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三個月,幾十萬次告警!大同電站警示:光伏電站慎用無線

光伏產(chǎn)業(yè)網(wǎng)訊 發(fā)布日期:2018-01-09
核心提示: 在國內(nèi),山東43座風(fēng)電、光伏電站由于電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護和機組涉網(wǎng)管理方面存在重大隱患,被強制斷網(wǎng)……
   2017年,荷蘭研究員發(fā)現(xiàn)歐洲光伏系統(tǒng)存在嚴(yán)重信息安全漏洞,受影響的歐洲某廠家逆變器一旦被黑客利用,將引起大面積停電的危險,消息一出,引起國內(nèi)相關(guān)主管部門高度重視;在國內(nèi),山東43座風(fēng)電、光伏電站由于電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護和機組涉網(wǎng)管理方面存在重大隱患,被強制斷網(wǎng)……
  
  隨著電力系統(tǒng)安全形勢的日益嚴(yán)峻,以及以光伏發(fā)電為代表的新能源并網(wǎng)發(fā)電規(guī)模的不斷擴大,高滲透率下的光伏電站安全運行變得越來越重要。
  
  國家屢次出臺文件:大型光伏電站生產(chǎn)控制大區(qū)中禁止使用“4G無線通信”!
  
  近年來,國家相關(guān)部門相繼出臺了多項法令法規(guī)和文件,三令五申強調(diào)電力二次安全防護問題。特別是對無線的安全性問題提出了明確質(zhì)疑,并在多項文件中明確規(guī)定“在生產(chǎn)控制大區(qū)中嚴(yán)禁使用無線通信功能的設(shè)備”。
  
  2014年8月,國家發(fā)改委發(fā)布《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護規(guī)定》(第14號令),第13條中規(guī)定:生產(chǎn)控制大區(qū)中除安全接入?yún)^(qū)外,禁止選用具有無線通信功能的設(shè)備;
  
  2015年2月,國家能源局發(fā)布國能安全[2015]36號:《國家能源局關(guān)于印發(fā)電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護總體方案等安全防護方案和評估規(guī)范的通知》,其中《發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)安全防護方案》5.2節(jié)中規(guī)定生產(chǎn)控制大區(qū)中除安全接入?yún)^(qū)外,應(yīng)當(dāng)禁止選用具有無線通信功能的設(shè)備;
  
  2016年6月,國家電網(wǎng)發(fā)布調(diào)技〔2016〕74號《國調(diào)中心關(guān)于組織簽訂并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議補充條款的通知》,再次重申生產(chǎn)控制大區(qū)中除安全接入?yún)^(qū)外,禁止使用具有無線通信功能的設(shè)備,凡不符合要求的,需要在規(guī)定的時間內(nèi)完成整改;
  
  2017年5月,國家電網(wǎng)發(fā)布調(diào)網(wǎng)安〔2017〕64號《國調(diào)中心關(guān)于開展并網(wǎng)電廠電力監(jiān)控系統(tǒng)涉網(wǎng)安全防護專項治理活動的通知》,要求按照《中華人民共和國網(wǎng)絡(luò)安全法》、《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護規(guī)定》(國家發(fā)改委第14號令)及國家能源局配套文件要求,對各類并網(wǎng)電廠電力監(jiān)控系統(tǒng)涉網(wǎng)安全防護專項治理活動。
  
  64號文:對14號令和36號文中關(guān)于無線方案規(guī)范的重復(fù)和強調(diào)!
  
  近期發(fā)現(xiàn),行業(yè)內(nèi)部分專家對64號文進行了解讀,認(rèn)為相較之前的文件,64號文中對光伏電站使用4G無線通信松了綁,“只要按照要求做好安全隔離措施,無線通信可以應(yīng)用于電力行業(yè)。”其實,這是由于對光伏電站中安全分區(qū)產(chǎn)生了誤解而導(dǎo)致的對64號文件的錯誤解讀,主要存在兩個方面:一是將接入10KV及以下的小型光伏電站和接入35KV及以上的大型光伏電站混為一談;二是將大型光伏電站中需要接受電力調(diào)度控制的光伏發(fā)電單元錯誤的劃分到生產(chǎn)控制大區(qū)之外。
  
  誤區(qū)1:“大”“小”混為一談
  
  根據(jù)相關(guān)文件規(guī)定,針對容量和接入電壓等級不同,通信方案也有很大區(qū)別。針對容量小于6MW,并入10KV及以下配電網(wǎng)的分布式光伏電站,電站數(shù)據(jù)經(jīng)過加密后可以通過有線或無線專網(wǎng)傳輸?shù)绞姓{(diào)度中心,數(shù)據(jù)只能單向傳輸,即光伏電站僅將基本的運行數(shù)據(jù)上報調(diào)度中心,調(diào)度中心不對光伏電站進行遠(yuǎn)程控制操作。
  
  而針對接入35KV以上,容量在6MW以上的大型光伏電站,電站中的每個光伏發(fā)電單元中的逆變器都需要接受上一級電力調(diào)度系統(tǒng)的實時功率控制,按照相關(guān)規(guī)定需要采用光纖專網(wǎng)通信。
  
  因此,不能將“大”“小”不同的光伏電站混為一談,籠統(tǒng)的說光伏電站中可以使用無線是一種理解誤區(qū)。
  
  誤區(qū)2:將需要接受調(diào)度的光伏發(fā)電單元劃分在生產(chǎn)控制大區(qū)之外
  
  國家能源局發(fā)布的國能安全[2015]36號《發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)安全防護方案》,3.1節(jié)中對光伏電站的生產(chǎn)控制大區(qū)進行了劃分,主要包括光伏電站運行監(jiān)控系統(tǒng)、無功電壓控制、發(fā)電功率控制、升壓站監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護。同時,國標(biāo)GB/T31366-2015對光伏電站運行監(jiān)控系統(tǒng)的組成部分進行了明確定義:
  
  a)站控層設(shè)備:包括各類面向全站管理的服務(wù)器、操作員站、運動通信裝置及其他接口設(shè)備等;
  
  b)網(wǎng)絡(luò)及通信安全設(shè)備:包括網(wǎng)絡(luò)交換機/路由器、硬件防火墻、正/反向電力專用橫向單向安全隔離裝置、縱向認(rèn)證加密設(shè)備等設(shè)備;
  
  c)間隔層設(shè)備:包括光伏逆變器、匯流箱、太陽跟蹤系統(tǒng)、氣象監(jiān)測系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)的通信控制單元,光伏發(fā)電單元規(guī)約轉(zhuǎn)換器,監(jiān)測裝置和繼電保護裝置等設(shè)備;
  
  d)其他設(shè)備:對時設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)打印機等。
  
  其中a是指站控系統(tǒng)設(shè)備,c是光伏發(fā)電單元設(shè)備(包括逆變器及數(shù)據(jù)采集器等)。正確的光伏電站系統(tǒng)如圖1所示。
  
  三個月,幾十萬次告警!大同電站警示:光伏電站慎用無線
  圖1正確的光伏電站系統(tǒng)架構(gòu)示意圖
  
  而“4G無線通信方案”將光伏發(fā)電單元劃分到生產(chǎn)控制大區(qū)之外,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示,這與36號文中生產(chǎn)控制大區(qū)的劃分是違背的。
  
  三個月,幾十萬次告警!大同電站警示:光伏電站慎用無線
  
  圖2錯誤的光伏電站系統(tǒng)架構(gòu)示意圖
  
  實際電站中,“4G無線通信方案”使用情況令人堪憂:三個月,幾十萬告警!
  
  2015年,國內(nèi)某西北光伏電站中采用的“4G無線通信方案”,電站并網(wǎng)運行一年后,系統(tǒng)一個月仍然上報了60387條告警記錄;2017年,對大同三個使用了“4G無線通信方案”的電站進行了實地調(diào)研,發(fā)現(xiàn)三個電站三個月共出現(xiàn)了幾十萬次的告警!
  
  三個月,幾十萬次告警!大同電站警示:光伏電站慎用無線
  
  圖3大同三個電站概況及數(shù)據(jù)
  
  光伏電站由于占地面積大,無線信號強度弱,極易受地形、天氣、站內(nèi)高壓電線產(chǎn)生的強電磁場以及其他無線電信號等因素干擾而出現(xiàn)通信故障。且4G無線一旦出現(xiàn)故障,需要專業(yè)人員維護,不僅給電站運維人員帶來了極大的困擾,同時也嚴(yán)重影響了電站安全穩(wěn)定運行!
  
  除此之外,從投資成本來看,4G無線初始投資成本也遠(yuǎn)高于光纖成本,且專業(yè)運維人員響應(yīng)速度較慢,維護成本高不說,及時性也很難保證,大大增加了用戶的使用成本。目前大同等地部分使用4G無線的電站中已經(jīng)充分暴露了這些問題。
  
  小結(jié):
  
  光伏行業(yè)高速發(fā)展的今天,有線通信方案一直以其高安全性、可靠性、穩(wěn)定性和高性價比、易維護等優(yōu)勢成為光伏系統(tǒng)建設(shè)中的不二之選。經(jīng)過對大同電站無線應(yīng)用的實地調(diào)研、分析發(fā)現(xiàn),“4G無線通信方案”無論是從信號穩(wěn)定性、后期運維、成本、網(wǎng)絡(luò)安全等因素來考慮,都不如有線通信方案。而且隨著光伏電站大規(guī)模應(yīng)用,安全運行越來越重要,國家相繼出臺的法令法規(guī)和文件明確指示光伏電站應(yīng)慎用無線!針對我國現(xiàn)有電力系統(tǒng)發(fā)展遭遇的新挑戰(zhàn),2017年12月22日,國家能源局更是召開《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》修編工作啟動會,提出要把電力系統(tǒng)安全放在首位。
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