技術(shù)頻道

      威海風(fēng)電控制系統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)雙纖自愈實現(xiàn)

      威海風(fēng)電場建設(shè)的需求:

      2006年4月,龍源集團著手建設(shè)威海風(fēng)電場,同時考慮到設(shè)計風(fēng)機控制的通信網(wǎng)絡(luò)。按照規(guī)劃的要求,在風(fēng)電場各個結(jié)點之間通過光纖通訊,每個結(jié)點(風(fēng)機)需要8個RJ45接口(目前僅使用3個)。工業(yè)以太網(wǎng)交換機之間采用雙層冗余環(huán)網(wǎng)機制,在某臺交換機斷電情況下,不影響其他交換機設(shè)備間的通訊,切換時間要短,即交換機之間能組2層及2層以上的光纖環(huán)網(wǎng)且能自動尋找合適路由和切換判斷故障光路。風(fēng)機通訊的數(shù)據(jù)量不大,各個站點之間使用100M以太網(wǎng)接口即可完成工作。結(jié)點與中心控制室的服務(wù)器之間能建立私有通道,即結(jié)點不能相互訪問,服務(wù)器權(quán)限最高,結(jié)點內(nèi)部端口可相互訪問。工業(yè)防護等級在IP40以上。中心服務(wù)器與各結(jié)點通過多個冗余光纖以太網(wǎng)連接。整個通信系統(tǒng)的需要充分考慮產(chǎn)品間的兼容性問題,使系統(tǒng)的各個部分都能很好的協(xié)調(diào)、穩(wěn)定的工作,把系統(tǒng)各個部分的性能充分發(fā)揮,堅決杜絕資源浪費等現(xiàn)象。


      技術(shù)設(shè)計原則:

      針對威海風(fēng)電場建設(shè)的要求,我們本著經(jīng)濟實用、性能優(yōu)越、技術(shù)先進(jìn)、安全可靠的指導(dǎo)思想進(jìn)行設(shè)計,奔婀訟低承閱苡旁健⒓際蹕冉⒃誦邪踩煽康那疤嵯攏×克跫跬蹲剩苊獠槐匾淖式鵠朔選?
      1、實用性:風(fēng)機控制的通信系統(tǒng)產(chǎn)品選取omate6000、omate2000滿足用戶的使用要求,并有多個成功案例,易安裝、免維護、易管理,減少了使用者的工作強度。
      2、先進(jìn)性:風(fēng)機控制的通信系統(tǒng)設(shè)計中,充分考慮到當(dāng)前計算機技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和光傳輸技術(shù)的發(fā)展,所采用的核心技術(shù)和產(chǎn)品應(yīng)用具備技術(shù)先進(jìn)性,滿足系統(tǒng)的現(xiàn)實業(yè)務(wù)需求,并能保證系統(tǒng)以后的順利升級,確保系統(tǒng)在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位。
      3、可靠性:在系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備選型、調(diào)試、安裝等環(huán)節(jié)都將嚴(yán)格貫徹質(zhì)量條例,完全符合標(biāo)書和國家、行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),確保系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、安全地運行。采用雙纖自愈環(huán)網(wǎng)的組網(wǎng)方式更是保證了系統(tǒng)業(yè)務(wù)運行的可靠性。
      4、開放性:系統(tǒng)的各種接口,核心技術(shù)具有開放性,符合國際國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),設(shè)備具有很好的互操作性。綜合了業(yè)界最優(yōu)秀的產(chǎn)品、技術(shù)和服務(wù)。
      5、靈活性:本系統(tǒng)組網(wǎng)方式為雙纖自愈環(huán)網(wǎng),操作管理簡便,維護方便。


      風(fēng)電現(xiàn)場實現(xiàn)的技術(shù)方案:

      對于威海風(fēng)電風(fēng)機控制的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng),使用Omate2000數(shù)據(jù)光端機組成多個雙纖自 愈子環(huán)網(wǎng)(見圖二),傳輸異步串口數(shù)據(jù)的基礎(chǔ),將多個子環(huán)網(wǎng)上聯(lián)到Omate6000工業(yè)以太網(wǎng)光交換機組成的骨干層數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)(見圖一)上,控制調(diào)度中心的控制計算機連接在骨干以太網(wǎng)上,對遠(yuǎn)端風(fēng)機的RTU、PLC等數(shù)據(jù)和發(fā)出控制指令。具體結(jié)構(gòu)圖如下圖:


      圖一:雙纖自愈全網(wǎng)


      圖二: 雙纖自愈子網(wǎng)


      方案說明:

      根據(jù)該通信系統(tǒng)的實際情況和所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的要求,我們使用Omate6000系列工業(yè)以太網(wǎng)光交換機組建了該光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)。
      在該系統(tǒng)骨干通訊網(wǎng)由Omate6000組成雙纖自愈環(huán)網(wǎng)上串6個由omate2000組成的業(yè)務(wù)子環(huán)網(wǎng),每個子環(huán)網(wǎng)內(nèi)的結(jié)點數(shù)量為5~10個omate2000,這樣,這六個環(huán)網(wǎng),均具有極快速系統(tǒng)自愈能力,其自愈時間在30ms以內(nèi)。
      在控制中心,一共安裝了6臺Omate6000工業(yè)以太網(wǎng)光交換機和一臺普通多口網(wǎng)絡(luò)交換機,6臺Omate6000的網(wǎng)絡(luò)接口和普通交換機的網(wǎng)絡(luò)接口連接,控制計算機的網(wǎng)絡(luò)接口也和普通交換機的網(wǎng)絡(luò)接口連接,這樣負(fù)責(zé)各種業(yè)務(wù)管理和通訊的計算機通過普通交換機和每個環(huán)網(wǎng)通信,完成了和每個結(jié)點通信的要求。所有的數(shù)據(jù)管理和傳輸通過風(fēng)力發(fā)電的控制系統(tǒng)的各種設(shè)備和軟件實現(xiàn)。而Omate6000工業(yè)以太網(wǎng)光交換機的管理則由omate專業(yè)網(wǎng)管軟件來完成。


      光纖雙環(huán)自愈通信系統(tǒng)的工作流程:
      建設(shè)了整個風(fēng)電項目的光纖通訊網(wǎng)絡(luò),在整個電廠內(nèi)部,各個結(jié)點之間通過光纖通訊。在每個結(jié)點需要使用8個以太網(wǎng)接口的情況下,所有的光交換機均使用導(dǎo)軌式Omate6000光交換機,該設(shè)備體積小,占用空間少,安裝簡單方便。所有的數(shù)據(jù)光端機組網(wǎng)分為個6子網(wǎng),組建了6個雙纖自愈環(huán)網(wǎng),在某臺工業(yè)交換機、數(shù)據(jù)光端機斷電或者故障的情況下,不影響其他交換設(shè)備間的通訊并保證切換時間在30ms以內(nèi),即交換機之間組成了2層和2層以上的光纖環(huán)網(wǎng),能夠自動尋找合適路由和切換判斷故障光路。Omate6000系列交換機支持生成樹協(xié)議和多種VLAN劃分,支持IEEE 802.1Q協(xié)議,可以在結(jié)點和服務(wù)器之間建立私有通道,即結(jié)點不能相互訪問,服務(wù)器權(quán)限最高,而各結(jié)點內(nèi)部的端口可以相互訪問,同時網(wǎng)管軟件具有管理權(quán)限劃分,不同的管理權(quán)限操作權(quán)限也不相同。中心端為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹骺囟耍诳刂浦行陌惭b一臺多口網(wǎng)絡(luò)交換機,中心端就可以進(jìn)入任意的冗余環(huán)網(wǎng)。


      方案特殊優(yōu)勢:

      威海風(fēng)電場中應(yīng)用的Omate以太網(wǎng)交換機和數(shù)據(jù)光端機具備獨特光口、網(wǎng)口的狀態(tài)及性能系統(tǒng)自檢功能;光纖雙環(huán)自愈通信系統(tǒng)有極快冗余倒換時間(節(jié)點間<1ms,網(wǎng)絡(luò)倒換時間< 10ms);配置了報警輸出:繼電器輸出指示設(shè)備故障;工作溫在-40℃~+80℃,適應(yīng)中國北方高寒,也適應(yīng)南方酷熱;工作濕度在5%~95%,不怕梅雨季節(jié);包裝采用IP40防護,鋁質(zhì)外殼,重量輕,為風(fēng)機制造商節(jié)省寶貴的空間、重量;安裝方式可以是 壁掛、導(dǎo)軌及機架方式,為集成商節(jié)省人力和時間;電磁兼容性通過國家IEC-61000-4-2(靜電ESD)3級、IEC-61000-4-4(電快速脈沖群EFT)3級、IEC-61000-4-5(浪涌Surge)3級,適應(yīng)各種變速風(fēng)機的環(huán)境;該產(chǎn)品的平均壽命MTBF是302,000小時,可以讓風(fēng)機運行高枕無憂。


      結(jié)束語:

      威海風(fēng)電場采用Omate雙纖自愈環(huán)網(wǎng)技術(shù)穩(wěn)定、安全、可靠運行近2年時間,證明雙纖自愈環(huán)網(wǎng)技術(shù)在風(fēng)電行業(yè)的先進(jìn)性和實用性,象Omate一樣國產(chǎn)、精品、實時的工業(yè)以太網(wǎng)光交換機,完全可以替代目前市場上占主導(dǎo)地位的國外同類產(chǎn)品,同時雙纖自愈環(huán)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)風(fēng)電行業(yè)的廠家、業(yè)主的后續(xù)風(fēng)電項目當(dāng)中。


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