科動(dòng)寬溫管理型交換機(jī)在風(fēng)電行業(yè)的應(yīng)用
項(xiàng)目背景：
根據(jù)中國(guó)在“十一五”時(shí)期期間的規(guī)劃，全國(guó)新增風(fēng)電裝機(jī)容量約 900 萬(wàn)千瓦，到 2010 年，風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)到 1000 萬(wàn)千瓦。同時(shí)，形成國(guó)內(nèi)風(fēng)電裝備制造能力，整機(jī)生產(chǎn)能力達(dá)到年產(chǎn)500 萬(wàn)千瓦，零部件配套生產(chǎn)能力達(dá)到年產(chǎn) 800 萬(wàn)千瓦，為 2010年以后風(fēng)電快速發(fā)展奠定裝備基礎(chǔ)。結(jié)合無(wú)電地區(qū)電力建設(shè)，積極培育小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)，到 2010 年，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用量達(dá)到 30 萬(wàn)臺(tái)，總?cè)萘窟_(dá)到 7.5 萬(wàn)千瓦，設(shè)備生產(chǎn)能力達(dá)到年產(chǎn) 8000 臺(tái)。
此次風(fēng)電項(xiàng)目正位于中蒙邊境的巴彥淖爾地區(qū)，正是“十一五”中提到的規(guī)劃布局的重點(diǎn)區(qū)域：根據(jù)“十一五”規(guī)劃在內(nèi)蒙古的巴彥淖爾充分發(fā)揮“三北”（東北、華北、西北）地區(qū)風(fēng)能資源優(yōu)勢(shì)，建設(shè)大型和特大型風(fēng)電場(chǎng)。在河北、內(nèi)蒙古、甘肅、吉林等地建設(shè)百萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地，到 2010 年，河北和內(nèi)蒙古的風(fēng)電總裝 27機(jī)容量分別達(dá)到 200 萬(wàn)千瓦和 300 萬(wàn)千瓦以上，已投產(chǎn)及開(kāi)工建設(shè)的總規(guī)模分別達(dá)到 300 萬(wàn)千瓦和 400 萬(wàn)千瓦左右。
系統(tǒng)描述：
每座風(fēng)機(jī)由變流系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)以及1.5MW風(fēng)電發(fā)電機(jī)組及塔架構(gòu)成。而每座風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制柜載有PLC(可編程控制器)，逆變電源，HMI以及和I / O等設(shè)備。在塔的最上方有風(fēng)速，風(fēng)向,和軸轉(zhuǎn)速的傳感器，以及許多其他廠家的和公司的信息收集和傳輸設(shè)備。塔上塔下采用Profibus總線，通過(guò)光纖進(jìn)行連接，將塔上所有的信號(hào)傳至塔基控制柜中的PLC進(jìn)行處理，同時(shí)塔下有一個(gè)HMI，用于顯示各項(xiàng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的參數(shù)。通過(guò)檢測(cè)風(fēng)的方向，控制系統(tǒng)可以使用機(jī)動(dòng)偏航齒輪把整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在適當(dāng)?shù)娘L(fēng)向以利于最大化的進(jìn)行發(fā)電。所有的風(fēng)力渦輪機(jī)通過(guò)一個(gè)交換機(jī)連接到一個(gè)光纖環(huán)網(wǎng)，每個(gè)光纖環(huán)網(wǎng)連接到遠(yuǎn)程控制室進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，分析收集到的數(shù)據(jù)，調(diào)整渦輪機(jī)的設(shè)置，并提供智能報(bào)警功能來(lái)通知操作和維修人員。
對(duì)于每座風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，采用科動(dòng)公司的EISX8M-100T/FCS-GW系列光電管理型單模交換機(jī)，對(duì)于控制室內(nèi)的交換機(jī)則采用同一系列全口的EISX8M-100T,該交換機(jī)支持IP30防護(hù)等級(jí),增強(qiáng)EMC，工業(yè)寬溫，多個(gè)環(huán)網(wǎng)ID, 支持Trunking，VLAN，及Qos等功能 ，無(wú)論你是應(yīng)用于荒漠草原，還是海上項(xiàng)目，均可滿(mǎn)足風(fēng)電應(yīng)用的需求。
項(xiàng)目需求：
針對(duì)風(fēng)電行業(yè)的特殊應(yīng)用：其使用環(huán)境惡劣，晝夜溫差大，風(fēng)沙嚴(yán)重，對(duì)交換機(jī)的工作溫度要求高；電磁環(huán)境惡劣，需要工業(yè)交換機(jī)具有非常強(qiáng)的電磁干擾能力，穩(wěn)定可靠的性能；為確保通訊的可靠，需要建立起光纖環(huán)網(wǎng)，當(dāng)快速自愈功能。通信網(wǎng)絡(luò)某處故障時(shí)，能夠自動(dòng)平滑的切換到冗余備份光纖線路。為滿(mǎn)足SCADA對(duì)交換機(jī)信息采信的作用，需要通過(guò)遠(yuǎn)程交換機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行管理，SNMP協(xié)議滿(mǎn)足了這方面的應(yīng)用需求。
產(chǎn)品特性與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?/strong>
風(fēng)電機(jī)組的監(jiān)控系統(tǒng)具有對(duì)風(fēng)電機(jī)組的啟動(dòng)、停機(jī)、平穩(wěn)并網(wǎng)、雙速切換、自動(dòng)對(duì)風(fēng)、數(shù)據(jù)檢測(cè)和處理、故障記錄及自動(dòng)保護(hù)等就地控制功能，同時(shí)具有在中央監(jiān)控室對(duì)分散運(yùn)行在風(fēng)電場(chǎng)上的各風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示、運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理、運(yùn)行故障記錄報(bào)警、風(fēng)速－功率特性曲線的測(cè)量、開(kāi)機(jī)、停機(jī)、左右偏航、修改風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行參數(shù)等遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。由三部分組成：就地控制部分、中央集控部分、通信部分。
根據(jù)不同風(fēng)機(jī)的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)通信分為兩部分：風(fēng)機(jī)內(nèi)部控制通信部分、風(fēng)機(jī)與風(fēng)機(jī)間或風(fēng)機(jī)與控制中心的網(wǎng)絡(luò)通信部分。
根據(jù)此要求：我們對(duì)風(fēng)電行業(yè)的特殊應(yīng)用，組網(wǎng)方案著重考慮了以下幾點(diǎn)：
（一）風(fēng)機(jī)內(nèi)部控制通信部分
1、 能夠滿(mǎn)足風(fēng)電場(chǎng)的物理環(huán)境，溫度、防塵、電磁兼容性等的苛刻要求。
2、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮多個(gè)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的系統(tǒng)特點(diǎn)，技術(shù)上遵循先進(jìn)性、實(shí)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(wǎng)解決方案。
3、 因網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大，組網(wǎng)方案采用清晰的多層結(jié)構(gòu)，從最根本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)及管理，實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的快速分離及明確，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
4、 組網(wǎng)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(duì)設(shè)備故障、鏈路故障進(jìn)行自我診斷及快速排除，并實(shí)時(shí)報(bào)警。
5、 對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行人工維護(hù)、擴(kuò)容、或故障修復(fù)時(shí)應(yīng)該做到影響最小化，做到維護(hù)及擴(kuò)容對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行無(wú)影響，故障修復(fù)只對(duì)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接終端有一定的影響。
6、 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選擇采用具備高實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性的工業(yè)級(jí)設(shè)備。
7、 組網(wǎng)方案必須具備兼容性，能夠無(wú)縫連接不同廠商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，具備高性?xún)r(jià)比。
8、 考慮到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求，采用的是環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)理念，避免單條鏈路故障對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響。
9、 針對(duì)每臺(tái)風(fēng)機(jī)的地理位置，全部選用單模光纖的設(shè)備，以保證最遠(yuǎn)距離到中控室通訊距離要求。
（二）風(fēng)機(jī)間的通訊與控制中心的網(wǎng)絡(luò)通信
風(fēng)機(jī)間通信網(wǎng)絡(luò)采用以風(fēng)機(jī)內(nèi)的電控柜為匯聚點(diǎn)的十兆百兆光纖環(huán)網(wǎng)。采用EISX8M-100T/FCS-GW（專(zhuān)為客戶(hù)定制）交換機(jī)（基于科動(dòng)專(zhuān)有的RapidRing快速環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)）構(gòu)建，支持多環(huán)。能有效保障網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性，以及網(wǎng)絡(luò)通信的無(wú)擾動(dòng)切換，切換時(shí)間小于300ms（網(wǎng)絡(luò)自愈時(shí)間）。
所有風(fēng)機(jī)之間的交換機(jī)均采用統(tǒng)一型號(hào)，全部匯聚到主控室后，則采用全電口的EISX8M-100T-GW的交換機(jī)來(lái)作為SCADA的數(shù)據(jù)接入點(diǎn)，同時(shí)這些全電口的交換機(jī)則全部采用Trunking技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)干路的聚合。做到了所有通訊鏈路的全冗余。為通訊的可靠性提供了可靠的保障。
科動(dòng)公司以太網(wǎng)交換機(jī)特性： IP30防護(hù)等級(jí)，有效防塵；鋁合金外殼，堅(jiān)固且有助散熱；-40～75℃寬范圍工作溫度；標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝或面板安裝；低壓交、直流冗余電源設(shè)計(jì)。
管理功能：RapidRingTM環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù) (網(wǎng)絡(luò)中斷恢復(fù)時(shí)間<300毫秒)；Trunking主干冗余技術(shù) (網(wǎng)絡(luò)中斷恢復(fù)時(shí)間<10毫秒)；支持RSTP快速生成樹(shù)協(xié)議，提供更豐富的冗余組網(wǎng)方案；端口安全管理；支持SNMP簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議；端口流量控制，有效解決不同設(shè)備間的速率匹配問(wèn)題；端口鏡像，幫助用戶(hù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，排除故障；支持以超級(jí)終端或IE瀏覽器方式對(duì)交換機(jī)功能進(jìn)行配置；支持基于端口及IEEE 802.1QVLAN功能；支持IGMP Snooping功能，過(guò)濾網(wǎng)絡(luò)中的組播流量；支持ETHERNET/IP協(xié)議；支持IEEE 802.1p、TOS/DiffServ、端口、MAC地址的多級(jí)QoS ；支持繼電器輸出報(bào)警功能。
結(jié)論：
在此項(xiàng)目實(shí)施之前科動(dòng)的交換機(jī)已經(jīng)成功應(yīng)用于大蜂山、少白山、大白山等項(xiàng)目，內(nèi)蒙古的這個(gè)項(xiàng)目總的交換機(jī)使用臺(tái)數(shù)在224臺(tái)以上。初期網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行可靠。預(yù)計(jì)年底該項(xiàng)目將全部竣工驗(yàn)收。因此EISX系列交換機(jī)作為風(fēng)電應(yīng)用是非常成功的。作為全球工業(yè)以太網(wǎng)領(lǐng)域的知名供應(yīng)商，科動(dòng)控制為客戶(hù)提供節(jié)省空間、安裝方便且高可靠性、高性?xún)r(jià)比的多種產(chǎn)品。無(wú)論在何種應(yīng)用領(lǐng)域，科動(dòng)的產(chǎn)品均有突出的表現(xiàn)。不僅如此，科動(dòng)還積極響應(yīng)用戶(hù)的一切需求，以滿(mǎn)足客戶(hù)日益對(duì)工業(yè)通訊應(yīng)用的需求。做到眾廠商的多羸局面。為人類(lèi)奉獻(xiàn)清潔能源做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)！
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