（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 成都 610072）
摘要：针对风电场集控中心与风电场间标准化的数据交互需要，本文基于IEC61850、IEC61970标
准体系和SOA构架，结合信息技术的发展，按照安全分区及防护原则，提出了集控模式下统一信息平台的
综合自动化系统技术构架，以实现集控中心与风电场间标准化模型、接口及模块化应用。
关键词：风电场；综合自动化系统；统一信息平台；IEC61850；IEC61970；SOA
1引言
2015年未，中国累计风电装机容量预计达到1.2亿千瓦，风电产业近几年持续强劲增长，新增装机
容量不断创新高。随着风电行业的迅猛发展，为实现区域风电场群及多地域分散风电场的“无人值班、少
人值守、区域检修”的科学管理模式，实现风电场群的统一联合调度，设置远方集控中心是很有必要的，
但受风电场建设时序不同、规划统筹的差异、信息技术发展水平的限制，基于统一信息平台的集控中心还
未真正实现，本文结合综合自动化系统的分区及安全防护原则和国内外信息技术的发展，对风电场集控模
式的综合自动化系统构架进行展望。
2风电场综合自动化系统分析
（1）系统分区
根据国能安全【2015】36号文对电力监控系统安全防护方案的通知，结合风电场综合自动化系统
所涉及的业务范围，梳理风电场综合自动化各子系统的安全分区，具体情况参见表1。
表1：风电场综合自动化系统分区表
风电场综合自动化系统的整体框架按照电力监控系统安全防护的总体原则“安全分区、网络专用
、横向隔离、纵向认证”进行设计，参见图1电力监控系统安全防护总体框架结构示意图[1]。
(3)现状分析
风电场集控中心与下属风电场群综合自动化系统的整体框架分为现地层、厂站层、集控层。
现地层：完成现场数据采集、处理和监控，在上一层发生故障时可独立完成相关设备的监视和控制。
厂站层：完成厂站数据采集处理、全厂设备的监控、厂站高级应用（AGC、AVC等）、智能报警等全厂运行
控制功能；完成与生产管理相关的设备数据处理、统计报表、运行日志等。
集控层：完成区域所辖电厂的数据采集处理、全风电场群设备的监控、优化调度、辅助决策、设备状态检
测及运维优化、生产管理信息处理、信息发布等。
集控中心无疑被赋予了大数据采集、整合、多联动运用的现实需求，但由于风电场原有的各子系
统的建设往往是自下而上的，按系统的划分纵向进行连接，且各综合自动化子系统可能由多个厂家承建，
对同类数据的要求和数据描述不尽相同，各系统纵向与横向的信息交换标准不一。
以风机监控系统为例，一般由机组厂家成套提供，单独组建系统，主要负责风力发电机组的数据
采集和控制，其由每台机组现地控制单元、服务器、监控后台组成，每台现地控制单元收集风电机组各个
部件的实时信息，如偏航、变浆、齿轮箱、变流器等[2]，通过组建光纤环网，将数据送至风机监控系统
后台。现阶段风机监控系统内部通信接口大多数基于OPC，升压站监控系统内部基本采用IEC60870-105-
103，风机监控系统与升压站监控系统的通信需通过规约转换设备实现，与集控中心的连接一般采用
IEC60870-105-104。可以看出由于无统一的标准，数据的实时性、一致性、完整性、安全性、有效性和准
确性可能无法得到保证。
若风电场群采用不同风机厂家的机组，由于各个机组厂家协议不统一，将会配置多套机组SCADA监
控系统，导致风电场运行人员必须学习使用不同厂家的监控系统，给运行维护增加难度，增加了维护成本
[3]。
由此可见，单一系统的模式及标准的不一致对数据和运维的影响，针对集控模式的综合自动化系
统则更为复杂，需要建立统一信息平台的综合自动化系统。
3设计原则
集控中心综合自动化系统的建设需要统一的信息整合和应用系统间的数据交换平台，主要的设计
原则如下：
1）安全性原则
数据交换平台的部署应满足国家有关二次系统安全防护规定的要求，在系统硬件、软件、网络、
应用等方面具备完善的安全措施保证系统的可靠运行。
2）可靠性原则
数据交换平台将与多个应用系统进行数据交互，保证在对现有各系统海量数据进行抽取、转换、
封装的过程中不影响现有各系统的运行和性能，同时支持将来其它新建应用系统的数据整合与应用整合。
3）标准化原则
数据交换平台应符合国际标准，采取组件化/模块化/分层的设计思路，采用分布式开放体系结构
，采用面向服务对象技术和组件技术，能够实现各应用系统的数据交换、共享和综合开发利用。
4）开放性原则
数据交换平台在网络结构、硬件和软件的选择配置上遵循开放性的原则，系统的支撑平台软件和
应用软件采用模块化、结构化设计，功能模块之间采用标准化的接口。
5）先进实用原则
数据交换平台注重先进性和实用性的统一，以实用为目的，合理选用各类成熟、先进技术，尽可
能使用成熟的软件包/平台，避免大量的从底层/中间件平台开始的自行设计、开发，以降低采购、实施及
维护成本。
6）可扩展性原则
数据交换平台具有良好的功能扩展性，支持“总体规划、分步建设、逐步扩充、逐步升级” 的发
展目标。
7）可管理易维护原则
数据交换平台应提供方便、友好的管理、维护工具及界面，方便运行管理人员对平台进行相应的
设置、修改、管理、维护。
4关键技术和特点
本文旨在探讨如何实现风电场集控模式下统一信息平台的综合自动化系统的构架，需要有统一标
准、模型、接口等予以支撑，现就目前可行的关键技术进行分析。
1）技术标准
随着电力工业的快速发展，电力系统不断扩大，电网结构日趋复杂，需要实时传送的数据量成倍
增加。为此，国际电工委员会（IEC）的 TC57工作组先后制定了针对调度中心能量管理系统（Energy
Management System，EMS）的 IEC61970标准和变电站自动化系统（Substation Automation System，SAS
）的IEC 61850标准[4]。
IEC 61970标准是面向控制中心能量管理系统（EMS）的应用程序接口，它包含CIM和CIS两部分内
容。由于该标准采用面向对象的建模思想，所以该标准可以适用于多种应用[5]。
IEC 61850标准通过对变电站自动化系统中的各种对象进行统一建模，采用面向对象技术和独立于
网络结构的抽象通信服务接口，可以使遵守IEC61850标准的不同厂商的设备之间实现互操作[6]。
IEC 61400-25标准是IEC 61850标准在风力发电领域内的延伸，专门面向风电场的监控系统通信，
旨在实现风电场中不同供应商设备之间的自由通信[7]。
针对前述标准特性，结合风电场群综合自动化系统数据及应用需求，在集控中心侧选择IEC61970
、在风电场侧选择IEC61850及IEC 61400-25标准是合适的。
2）模型
为满足集控中心与风电场群元数据的完整性与一致性，需有统一标准的模型。
IEC61970采用基于CIM的建模方式。CIM 规范使用统一建模语言（UML）表达方法，它将 CIM定义
一组包，每一个包包含一个或多个类图，用图形方式展示该包中的所有类及它们的关系。然后根据类的属
性及与其他类的关系，用文字形式定义各个类[8]。CIM作为一种基于面向对象技术的抽象模型，统一了电
力信息模型，为实现电力系统应用软件的“即插即用”及其它系统的连接提供了统一数据模型。
IEC 61850采用W3C的XML Schema来规定SCL文档的内容和格式，严格规定了以其为标准的所有自描
述文档树状层次结构的全部细节，包括数据对象的嵌套关系、数据属性的类型、约束条件及取值范围等
[9]。IEC 61400-25标准是IEC 61850标准在风力发电领域内的补充完善，数据模型的描述一致。
CIM与SCL模型都采用XML语言来实现其信息模型的形式化表达，虽然建模方式和特点不尽相同，但
可通过建立SCL和CIM之间语义信息模型的映射关系，使得两个模型间的配置信息共享和互操作的实现成为
可能。
通过OWL（网络本体描述语言）建立语义信息模型间的映射关系，可以实现基于 IEC 61850 的变
电站自动化系统和基于 IEC 61970 的电力系统调度中心各系统之间异构应用的集成和交互操作。[10]
3）接口
IEC61970的CIS是在CIM基础上定义的，是指规定组件（或应用程序）为了能够以一种标准方式与
其他组件（或应用程序）交换信息和／或访问公开数据而应该实现的各种接口，包含通用数据访问（GDA
）、高速数据访问（HSDA）、通用事件和订阅（GES）、时间序列数据访问（TSDA）等规范。这些组件接
口描述可以被应用程序用于上述目的的特定事件、方法和属性，通过服务端提供的这些标准接口，客户端
可以获得需要的数据。[11]
IEC 61850使用特殊通信服务映射（specific communication service mapping，SCSM）与抽象通
信服务接口（abstract communication service interface，ACSI）可以方便地适应底层通信技术的发展
。
IEC 61400- 25标准应用范围涵盖风力发电厂运营所涉及的部分方面，包括风力机、气象系统、电
气系统以及管理系统，但不包括与馈电线和变电站有关的信息。变电站通信是通过 IEC 61850标准来规范
的[7]。
可以看出在风电场侧可通过IEC 61850与IEC 61400- 25标准的融合，实现接口的标准化。
风电场IEC61850 SCL与集控中心IEC61970 CIM模型的协调由ACSI和CIS之间的映射完成，但两个标
准的接口还需要统一，可通过Web service技术实现，从而由风电场端完成ACSI与CIS中的模型接口映射。
5系统构架设计
根据前述的关键技术特点，集控中心与风电场综合自动化系统基本可实现模型、接口的标准化，
使统一的信息平台的综合自动化设计成为可能。
1）集控中心系统技术构架
集控中心承载了大数据、多系统、多应用的集成，考虑到模型及接口标准化的完善程度、异构平
台的可交互性、系统的扩展性、业务需求的柔性，集控中心系统技术架构采用SOA（面向服务的体系结构
）结构，遵循分层构件化及应用模块化的设计原则。建立基于IEC61970 CIM模型的数据仓库及CIS标准接
口，通过数据总线技术完成数据抽取、转换、封装、映射、调用及服务集成等，形成统一的信息平台及模
块化的综合应用。
系统采用C/S＋B/S结构体系。生产大区的数据的采集、转换、处理及各种功能模块的应用采用C/S
结构，MIS、信息发布、用户对数据的浏览查看采用 B/S结构。
系统技术构架参见图2。
结语
伴随着风电场建设的规模化，集中调度管理的需求日益凸显，针对集控中心与区域风电场群及多
地域分散风电场标准化的数据交互需要，本文基于IEC61850、IEC61970标准体系和SOA构架，结合信息技
术的发展，按照安全分区及防护原则，提出了集控模式下统一信息平台的综合自动化系统技术构架，以实
现集控中心与风电场间标准化模型、接口及模块化应用，对系统的整体设计有一定的参考价值。
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作者简介：
熊涛（1977-），男，四川人，高级工程师，从事新能源电气设计。
周少平（1985-），男，浙江人，工程师，从事新能源电气设计。
论文作者:熊涛,周少平
论文发表刊物:《电力设备》2015年8期供稿
论文发表时间:2016/3/1
标签：风电场论文; 标准论文; 数据论文; 模型论文; 系统论文; 自动化系统论文; 平台论文; 《电力设备》2015年8期供稿论文;