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宇泰工業交換機在海上風力發電系統中應用案例

2018-08-23 來源:

項目概況

      海上風電具有發電量高、單機裝機容量大、機組運行穩定、適合大規模開發等優點, 成為全球電場建設的新趨勢。華能江蘇如東近海風電項目總投資53億元,總裝機容量為300兆瓦,使用504兆瓦的海上風電機組和205兆瓦的海上風電機組。其中5兆瓦海上風電機組單機重量為230噸、機身高度為97米、風葉直徑為151米,三項指標均為國內同行之最。項目還包括2110千伏海上升壓站和1220千伏陸上升壓站。工程于2016425日動工,一期26臺風機于當年12月發電,全部項目于今年921日開始并網試運行,是目前亞洲已建成裝機容量最大的海上風電項目。該工程開啟了兩個國內首創:2110千伏海上升壓站為國內第一個“雙胞胎”,同時設計、制造、安裝、并網發電;連接風場南北區的110kV海纜是由國內廠家自主研發、目前國內最粗的超長三芯海底電纜。

據國網如東縣供電公司相關負責人介紹,項目全部并網后,每年發電量將達到8.2億千瓦時左右、收益5億多元,財政收入1億多元。項目每年節約標煤24萬噸,減少二氧化碳排放約50萬噸,同時還能有效減少水、灰渣、粉塵等污染物的排放,凈化空氣環境。

海上風電領域對網絡交換機的需求

1、 海上風電應用環境惡劣,晝夜溫差大,潮濕并有鹽霧,要求工作溫度:-4575℃ 存儲溫度:-4585℃ ,存儲濕度:0%95%,無凝結。

2、 電機控制系統電磁環境惡劣,需要工業交換機具有較強的抗電磁干擾能力、較長時間的平均無故障時間。

3為了保障通信的可靠性,要求建立冗余的環網,具有較小的自愈時間。通信網絡出故障時,能夠平滑的切換到冗余備份線路。

4、 為了保證遠程監控的數據的安全性,交換機需要有全面的網絡安全設置。

網絡架構解決方案

客戶呱呱風武漢科技有限公司經過了全面的考察后最終選擇了宇泰的UT-62424F、UT-62408F管理型交換機作為風場管理系統以及風機遠程監控系統網絡架構交換機主干設備, UT-2571GMM-SC作為海上發電風機機艙與塔基的連接設備。

每個風機的機艙配置一臺UT-2571GMM-SC多模收發器,通過光纖與塔基處安裝的宇泰UT-62408F管理型冗余交換機連接,每個塔基放置的交換機與中心機房的核心交換機通過1000M單模光纖一個冗余環網,核心機房由宇泰UT-62424F機架式工業以太網交換機組成, UT-62424F分別匯聚多個環網數據流量。與風機內的UT-62408F組成多個環網,每個環網通過物理相隔離提高網絡的安全性,環網交換機啟用UT-Ring快速環網冗余協議,保障了網絡的無擾切換,網絡自愈時間小于20ms,在環網中啟用交換機的VLAN虛擬局域網絡功能,將電力SCADA、在線震動檢測系統,風機主控系統、機頭變槳控制系統等業務隔離,防止業務的廣播風暴產生影響其他業務,并將交換機各業務接入端口(交換機使用端口)采用廣播風暴抑制功能,可以實現網絡中“有效數據傳輸,無效數據隔離”的功能,提高網絡數據傳輸的安全性。同時采用QoS服務質量功能,根據不同的業務級別對交換機的接入端口進行帶寬分配。


                  UT-62424F                    UT-2571G                                     UT-62408F


     


風場管理系統網絡拓撲圖


方案分析

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面:

1.系統設計充分考慮多個業務子系統的系統特點,技術上遵循先進性、實用性與成熟可靠性并重的原則,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.因網絡規模龐大,組網方案采用清晰的多層結構,從最根本的網絡結構設計上簡化網絡的維護及管理,實現故障點的快速分離及明確,確保系統的穩定運行。

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,并實時報警。

5.對網絡進行人工維護、擴容、或故障修復時應該做到影響最小化,做到維護及擴容對系統運行無影響;故障修復只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??紤]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。

五、宇泰方案的優勢

宇泰工業級以太網交換機具有如下優越特性:

 1、快速冗余

 宇泰的工業以太網產品可以組成快速的冗余網絡,使用宇泰獨創的 UT-Ring 協議,為您搭建可靠的工業網絡,具有超快小于20 毫秒的自愈時間。

 商用的產品也可以組成冗余網絡,但需要啟動 STP 協議,這樣冗余自余的時間就會達到10~~30 秒,以上,所以不能用于工業環境中使用。

 2、抗強擾—適用于嚴苛環境

 宇泰以太網產品可以工作在嚴酷的電磁環境中,并且在數據口防雷、快速脈沖群,靜電等都有較高的防護等級,而商業使用的產品這一點是不具備的。

 3、良好的溫度特性&安裝方式靈活性

良好的溫度特性,宇泰的 UT 系列交換機是寬溫設計的。工作溫度:-4085℃ 存儲溫度:-4085℃ ,滿足惡劣氣象環境下的穩定需求。 安裝方式更加靈活,工業級產品可支持導軌式安裝、面板式安裝,堆疊式安裝和機柜安裝等多種方式。

 4、電源優勢&安裝方式優勢

 電源供電部分是任何產品的根源,所有產品出現故障,其電源故障所占的比率為 35%以上。所以工業產品為了避免電源故障造成的麻煩,一般都會選擇雙電源供電的模式。而且采用直流供電。商用產品一般采用交流單電源供電。

 5、安全優勢

宇泰工業以太網交換機采取如下若干措施來保證工業網絡的萬無一失

1)  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,可以控制這些區域是否可以通訊。

2)  IP/MAC 與端口綁定

設置 IP/MAC 地址與端口的綁定功能,可有限的限制用戶的非授權網絡訪問。

3)  流量控制功能(traffic control)

交換機的流量控制可以預防因為廣播數據包、組播數據包及因目的地址錯誤的單播數據包數據流量過大造成交換機帶寬的異常負荷,并可提高系統的整體效能,保持網絡安全穩定的運行。 另外宇泰交換機還可針對每個端口提供雙向(in/out)分別限制功能。

4)  ACL(訪問控制列表)技術

宇泰交換機采用了訪問控制列表 ACL 來實現包過濾防火墻的安全功能,增強安全防范能力。訪問控制過濾措施可以基于源/目標 IP、TCP/UDP 端口等方式實現。ACL 不但可以讓網絡管理者用來制定網絡策略,針對個別用戶或特定的數據流進行允許或者拒絕的控制,也可以用來加強網絡的安全屏蔽,從而更大程度的保證了網絡安全。

5)  IEEE802.1x 身份驗證機制

IEEE 802 協議集的局域網接入控制協議,是基于端口的訪問控制協議。它能夠在利用 IEEE 802 局域網優勢的基礎上提供一種對連接到局域網的用戶進行認證和授權的手段,達到了接受合法用戶接入,拒絕非授權用戶的訪問,保護網絡安全的目的。

6)  QoS 機制

宇泰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。

7)  SysLog(系統日志)

交換機的 Syslog 日志功能可以將系統錯誤、系統配置、狀態變化、狀態定期報告等信息傳送給日志服務器,網管人員依據這些信息掌握設備的運行狀況,及早發現問題,及時進行配置設定和排障,保障網絡安全穩定地運行。

        


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