2024新能源集控中心储能电站接入技术方案

新能源集控中心储能电站接入技术方案2024.05一、新能源集控中心接入要求实现XX新能源分公司400MWh独立储能场站在集团公司新能源监控与大数据中心的数据汇集。如储能系统、升压站综自系统、箱变、AGC/AVC、功率预测、电能量统计等数据的汇集和采集功能。提供数据源接口扩展功能。通过华银新能源集控中心可提供其他应用系统数据源支撑。接入方案架构图储能场站侧采用源采多发技术方案，场站Ⅰ/Ⅱ区数据通过数据采集装置，经隔离网闸传到场站安全接入区外侧数据转发装置，再从安全接入区外侧运营商专线传输到区域集控中心生产控制大区安全接入区外侧通信服务器。数据采集内容包含场站储能系统、电池组、电池簇、热管理、消防系统、变流器、箱变、升压站系统、AGC/AVC、电能量、保信、故障录波数据等，经过边缘计算、预处理后，通过运营商专线将数据两路转发到区域集控中心。一路数据由场站转发至区域集控中心已有的数据应用服务器，实现集控系统的管理功能和应用功能，如运行集中监视、设备远程控制、告警管理、统计分析以及设备控制等；另一路数据转发至边缘计算采集装置，进而上送至大唐新能源监控与大数据中心，实现监测、告警、分析、工作管理、控制管理和报告管理等功能。源采多发技术方案可以解决因为数据采集链路长造成的数据完整率、及时率、有效率低等数据质量问题。针对系统网络架构图，严格遵守“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的原则。储能场站源采多发数据接入网络拓扑如上图。施工方案要求：（1）边缘计算采集装置，通过开放式协将实时数据经由广域网上送至新能源监控与大数据中心的前置采集服务器集群。（2）新能源监控与大数据中心从中心侧前置采集服务器集群中获取相关数据，用于实现监视、指标分析等高级应用。(3)方案满足于XX新能源电厂储能电站接入集团公司新能源监控与大数据中心要求。二、接入项目方案实现XX新能源分公司400MWh独立储能场站在集团公司新能源监控与大数据中心各应用系统数据采集和汇聚功能。如储能系统、升压站综自系统、箱变、AGC/AVC、功率预测、电能量统计等数据的汇集和采集功能；实现XX新能源分公司400MWh独立储能场站生产数据实时远程集中监视功能。包括PCS、箱变、主变、线路、直流系统、保护控制系统、预测系统、电能计量等设备生产实时状态监测；实现XX新能源分公司400MWh独立储能场站设备远程报警功能。通过已接入的生产实时数据和历史数据，实现报警功能；本项目包括储能监控软件、数据采集软件等相关软件系统，并将数据传输至集团公司新能源监控与大数据中心。系统功能要求储能数据范围实时数据通讯规约要求储能实时数据通讯协议采用104规约。规约标准参考104规约标准。区域集控向边缘计算服务器通过104通讯规约转发数据，做如下要求：（1）采用标准104通讯规约。（2）总召时间约定为10分钟。（3）时间标签：数据传输过程中带标签传输。所有数据上送（遥信、遥测、遥脉）均带时标。规约报文示例如下：带时标的单点遥信6815000000001e（asdu类型）010300010001000001（值，带质量位）ca8b16110a0806（时标）带时标的双点遥信6815000000001f（asdu类型）010300010001000002（值，带质量位）ca8b16110a0806（时标）带时标的短浮点遥测68180000000024（asdu类型）01030001000140000000803f（值）00（质量位）ca8b16110a0806（时标）带时标的遥脉68180000000025（asdu类型）012500010001640000000000（值）00（质量位）ca8b16110a0806（时标）各区域/省级集控监控系统、采集装置，其IP地址、端口号规划，按项目要求统一规划。历史数据采集要求按104通道进行断点续传的历史数据文件生成及数据补全，当通道断开，104子站将变化数据按一定格式存入文件，网络恢复后104主站扫描指定目录，拉取历史数据文件并解析，进行数据补全。采用CSV文本格式，文件的编码格式为UTF8，同一条记录字段之间用英文逗号“,”分割，每条记录间换行符统一使用“\n”，字段的顺序及含义如下表所示。历史数据文件内容字段定义序号字段定义1测点类型0-遥信；1-遥测2信息体地址十进制3值十进制，浮点数精确到小数点后6位4质量码十进制，取值范围0-255，与IEC104规范中QDS定义一致5时标十进制，UTC时间（毫秒）6应用层地址十进制举例：一条记录为“1,16385,110.121134,0,1603351234478,3”，内容解析为 测点类型：遥测 信息体地址：16385 值：110.121134 质量码：0 时标：1603351234478，UTC（毫秒），转换后为2020/10/2215:20:34.478 应用层地址：3通道断开后，子站需将带时标的变化遥信（ASDU30/31），带时标的变化遥测（ASDU34/35/36）和带时标变化遥脉（ASDU37）存入历史数据文件；总召唤/召唤遥脉/读命令的响应数据不写入文件，变化数据写入文件后，不可以再通过实时报文发送。上述文件大小不能超过100MB。储能系统数据储能系统数据采集来源为场站储能监控系统，数据采集点表主要包括系统SOC、系统SOH、系统功率、运行状态等。附录1储能测点-表1储能系统测点给出了详细的测点列表，包括测点描述、单位、数据类型，以便用户理解所需测点的含义，准确提供相应测点信息。变流器数据变流器数据采集来源为场站储能监控系统，数据采集点表主要包括运行状态、有功功率、无功功率、频率、功率因数、电流、电压、充放电电量等。附录1储能测点-表2变流器测点给出了详细的测点列表，包括测点描述、单位、数据类型，以便用户理解所需测点的含义，准确提供相应测点信息。电池组数据电池组数据采集来源为场站储能监控系统，数据采集点表主要包括电池组SOC、电池组SOH、循环次数、容量吞吐量、能量吞吐量、温度、电压等。附录3储能测点-表3电池组测点给出了详细的测点列表，包括测点描述、单位、数据类型，以便用户理解所需测点的含义，准确提供相应测点信息。电池簇数据电池簇数据采集来源为场站储能监控系统，数据采集点表主要包括电池簇SOC、电池簇SOH、循环次数、能量吞吐量、温度、电压等。附录1储能测点-表4电池簇测点给出了详细的测点列表，包括测点描述、单位、数据类型，以便用户理解所需测点的含义，准确提供相应测点信息。热管理系统接入热管理系统采集来源为场站储能监控系统，数据采集点表主要包括热管理机组的运行状态、进/回风温度与压力，进/回水压力与温度等。附录1储能测点-表5热管理系统测点给出了详细的测点列表，包括测点描述、单位、数据类型，以便用户理解所需测点的含义，准确提供相应测点信息。表计系统表计系统包含储能电表、场站关口表、场站站用变电表采集来源为场站储能监控系统及升压站监控系统，数据采集点表主要包括有功功率、无功功率及有功/无功表读数等。附录1储能测点-表6、7、8给出了详细的测点列表，包括测点描述、单位、数据类型，以便用户理解所需测点的含义，准确提供相应测点信息。箱变接入箱变采集来源为场站储能监控系统，数据采集点表主要包括高压侧与低压侧的电压、电流、功率及频率等。附录1储能测点-表9箱变测点给出了详细的测点列表，包括测点描述、单位、数据类型，以便用户理解所需测点的含义，准确提供相应测点信息。消防系统接入消防系统采集来源为场站储能监控系统及消防系统，数据采集点表主要包括喷洒状态、消防告警状态、声光状态、可燃气体浓度、烟雾浓度、温度等。附录1储能测点-表10、11、12给出了详细的测点列表，包括测点描述、单位、数据类型，以便用户理解所需测点的含义，准确提供相应测点信息。电池模组数据电池模组数据采集来源为场站储能监控系统，数据采集点表应包括电池模组电压、电流、温度、SOH、SOC、SOE、功率等。附录1储能测点-表13给出了详细的测点列表，包括测点描述、单位、数据类型，以便用户理解所需测点的含义，准确提供相应测点信息。升压站接入升压站综自系统实时数据通讯协议采用基于TCP/IP的IEC60870-5-104远动规约，历史数据采集基于sftp协议。接入的主要数据对象包括：状态数据（断路器状态、隔离开关状态、变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号、开关机构信号，控制回路信号，保护动作信号，间隔事故总信号等），模拟量数据（各段母线电压、线路电压、电流、功率值、频率、相位等电量和变压器油温，变电站室温等非电量)，以及脉冲数据（脉冲电度表的输出脉冲电量数据等），微机保护数据（线路保护、变压器保护、母线保护、电容器保护等安全自动装置）、故障录波数据等。系统需要转发的数据点和编码要求，参考附录2升压站测点。箱变接入箱变数据采集来源为箱变监控系统，数据采集点表主要包括告警信息、1低压断路器合位、1低压断路器分位、1低压断路器故障、2低压断路器合位、2低压断路器分位、2低压断路器故障、低压室箱变柜门开、高压A相熔断器、高压B相熔断器、高压C相熔断器、高压侧开关合位、高压侧开关分位、高压侧开关故障、高压室箱变柜门开。AGC/AVC子站接入电网调度通过场站端AGC/AVC子站直接调度控制场站有功与无功出力。AGC模块协同控制一套或多套发电机群EMS系统进行有功出力控制；AVC模块协同控制EMS系统和SVG设备进行无功出力控制。采集的数据包含不限于：调度下发出力目标参数、有功无功可调容量、电网电气数据（并网点、集电线、主变高压侧）等。电能量计量系统接入主要采集数据包括但不限于场站关口表等电能量计量装置的状态和测量数据，可自动定时采集和处理。电能量系统厂家应开放IEC104规约形式进行传输。包括测点描述、单位、数据类型、备注，以便用户理解所需测点的含义，准确提供相应测点信息。保信系统数据保信主站系统部署于集控II区，系统通过电力专线与新能源升压站的保信子站进行通信，依据国网103或者南网103通信规范，在线集中展示各个升压站的二次设备的信息及状态。故障录波系统数据故障录波主站系统部署于集控II区，系统通过在站端部署数据采集装置与新能源升压站的故障录波子站进行通信，依据IEC61850/sftp/ftp等通信规范，集中管理集控所辖由变电站的录波装置产生的故障录波文件。针对收集的故障录波文件，录波分析功能无缝地集成在故障录波查询管理系统中，专门进行故障录波分析。工具通过读取COMTRADE格式存放的电力系统故障数据，进行故障分析定位，有利于集控端快速、简便、全面获取故障信息，快速作出事故处理方案，同时为故障定位提供更准确的信息。数据采集系统功能断点续传场站数据采集系统具备30天秒级数据断点续传要求，数据采集补传通道和实时数据传输通道需要分开，历史数据补传不能够影响实时数据传输效率。系统具备断点续传的功能，在实时数据传输中断时，子站将变化数据按规定格式存入文件，网络恢复后，扫描指定目录，拉取历史数据文件并解析，进行数据补全，补充的数据包括：1min、10min时间分辨率的遥测数据，其中1分钟数据原始采样值，10分钟数据为包含平均值、最大值、最小值和标准差的统计数据。时间分辨率到毫秒级的遥信数据。整体基于历史是数据库进行断点续传时应具备一定的目录结构方便拉取查询，比如：场站别名->设备别名->日期名称->按小时压缩的数据文件。历史数据文件名称生成时，对分钟及以上的历史文件、事件、设备状态等支持定时导出，文件名采用如下格式：YYYYMMDD_HHMISS_时间戳.zip，其中HH取值为00-23，时间戳则表示导出数据时的秒数。对秒级数据文件，至少支持续传无连接数据，采用无连接起止时间命名，最长按天压缩，即跨天的无连接记录分别存在两个日期目录，不足一天的无连接记录应当存于当天目录，当天可以有多次无连接记录。每个zip文件的内部文件是CSV文本格式，文件的编码格式应为UTF8，同一条记录字段之间用英文逗号“,”分割，字段的值使用英文引号““””标识，如果值为空，则应用空的引号占位，每条记录间换行符建议统一使用“\n”的形式。系统提供包含资产信息和模型信息的描述文件，文件中包含但不限于测点值、状态、单位等信息。每个站提供一个以厂站别名命名的INF描述文件，推送至文件服务器，供第三方查阅。断点续传功能基于不同的文件补传对象，自动生成不同使用场景的映射文件，存放于数据导出根目录。以便对方系统解析历史数据文件。各个数据文件的格式遵守相应规定要求，举例如下：1sec数据格式：秒级文件应采用CSV格式存储，单个CSV文件应包括单间隔下的所有测点的秒级数据，整体文件格式参考下表所示，文件中point对应列存储“值”，STATUS_+“测点别名”对应列存储“状态值”，occur_time_utc列存储秒级数据时间戳。测点直接以按模型命名（即测点别名最后两个字段）。列名含义occur_time_utc发生时间（UTC）point_1测点1值STATUS_point_1测点1状态point_2测点2值STATUS_point_2测点2状态…………point_n测点n值STATUS_point_n测点n状态1mins数据格式：整体格式参考下表所示，文件中occur_time对应列存储数据当地发生时间，occur_time_utc对应列存储数据utc发生时间，point对应列存储测点信息，每个测点名应占一列。测点名称建议应直接按照测点别名最后两个字段命名。列名含义occur_time发生时间（Local）occur_time_utc发生时间（UTC）point_1测点1point_1测点2…………point_n测点n10mins数据格式：整体格式参考下表所示，文件中前两列occur_time与occur_time_utc对应列存储数据均与1mins数据格式相同，从第三列开始均为测点，电量测点占一列，遥测点占四列，分别为平均值、最大值、最小值、方差，通过后缀avg、max、min、std进行区分。列名含义occur_time发生时间（Local）occur_time_utc发生时间（UTC）APProduction有功发电量RPProduction无功发电量APConsumed有功用电量RPConsumed无功用电量point_1_avg测点1平均值point_1_max测点1最大值point_1_min测点1最小值point_1_std测点2标准差…………point_n_avg测点n平均值point_n_max测点n最大值point_n_min测点n最小值point_n_std测点n标准差数据采集补传通道和实时数据传输通道需要分开，历史数据补传不能够影响实时数据传输效率数据采集系统具备50+行业内常用的规约服务，需基于设备模型针对不同的接入场景支持快速的规约适配及接入，规约管理包括对规约的新增、发布及升级等功能。数据存储存储类型数据采集装置应能够存储如下类别的原始数据：文件数据，秒级数据，风电1分钟遥测采样数据，光伏5分钟遥测采样数据，十分钟遥测统计最大、最小、平均和方差统计数据，所有遥信数据，并能够灵活对每个数据设定存储策略。存储策略针对传输到系统的数据的可获取的响应时间，对数据进行热、温、冷三个级别存储策略。热数据：对于访问响应时间为秒级的数据，使用热数据策略，支持对任何时间段某测点的历史数据查询和趋势图的快速生成场景，任意时间段的绩效指标查询场景。原始“四遥”数据需要按热数据策略存储3个月，应用指标类按热数据管理方式永久存储。温数据：对于访问响应时间为分钟级的数据，使用温数据策略，主要用于支持机组运行数据下载场景，自动通过电子文件形式导出存档。标准化处理后的“四遥”统计数据和停机记录数据等，按温数据策略存储2年；冷数据：对于访问响应时间小时级的数据，使用冷数据策略。平台上所有大于2年的数据，按冷数据策略归档，使用时解压缩恢复到温数据。为满足断网后数据恢复需要，数据采集装置支持对原始采集数据缓存1个月，预处理后的数据缓存6个月。数据补采从区域集控以及到集团平台的数据采集传输链路过程中，存在多个数据断链的风险点。为保证数据的完整性和一致性，尽可能降低通讯故障带来的数据丢包可能性，数据采集及文件传输的全链路过程（场站数据采集装置之间、场站数据采集装置到区域集控、场站数据采集装置到集团平台）均支持数据补采、断点续传。数据补采主要用于在实时数据中断时，对数据进行补传。数据采集补传通道和实时数据传输通道分开，历史数据补传不影响实时数据传输效率。支持自定义设置断点续传数据缓存机制，可配置缓存时长以及最大缓存容量，当缓存数据超过容量上限，则循环覆盖之前的数据。支持对不同类型的数据点配置不同的缓存策略。支持在线续传数据以及离线搬运补齐两种数据补采方式。云边协同数据采集装置应具备与远程管理平台之间数据协同、模型协同以及部署协同能力，远程管理平台具备对数据采集装置的远程监视及管理能力，边缘（数据采集装置）具备自治能力。a) 云边数据协同，支持自动或手动同步云边元数据、配置信息变更，并支持实时同步设备数据到云端，包括：设备采样数据、计算数据、统计数据和告警等。b) 云边模型一致，支持自动或手动同步云边资产模型、计算模型。c) 数据采集装置需具备远程部署能力，支持提供完善的云边协同容器化管理部署升级服务，通过远程管理界面对远程节点进行软件安装部署，包括集中管理海量边缘节点的注册、关联以及节点上应用的部署及升级，提升边缘节点管理效率。d) 数据采集装置支持通过远程管理界面将应用、算法、控制模型一键下发部署至边缘侧。e) 远程管理平台具备管理海量边缘节点的能力，支持对所有资源的实时状态监控，提供可视化监控页面监控单个节点或容器的CPU使用情况、内存使用情况、网络吞吐等，支持异常告警能力，当出现异常状态，触发相应的告警通知运维人员。f) 云-边断网或弱网场景下，边缘节点可以正常运行，不受影响。恢复通讯后，云-边可以同步信息。支持云边断点续传功能。自动缓存通讯中断期间的数据，通讯恢复后，支持补传，将缓存的数据补传到云端。高可用数据采集装置支持冗余配置，采用热备用方式工作，由系统运行管理系统监视其运行状态，并支持手动或自动切换功能，保障应用不中断、数据/文件不丢失。高可用应覆盖如下场景：a) 数据源连接中断时，支持主备机切换，保证高可用性；b) 与云端数据通讯中断时，支持主备机切换，保证高可用性；c) 数据采集装置断电、断网、系统进程异常等故障发生时，支持主备机切换，保证高可用性；运维服务数据采集装置具备离线配置管理的能力，支持弱网断网场景下离线配置接入采集设备以及对设备模型、资产模型的数据管理，提供本地通信调试及本地加载配置的能力，具备用户授权、鉴权和登录管理功能。数据采集装置提供本地运维工具。对于断网或弱网的场站，需要支持现场运维人员通过本地运维工具实时监控现场数据采集装置资源和应用状态、查看实时日志和下载历史日志，完成运维工作，减轻运维负担。同时支持可视化部署/升级现场数据采集装置。数据传输场站侧的数据传输支持实时数据与历史数据双通道。采集装置通过数据导出和断点续传功能，支持数据的导出、存储与上传，通过补齐缺失的数据保证集控端、云端数据的一致性。场站数据到集控到总部的转发包含数据传输、接收、存储、转发等环节，通过标准化数据链路各个环节，规定具体传输协议、接口技术、存储结构和机制，确保数据结构合理并提供通用型数据转发接口，为后续系统平台建设提供数据保障。数据压缩加密如果数据在传输过程中都使用明码，没有安全性，易被非法用户获取或篡改。所以需要对数据通讯进行加密和验证，对其安全性进行保障。具体实现分为以下两部分。（1）采集数据，由采集网关产生，经过一级或多级传递，最后由数据处理保存。其数据种类较多，考虑安全策略，需要将其加密后进行传输。（2）控制指令由用户通过应用服务发出，经过一级或多级传递，最后到采集网关执行，考虑安全策略，需要将其加密后进行传输。加密后的数据包中除了包括加密数据，还包括加密数据的校验数据，防止其在传输中被篡改。在加密包中，有些非关键数据可以不进行加密，方便其在转发时可快速进行数据的识别而无需解密，能够提高传输效率。考虑到场站生产区是内网环境，对于安全的防护已经做得很好，有时为了降低采集网关的处理压力，在生产区内可不对数据进行加密，