性水平。

[參考文獻]

[1] 電力監控系統安全防護規定：中華人民共和國國家發展和改革委員會令第14號[A].2014.

[2] 國家能源局關于印發電力監控系統安全防護總體方案等安全防護方案和評估規范的通知：國能安全〔2015〕36號[A].

[3] 金晨.電力自動化系統中電量采集和計量的運用[J].中文科技期刊數據庫（引文版）工程技術，2022（5）：278-281.

[4] 鄧春榮.電力調度數據網跨域VPN組網原理淺析[J].山東電力高等?？茖W校學報，2022，25（2）：20-24.

[5] 卓四明，邵燦輝.新一代大壩智能數據采集終端的設計與實現[J].水利信息化，2023（3）：62-65.

[6] 傅金，龍俊，王豹.WPET8000低壓機組化綜合控制系統在三河閘水電站的應用[J].水能經濟，2017（7）：19.

收稿日期：2023-10-23

作者簡介：王銀法（1981—），男，浙江杭州人，電氣工程師，研究方向：調度自動化、網絡安全防護。