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摘要
隨著風力發電場的大量建設，風場變電站SCADA監控係統、風場視頻安防係統、風力發電機組遠程監控係統也大量應用，監控係統的建設對於風機的安全監控、提高風能利用率、提高風機工作效率、風電場的安全監控都十分重要。但這些係統應用環境惡劣，需要管理型寬溫工業以太網交換機進行網絡支持。
關鍵詞
歐邁特工業以太網交換機OMATE6100、OMATE6300；OE-Ring快速環網冗餘技術
一. 係統需求
風力發電場對網絡設備的需求：
1、風電應用環境惡劣，晝夜溫差大，風沙嚴重，要求工作溫度：-40～75℃ 存儲溫度：-45～85℃ ，存儲濕度：0%～95%，無凝結。
2、電磁環境惡劣，需要工業交換機具有較強的抗電磁幹擾能力、長時間的平均無故障時間。
3、為了保障通信的可靠性，要求建立冗餘的環網，具有快速自愈功能。通信網絡出故障時，能夠自動平滑的切換到冗餘備份線路。
4、為了保證遠程監控的數據的安全性，交換機需要有全麵的網絡安全設置。
二. 網絡設計方案
風電機組監控係統具有對風電機組自動啟動、停機、平穩並網、雙速切換、自動對風、數據檢測和處理、故障記錄及自動保護等就地控製功能，同時具有在中央監控室對分散運行在風電場上的各風電機組運行狀態的實時顯示、運行數據的統計處理、運行故障記錄報警、風速－功率特性曲線的測量、開機、停機、左右偏航、修改風電機組運行參數等遠程監控功能。由三部分組成：就地控製部分、中央集控部分、通信部分。根據不同風機的應用網絡通信分為兩部分：風機內部控製通信部分、風機與風機間或風機與控製中心的網絡通信部分。
根據風電行業即有其普遍性也有其特殊性，我們在組網方案中主要考慮以下幾個方麵：
1、係統設計充分考慮多個業務子係統的係統特點，技術上遵循先進性、實用性與成熟可靠性並重的原則，形成一整套功能齊全的組網解決方案。
2、能夠滿足風電場苛刻的物理環境，溫度、防塵、電磁兼容性等要求
3、因(yin)網(wang)絡(luo)規(gui)模(mo)龐(pang)大(da)，組(zu)網(wang)方(fang)案(an)采(cai)用(yong)清(qing)晰(xi)的(de)多(duo)層(ceng)結(jie)構(gou)，從(cong)最(zui)根(gen)本(ben)的(de)網(wang)絡(luo)結(jie)構(gou)設(she)計(ji)上(shang)簡(jian)化(hua)網(wang)絡(luo)的(de)維(wei)護(hu)及(ji)管(guan)理(li)，實(shi)現(xian)故(gu)障(zhang)點(dian)的(de)快(kuai)速(su)分(fen)離(li)及(ji)明(ming)確(que)，確(que)保(bao)係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)運(yun)行(xing)。
4、組網方案自身必須具備一定的故障排除及快速自愈功能，能夠針對設備故障、鏈路故障進行自我診斷及快速排除，並實時報警。
5、對網絡進行人工維護、擴容、或故障修複時應該做到影響最小化，做到維護及擴容對係統運行無影響；故障修複隻對相關網絡設備的連接終端有一定的影響。
6、網絡設備選擇采用具備高實時性和穩定性的工業級設備
7、組網方案必須具備兼容性，能夠無縫連接不同廠商的網絡設備，具備高性價比。
8、考慮到工業現場對實時性要求，采用的是環網設計理念，避免單條鏈路故障對網絡的影響。
本方案基於歐邁特工業以太網交換機性價比及網絡可靠性的綜合考慮，針對兩個部分的網絡通信（可選多模或單模光纜）建議如下：
1、風機內部控製通信部分
主要是指風機機艙與塔基之間設備的通信，負責監控以下數據：1、電力參數包括電網三相電壓、發電機輸出的三相電流、電網頻率、發電機功率因數等；2、風力參數：風速、風向；3、風力發電機組狀態參數：發電機轉速和風輪轉速、溫度（發電機、控製器、軸承、增速器油溫等）、電纜扭轉、機械刹車狀況、機艙振動、油位；4、反饋信號：回收葉間擾流器、鬆開機械刹車、鬆開偏航製動器、發電機脫網及脫網後轉速降落信號等。
muqianfengjineibukongzhitongxinshitongguofengjijicangyutajizhijiandeerduiguangxianshoufaqilaishixiande，huidailaianzhuangheweihudebubian。weicibeijingoumaitegongsitebietuichuyikuanOMATE6100工業以太網交換機，隻需一對設備很好解決了此類問題。該設備多個業務電口支持VLAN劃分，可以有效隔離廣播域，為風機內部控製通信提供安全可靠的業務隔離傳輸；同時電源輸入冗餘、基於端口聚合的二對光口互為冗餘，從而進一步提高了風機內部通信的可靠性！
風機機艙配置一台OMATE6100為機艙內的變漿控製器、機艙控製器等設備提供接入，通過控製器來采集風速傳感器、風向傳感器、雙饋變頻器、偏航變頻器、變漿變頻器等設備的數據。同時風機塔基配置一台相同的OMATE6100，通過二對互為冗餘光口與機艙的OMATE6100可靠連接，然後接入塔基內的環網交換機OMATE6300，後者為塔基內的主控製器、工控機等設備提供接入，同時負責與集中控製室的通信。
2、風機與風機間或風機與控製中心的網絡通信部分
風機間通信網絡采用以就地監控中心為彙聚點的互聯百兆光纖環網。采用OMATE6300係列工業以太網交換機（基於OE-RING快速環網冗餘技術）構建，能有效保障網絡的安全性、可靠性、穩定性，以及網絡通信的無擾動切換，切換時間小於30ms（網絡自愈時間）。
風機塔基內的環網交換機OMATE6300（提供6個10/100M電口，2個100M光口），通過光纖與其它風機內的交換機OMATE6300構建百兆冗餘網絡，保障網絡快速自愈，提高數據傳輸的安全性、可靠性、抗幹擾能力。
在就地監控中心配置一台多光口OMATE6300xiliejiaohuanji，weifengdianchanggegebaizhaoguangxianhuanwangtigonghuijujieruzhichi，bingweixianchangdekongzhishebeitigongjieruzhichi。yuyuanchengdezhongyangjiankongzhongxincaiyongguangxianfangshilianjie，weitigaolianlukekaoxingjianyiyiguangduankoujuhefangshilianjie，jitigaotongxindaikuan，youweiguangxianlianlutigonglerongyubaohu。
考慮到風電場其他係統業務的接入及統一管理，例如風電場視頻監控係統，不同係統業務將會采用VLAN技術隔離，在核心需要進行三層路由交換，建議在中央監控中心配置一台三層工業級以太網交換機GOE324係列（支持靜態路由、動態路由RIP/OSPF/BGP、組播路由PIM-SM/PIM-DM/DVMRP），為整個監控係統網絡提供高效率的硬件路由處理功能。
三、OMATE產品優勢：
1、良好的設備特性&安裝方式靈活性，寬溫、防塵、防潮設計：
工作溫度：-40～80 ℃，存儲溫度：-45～85 ℃ぷ魘齲? ～ 95 % (無凝露)；金屬外殼無風扇散熱技術，IP40以上等級防護；可定製機架、導軌、壁掛安裝；
2、在嚴酷電磁環境可靠穩定工作：
通過工業四級電磁兼容性檢測，有效防禦工業幹擾：高壓交流電場、靜電場、電弧、可控矽等；自然界幹擾：雷電衝擊、各種靜電放電、磁暴等；
3、設備平均無故障時間超過30萬小時，長年提供備品備件；
4、快速冗餘：
支持OE-Ring以及RSTP等環網冗餘技術，保障了網絡通信的無擾動切換，前者網絡自愈時間小於30ms。
5、安全優勢：
1）支持VLAN（虛擬局域網）技術
VLAN是安全交換機必不可少的功能。VLAN可能跨越一個或多個交換機，與它們的物理位置無關，設備之間好像在同一個網絡間通信一樣。VLAN可以在交換機上實現廣播域的隔離，它可以把網絡分成一個一個獨立的區域，可以控製這些區域是否可以通訊。
2）流量控製功能(traffic control)
交換機的流量控製可以預防因為廣播數據包、組zu播bo數shu據ju包bao及ji因yin目mu的de地di址zhi錯cuo誤wu的de單dan播bo數shu據ju包bao數shu據ju流liu量liang過guo大da造zao成cheng交jiao換huan機ji帶dai寬kuan的de異yi常chang負fu荷he，並bing可ke提ti高gao係xi統tong的de整zheng體ti效xiao能neng，保bao持chi網wang絡luo安an全quan穩wen定ding的de運yun行xing。
另外歐邁特交換機還可針對每個端口提供雙向(in/out)分別限製功能。
3）支持端口聚合
多個的端口的聚合即提高鏈路傳輸帶寬，又為鏈路提供了冗餘保護；
4）IEEE802.1x身份驗證機製
IEEE 802協議集的局域網接入控製協議，是基於端口的訪問控製協議。它能夠在利用IEEE 802juyuwangyoushidejichushangtigongyizhongduilianjiedaojuyuwangdeyonghujinxingrenzhengheshouquandeshouduan，dadaolejieshouhefayonghujieru，jujuefeishouquanyonghudefangwen，baohuwangluoanquandemude。
5）QoS機製
歐邁特工業以太網交換機采用了IEEE802.p QoS CoS/TOS/DSCP優先級策略，保障了數據關鍵數據的實時可靠傳輸。
6）支持廣播風暴抑製、IGMP-Snooping組播協議，提高網絡傳輸效率
7）係統日誌
交換機的日誌功能可以將係統錯誤、係統配置、狀態變化、狀(zhuang)態(tai)定(ding)期(qi)報(bao)告(gao)等(deng)信(xin)息(xi)傳(chuan)送(song)給(gei)日(ri)誌(zhi)服(fu)務(wu)器(qi)，網(wang)管(guan)人(ren)員(yuan)依(yi)據(ju)這(zhe)些(xie)信(xin)息(xi)掌(zhang)握(wo)設(she)備(bei)的(de)運(yun)行(xing)狀(zhuang)況(kuang)，及(ji)早(zao)發(fa)現(xian)問(wen)題(ti)，及(ji)時(shi)進(jin)行(xing)配(pei)置(zhi)設(she)定(ding)和(he)排(pai)障(zhang)，保(bao)障(zhang)網(wang)絡(luo)安(an)全(quan)穩(wen)定(ding)地(di)運(yun)行(xing)。
8）統一網管：
除提供方便的Web等訪問外，還支持SNMP、RMON管理，方便與第三方設備實現全網統一管理。
四、小結
北京歐邁特公司作為工業以太網設備的專業製造商，為風電場提供專家級解決方案：采用先進的工業以太網通信技術實現風電場的有效監控，保障了整個的係統安全性、可靠性、穩定性，提高了風機的發電效率，標準的通信協議也為其他業務的接入提供了便利。
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