风力发电通信系统解决方案

在风力发电机组中按控制功能可分为:连续调节控制、顺序控制(SCS)、数据采集(DAS)、联锁保护、管理和信息处理。针对于风电厂机组分布广,地理条件复杂,环境恶劣的现场情况,我们选用可靠性极高的工业级设备构建其数据通信系统

undefined

随着国家风电产业政策落实和风电技术的发展,我国风电装机容量已位于世界前列。伴随着风电开发的深入,偏远山区、高海拔地区、海上风电正在成为我国风电发展的主要方向,而在这些地区的运行值班人员,必然面对生活条件艰苦、工作环境恶劣的问题。

风电场一般位于野外山岭或沿海高地,交通不便,地形复杂,且面积广阔地处偏远地带,运营商网络信号覆盖不足,造成现场人员无法通过有效通信手段与风电场监控中心人员进行良好沟通。

设备运行面临严酷的电气环境。风力发电机组运行时产生强大的电磁干扰。以某风电场风机为例,机组下送的电缆线电压达到1195V,最大电流达到1200A;风机施工要求网络设备与机组公用走线架,因电磁感应会造成高达100V以上的干扰。

此外,风塔为纯金属筒状结构,内壁光滑;内部无线电信号会发生强烈反射,对手机、对讲机无线信号的传输造成严重干扰。由此造成运维人员现场巡检时,无法与风电场监控中心建立良好的沟通,风电场监控中心无法及时有效向风机现场人员下达指令,那么建立一套实时通信系统,实现现场及时有效的运维管理、数据回传是非常有必要的。



整体网络拓扑方案

在风力发电机组中按控制功能可分为:连续调节控制、顺序控制(SCS)、数据采集(DAS)、联锁保护、管理和信息处理。针对于风电厂机组分布广,地理条件复杂,环境恶劣的现场情况,我们选用可靠性极高的工业级设备构建其数据通信系统,具体结构如图所示:



设备运行面临严酷的电气环境。风力发电机组运行时产生强大的电磁干扰。以某风电场风机为例,机组下送的电缆线电压达到1195V,最大电流达到1200A;风机施工要求网络设备与机组公用走线架,因电磁感应会造成高达100V以上的干扰。

此外,风塔为纯金属筒状结构,内壁光滑;内部无线电信号会发生强烈反射,对手机、对讲机无线信号的传输造成严重干扰。由此造成运维人员现场巡检时,无法与风电场监控中心建立良好的沟通,风电场监控中心无法及时有效向风机现场人员下达指令,那么建立一套实时通信系统,实现现场及时有效的运维管理、数据回传是非常有必要的。


方案拓扑及说明


整体网络拓扑方案

在风力发电机组中按控制功能可分为:连续调节控制、顺序控制(SCS)、数据采集(DAS)、联锁保护、管理和信息处理。针对于风电厂机组分布广,地理条件复杂,环境恶劣的现场情况,我们选用可靠性极高的工业级设备构建其数据通信系统,具体结构如图所示:

  风场数据网络拓扑示意图  

该方案风机内部区域采用鸿普惠支持802.11ac协议的一体化室外AP用来适应风机内部高低温的环境要求,在塔底、机舱分别部署1台AP,同时在塔底部署1台工业交换机,并通过与塔底工业环网相连实现数据的传输。

塔底AP:塔底无线覆盖,同时要考虑信号穿墙,能够将无线信号覆盖到风机外部;

机舱AP:机舱无线覆盖;

监控中心无线AC:对整个风场的AP进行管理;


工业交换机:在每个风力发电机组中,使用鸿普惠Hermes3000系列可管理型工业交换机作为主控制器与整个风电网络通讯的设备,将每71台风电机组数据通过光纤介质接入中央监控系统汇聚型工业交换机上,风电机组与风电机组之间采用环网拓扑结构,保障网络故障时在50ms内实现自愈,提高数据传输的安全性、可靠性。数据上传:通过汇聚交换机,将采集的数据汇聚并上传到监控中心。
方案优势


  • 高可靠性

选用的工业级交换机具备极佳的工业现场环境适应性(包含机械稳定性、气候环境适应性、电磁环境适应性等)、防护等级达到IP40、低功耗无风扇散热技术、MTBF 平均无故障工作时间可达35年。能够在外场相对恶劣的环境中稳定运行。通过QOS技术,将不同业务按紧急和重要程度分级处理,确保重要业务的可靠传输。

  • 高安全性

支持802.1x 认证和Radius 认证 ,用户在接入网络时需完成必要的身份认证。支持MAC 地址和端口等多元组绑定、风暴抑制和端口锁定功能,保证接入用户的合法性。

  • 运维便捷

工业交换机和收发器支持CLI 命令行、SSH、Web 网管、Telnet 等管理方式,可进行灵活多样的网管,为维护人员提供最大程度的便捷。

  • 扩展灵活

工业交换机支持环型、相切环、相交环、耦合环等多种组网方式,组网灵活扩展性强,并具备互联互通性。