工业以太网交换机应用于风力发电站数据通信网络
概述 系统描述 解决方案 连接示意图 适用产品型号

风力发电作为清洁能源得到了各方的青睐,但是由于风力具有自己独有的特点,与风力发电与火力水力发电具有很大的区别:1.风力发电站占地面积广,由于风力发电是依靠自然界的风力作为动力来源,而风力发电机组需要占用一定的空间才可以实现发电的目标,而众多的发电机组占用的面积极为广阔。2.风力具有非常大的不确定性,风向和风速都是时刻在变化,系统需要时刻监测外部环境的变化并即时做出调整以让发电机组达到最优状态。3.由于风力是不断变化,其机组输出的电力根本不可能做到稳定输出,需要先将发电机组的电能储存至蓄电池中,再通过蓄电池在系统的控制下向电网输送电力。

系统描述

由于风力发电的独特性,使得风力发电站的控制系统需要采集以及交换的数据量非常大,而风力发电机组产生的电磁干扰也使得系统对于通信系统的抗干扰能力提出了极高的要求。综合各方面的考量,采用光纤作为主干通信线路的工业以太网技术是风力发电站通信手段的最优选择。工业以太网采用光纤冗余环网技术,大功率的发电机组产生的电磁干扰对于光纤通信完全没有任何影响,以太网最大可以支持千兆通信接口,其出现故障自愈时间都是在毫秒级别,完全能够满足风力发电站的通信需要。

解决方案

构建工业以太网的重点是要选择合适的工业以太网交换机,由于风力发电站所处环境非常恶劣(完全放置在室外环境,其所处环境温度完全与外部环境温度同步,在太阳直射情况下,其内部温度甚至远远高于外部环境温度,中国的高风力地区沙尘都会比较厉害,发电机组产生的电磁干扰非常强烈等),使得其对于工业以太网交换机的要求非常高。深圳市鼎信鸿达科技有限公司生产的工业级交换机完全能够满足风力发电站的相关需求。

某风力发电站项目工程,需要建设通信网络对整个发电站进行监控,保证系统稳定运行。经过各方面的核算之后,决定采用工业以太网作为通信网络。其系统需要收集传输的数据包括有:风向计,风力计以及温湿度计采集的外部环境参数,发电机组的电流电压计表,马达转速计以及发电机液压油压表等设备的各方面的数据,还有就是电网参数数据以及外围监控设备的防盗报警信号,视频监控图像等各方面的数据。数据量巨大且要求时效性非常高,遂决定采用千兆光纤环网作为通信主干线路,在主干线路上组建多个百兆光纤环网与之环耦合连接,在此工程方选用了NIES-5028M型模块化工业以太网交换机,NIES-608-2F型网管型工业以太网交换机,NIES-608-4F型导轨式光纤交换机。

其中NIES-5028M支持四个千兆光纤接口以及二十四路百兆光纤接口以及以太网接口(光口与电口都支持模组化配置,可以根据现场需要灵活组合),而NIES-608-2F/NIES-608-4F支持两个/四个百兆光口以及六个/四个百兆网口,支持导轨式安装。所有交换机都支持-40℃~75℃温差环境下稳定工作,采用工业四级设计,高强度波纹式金属外壳,抗干扰能力强,采用双电源冗余备份输入,全部支持网络管理,其环网可以在出现中断20ms之内自愈恢复。

光纤布线的拓扑结构如下:首先是沿风力发电风车布设光纤线路,NIES-5028M通过四个千兆光纤接口组建冗余千兆光纤环网(其采用“田”字型网络拓扑结构,使得各个交换机之间存在多条冗余链路,使得即使出现多个链路故障,也不会造成网络中断的情况),将整个发电站的各个区域进行连接,然后其配置的多个百兆光纤接口经由单模光纤与各个风力发电风车中的NIES-608-4F的百兆光纤接口连接,并与风车内的小环网连接交换数据。

由于每个风力发电风车都是高达数十米甚至达到上百米,并且内部电机运转导致的电磁干扰厉害,单纯只是采用网线传输数据完全不足以使用,在每个风力发电风车内放置多台NIES-608-2F型交换机(其中放置一台NIES-608-4F于风车底部,冗余出光纤接口与NIES-5028M连接)并通过单模光纤组成光纤环网相连,风车内的以太网设备与之连接(其他接口的设备将相关数据全部通过相应的设备转换为以太网数据信号:例如串口设备通过串口服务器转换为以太网接口),风车内所有设备通过光纤与监控中心服务器连接。

连接示意图
适用产品型号
NIES-608-2F型工业以太网交换机 NIES-608-4F型工业网络交换机
 
NIES-5028型模块化工业以太网交换机  

 

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