風電行業(yè)推薦網(wǎng)絡解決方案

風電行業(yè)網(wǎng)絡通信平臺北京東土科技股份有限公司推薦網(wǎng)絡解決方案北京東土科技股份有限公司二零一二年二月TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、 業(yè)務需求描述 2\o"CurrentDocument"1.1風電場監(jiān)控系統(tǒng)概述 3\o"CurrentDocument"1.1.1風電機組監(jiān)控系統(tǒng) 3\o"CurrentDocument"變電站監(jiān)控系統(tǒng) 3\o"CurrentDocument"1.1.3視頻/安防系統(tǒng) 4\o"CurrentDocument"風電場監(jiān)控系統(tǒng)對通信網(wǎng)絡的要求 4\o"CurrentDocument"1.2.1可靠性 4\o"CurrentDocument"1.2.2實時性 5\o"CurrentDocument"1.2.3環(huán)境適應能力 5\o"CurrentDocument"二、 網(wǎng)絡設備的選型原則及設計思想 5\o"CurrentDocument"三、 風電網(wǎng)絡解決方案介紹 6\o"CurrentDocument"3.1方案一 6\o"CurrentDocument"3.1.1方案詳細介紹 6\o"CurrentDocument"DT-Ring工作原理： 7\o"CurrentDocument"3.1.3方案優(yōu)勢說明 103.1.3.1 高安全性 10高效率 10高可靠 103.1.3.4 易維護管理 10\o"CurrentDocument"3.2方案二 11、業(yè)務需求描述1?1風電場監(jiān)控系統(tǒng)概述風電場監(jiān)控系統(tǒng)主要對風電場內(nèi)的風力發(fā)電機組及場內(nèi)變電站的設備運行情況及生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)進行實時采集和監(jiān)控，使監(jiān)控中心能夠及時準確地了解風電場的生產(chǎn)運行狀況。風電場監(jiān)控系統(tǒng)主要包括三部分內(nèi)容：風力發(fā)電機組監(jiān)控系統(tǒng)A風機機頭控制系統(tǒng)場內(nèi)變電站監(jiān)控系統(tǒng)風電場視頻/安防系統(tǒng)1?1?1風電機組監(jiān)控系統(tǒng)風電機組監(jiān)控系統(tǒng)用于控制機組運行、故障處理及機組的起、停等操作，監(jiān)視機組運行情況，集中接收各風力發(fā)電機組的運行數(shù)據(jù)。主要功能如下所示：實時多任務面向網(wǎng)絡技術的人機聯(lián)系及畫面顯示。遠方操作報表功能測點歷史數(shù)據(jù)報警功能統(tǒng)計查詢功能檔案管理和數(shù)據(jù)分析操作票生成1?1?2變電站監(jiān)控系統(tǒng)變電站監(jiān)控系統(tǒng)綜合所有功能，應用自動控制技術、計算機數(shù)字化技術和數(shù)字化信息傳輸技術，將風電場變電站相互有關聯(lián)的各部分總成為一個有機的整體，用以完成從升壓站安全監(jiān)測、遠方監(jiān)視調(diào)度控制到單個點和多個點的操作處理。其功能為：數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)傳輸控制與調(diào)節(jié)人機聯(lián)系事件記錄處理事故追憶處理報警處理報表功能1.1.3視頻/安防系統(tǒng)隨著計算機技術和數(shù)據(jù)通訊技術的飛速發(fā)展，圖像監(jiān)控也由模擬視頻監(jiān)控發(fā)展到數(shù)字圖像監(jiān)控。遠程數(shù)字圖像監(jiān)控至關重要的環(huán)節(jié)是圖像遠程傳輸，數(shù)字視頻壓縮編碼技術的日益成熟使基于低成本的圖像遠程傳輸實際可行，因此遠程圖像監(jiān)控具有非常廣泛的應用前途。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，將逐步向無人/少人值守的方向發(fā)展，為了直觀、具體地了解無人值守現(xiàn)場實時的情況，采用遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)將具有非?，F(xiàn)實的意義。遠程圖像監(jiān)控一般不僅僅給生產(chǎn)管理部門提供生動的實時圖像，還具有遠程控制、報警記錄等多種功能，可以與傳統(tǒng)的監(jiān)控設備結合應用，提高整體的功能。其主要功能為：通過圖像監(jiān)控、安防系統(tǒng)，保護變電站設備及風機設備的安全。通過圖像監(jiān)控結合遠程和本地人員操作經(jīng)驗的優(yōu)勢，避免誤操作。通過圖像監(jiān)控、燈光聯(lián)動、環(huán)境監(jiān)測監(jiān)視現(xiàn)場設備的運行狀況，起到預警和保護作用。配合其他系統(tǒng)（如變電站綜合自動化系統(tǒng)等）的工作。1.2風電場監(jiān)控系統(tǒng)對通信網(wǎng)絡的要求通信網(wǎng)絡的根本任務是解決風電場監(jiān)控系統(tǒng)的實時信息交換，而網(wǎng)絡是不可或缺的功能載體，那么構建一個可靠、實時、高效的網(wǎng)絡體系是通信系的關鍵之一。通信網(wǎng)絡的性能要求主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1.2.1可靠性由于電力生產(chǎn)的連續(xù)性和重要性，通信網(wǎng)絡的可靠性是第一位的，應避免一個裝置損壞導致通信中斷。特別是數(shù)字、圖像信息的多媒體技術的應用，我們會更加依賴通信網(wǎng)絡，因此，一個可靠的通信網(wǎng)絡是首要條件。1.2.2實時性因測控數(shù)據(jù)、保護信號、遙控命令等都要求實時傳送，雖然正常工作時，通信網(wǎng)絡內(nèi)數(shù)據(jù)流不大，但出現(xiàn)故障時要傳送大量的數(shù)據(jù)，要求信息能在通信網(wǎng)絡上快速傳送。1.2.3環(huán)境適應能力風電場應用環(huán)境惡劣，長年風沙嚴重，晝夜、冬夏溫差大，要求交換機工作溫度范圍較寬，擁有較高的防護等級。在風場中存在非常強的電磁干擾，要求設備擁有極強的抗電磁干擾能力。二、網(wǎng)絡設備的選型原則及設計思想結合業(yè)務的實際需求，網(wǎng)絡的設計具體思想為各種業(yè)務負載能達到均衡傳輸、網(wǎng)絡設計安全可靠的原則。網(wǎng)絡設計及設備選型原則如下：硬件可靠性原則，根據(jù)該項原則，系統(tǒng)的電磁兼容性、系統(tǒng)的溫度濕度特性符合IEC61850-3規(guī)范的相關要求。系統(tǒng)的可擴展性原則，充分考慮未來的升級和換代的可能性，按照符合IEC61850協(xié)議對交換機的基本要求進行設計和選型。抑制廣播風暴源數(shù)據(jù)的原則，網(wǎng)絡中有多種數(shù)據(jù)類型可能導致廣播風暴，如未知的單播數(shù)據(jù)、未知的組播數(shù)據(jù)、廣播數(shù)據(jù)等，系統(tǒng)的廣播擬制功能應根據(jù)這些數(shù)據(jù)類型分別進行抑制，達到網(wǎng)絡性能的可靠性。廣播域最小的原則，提高網(wǎng)絡傳輸?shù)目煽啃院桶踩浴Ｒ粋€子系統(tǒng)由于某種原因出現(xiàn)廣播風暴，不會影響到其他子系統(tǒng)的通信。網(wǎng)絡數(shù)據(jù)實時性原則：網(wǎng)絡設備具有全線速轉(zhuǎn)發(fā)的能力，能保障系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在小于10ms或甚至4ms的時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)操作。網(wǎng)絡平臺冗余或系統(tǒng)快速恢復的原則：網(wǎng)絡平臺應具有鏈路冗余的功能，當網(wǎng)絡無意中相成環(huán)型網(wǎng)絡，能快速的把網(wǎng)絡分解成邏輯的鏈型結構，保證網(wǎng)絡的可靠性。或者提供環(huán)行的網(wǎng)絡結構，當網(wǎng)絡某點故障時，系統(tǒng)能快速恢復。根據(jù)以上幾個原則，在本系統(tǒng)中選用北京東土科技股份有限公司高性能工業(yè)以太網(wǎng)交換機。三、風電網(wǎng)絡解決方案介紹3.1方案一3.1.1方案詳細介紹此方案介紹了風電主流組網(wǎng)應用，網(wǎng)絡系統(tǒng)整體網(wǎng)絡采用核心和骨干環(huán)網(wǎng)層兩個網(wǎng)絡的構架，主要傳輸業(yè)務有電力SCADA、在線震動檢測系統(tǒng)，風機主控系統(tǒng)、機頭變槳控制系統(tǒng)等，在每個風機的塔筒底部放置工業(yè)以太網(wǎng)交換機，環(huán)網(wǎng)設備及核心設備通過100M光纖互聯(lián)，核心機房由兩臺東土工業(yè)以太網(wǎng)交換機SIC0M3024組成，實現(xiàn)核心網(wǎng)絡冗余，分擔了設備負載和網(wǎng)絡流量，提高了網(wǎng)絡可靠性。每個風機內(nèi)由SIC0M3005工業(yè)以太網(wǎng)交換機組成多個百兆余環(huán)網(wǎng)，每個環(huán)網(wǎng)通過物理相隔離提高網(wǎng)絡的安全性，環(huán)網(wǎng)交換機啟用DT-Ring快速環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議，保障了網(wǎng)絡的無擾切換，網(wǎng)絡自愈時間小于50ms，在環(huán)網(wǎng)中啟用交換機的VLAN(VirtualLocalAreaNetwork)虛擬局域網(wǎng)絡功能，將電力SCADA、在線震動檢測系統(tǒng)，風機主控系統(tǒng)、機頭變槳控制系統(tǒng)等業(yè)務隔離，防止業(yè)務的廣播風暴產(chǎn)生影響其他業(yè)務，并將交換機各業(yè)務接入端口(交換機使用端口)采用東土的廣播風暴抑制功能，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡中“有效數(shù)據(jù)傳輸，無效數(shù)據(jù)隔離”的功能，提高網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。同時采用QOS(QualityofService)服務質(zhì)量功能，根據(jù)不同的業(yè)務級別對交換機的接入端口進行帶寬分配，提高網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝?。網(wǎng)絡拓撲如圖所示

SICCW024.ISICCW024.SICOM^OOBTOC\o"1-5"\h\zI I1百兆光纖I! i1百兆雙絞線：I I北京東十科技股份有限公3.1.2DT-Ring工作原理:北京東十科技股份有限公工業(yè)冗余環(huán)網(wǎng)的設計是為了實現(xiàn)在惡劣環(huán)境下，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性、可靠性和實時性。其工作原理如下，物理連接上成環(huán)型，工作時整個網(wǎng)絡成鏈狀結構，有一段是不傳輸數(shù)據(jù)，只傳輸硬件間的數(shù)據(jù)流，用來相互通知各自的狀態(tài)給其他設備。環(huán)上的每一個設備都知道并隨時通知其他設備自己的狀態(tài)。一旦有一段網(wǎng)絡發(fā)生故障，臨近交換機會馬上通知其他交換機，極短的時間內(nèi)這一信息就會傳遍全網(wǎng)。作為“根”的交換機就會實行切換，就是原來沒有數(shù)據(jù)通過的那段鏈路馬上進行數(shù)據(jù)傳輸。整個切換時間包括光纖鏈路切換時間和交換機之間MAC地址學習時間，總時間小于50毫秒。切換后整個網(wǎng)絡還是呈鏈狀工作狀態(tài)，實現(xiàn)冗余。當損壞的網(wǎng)絡修復后，網(wǎng)絡恢復到初始工作狀態(tài)。所以如果在系統(tǒng)工作時交換機的連接介質(zhì)發(fā)生故障，環(huán)形結構將在小于50ms時間內(nèi)切換網(wǎng)絡工作拓撲結構。不影響整個系統(tǒng)的工作，從而保證了系統(tǒng)的可靠性。而且在同樣的冗余度下，冗余環(huán)網(wǎng)結構不僅減少了風險的集中，更降低了實現(xiàn)成本。可以靈活的與其他網(wǎng)絡交換機接入，良好的安全特性能夠保證數(shù)據(jù)安全傳輸。東土科技工業(yè)以太網(wǎng)交換機光纖環(huán)網(wǎng)工作原理圖如下：圖1-11.網(wǎng)絡初始，物理上成環(huán)形。圖1-22.數(shù)據(jù)流在邏輯上是鏈狀拓撲，在根節(jié)點一端有一段熱備份鏈路。圖1-33.硬件間傳送DT-ring協(xié)議數(shù)據(jù)流，用來相互通知各自的狀態(tài)給其他設備。圖1-44.環(huán)狀網(wǎng)絡出現(xiàn)故障鏈路，啟用熱備份鏈路，業(yè)務在50ms內(nèi)恢復正常。圖1-5故障光纜恢復正常，業(yè)務恢復到初始狀態(tài)。3.1.3方案優(yōu)勢說明3?1?3?1高安全性提供完整的安全體系結構，在各個環(huán)節(jié)均采用冗余技術東土私有環(huán)網(wǎng)協(xié)議DT-Ring、QOS、廣播風暴抑制、VLAN、等安全措施，確保網(wǎng)絡的安全性。3?1?3?2高效率提供高品質(zhì)的QOS(QualityofService)服務質(zhì)量，為不同的業(yè)務提供不同的優(yōu)先級服務，QOS可根據(jù)端口的優(yōu)先級來設置端口的帶寬，保證了整個網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的高效率傳送，對對應端口的業(yè)務進行帶寬設置。3.1.3.3高可靠設備支持高可靠的DT-Ring快速冗余技術，共品質(zhì)的工藝設計，設備自身機殼采用東土專利鋁制機箱散熱表面設計，無風扇，防護等級為IP40,設備支持工業(yè)四級抗電磁干擾性和電磁兼容性，支持冗余電源。3?1?3?4易維護管理

提供簡單方便的Web、Telnet、CLI、SNMP、RMON多種管理方式，同時還支持東土自主研發(fā)