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研华工业交换机在风力发电中的应用

作者:研华电力与能源事业部2008.12.17阅读 6504


  一、 风电行业背景
  随着国家对风电行业的扶持力度加大,风电产业发展迅猛。2007年中国大陆新增风电机组3155台,装机容量330.4万KW。与2006年当年新增装机133.7万KW相比,2007年当年新增装机增长率为147.1%

研华工业交换机在风力发电中的应用如图


  2007年中国大陆累积风电机组6469台,装机容量590.6WKW,风电场158个。分布在21个省市。于2006年累计装机259.9KW相比。2007年累计装机增长率为127.2%,提前3年实现国家《可再生能源法中长期发展规划》中提出的目标。

研华工业交换机在风力发电中的应用如图


  随着中国风电市场的快速增长以及风电机组制造商新秀的进入,中国风电机组供应市场的竞争格局也正在悄然发生变化。风电场开发商投资建设风电场的热情也空前高涨,中国风电装机容量将在2008年底再次超过人们预想而创下新的纪录!预计到2008年底,中国风电机组新增装机容量将达到730.4万千瓦,累计装机容量将达到1335.6万千瓦,新增装机容量增长率预计将达到111.71%。

研华工业交换机在风力发电中的应用如图


  国家制定的2020年风电装机3000万千万的目标,有望在2011年实现。到2020年,中国风电装机保守估计将达到8000万千瓦。
  随着风力发电场的大量建设,风场信息化管理系统,风机远程监控系统也大量应用。这些系统应用环境恶劣,需要管理型宽温工业以太网交换机进行网络支持。近期国内一大型风机整机制造企业选择了研华EKI系列交换机作为其风场管理系统的主干网交换机。
  二、 风电领域对网络交换机的需求
  1、 风电应用环境恶劣,昼夜温差大,风沙严重,要求工作温度:-45~75℃ 存储温度:-45~85℃ ,存储湿度:0%~95%,无凝结。
  2、 电机控制系统电磁环境恶劣,需要工业交换机具有较强的抗电磁干扰能力、较长时间的平均无故障时间。
  3、 为了保障通信的可靠性,要求建立冗余的环网,具有较小的自愈时间。通信网络出故障时,能够平滑的切换到冗余备份线路。
  4、 为了保证远程监控的数据的安全性www.cechina.cn,交换机需要有全面的网络安全设置。
  客户经过了全面的考察后最终选择了研华的EKI-6554SI 和EKI-4654R作为风场管理系统以及风机远程监控系统网络架构交换机主干设备。
  三、 网络架构拓扑图
  每个风机的塔基处安装一台研华的管理型冗余交换机EKI-7554SI,通过单模光纤连接构成一个冗余环网。同时监控中心内部每个环网的EKI-7554SI通过电口连接到研华24口网管型冗余千兆以太网交换机EKI-4654R。监控中心内部服务器,工程师站通过EKI-4654R构成局域网系统。

研华工业交换机在风力发电中的应用如图


  四、 方案分析
  根据风电行业即有其普遍性也有其特殊性,我们在组网方案中主要考虑以下几个方面:
  1. 系统设计充分考虑多个业务子系统的系统特点,技术上遵循先进性、实用性与成熟可靠性并重的原则,形成一整套功能齐全的组网解决方案。
  2. 能够满足风电场苛刻的物理环境www.cechina.cn,温度、防尘、电磁兼容性等要求
  3. 因网络规模庞大,组网方案采用清晰的多层结构,从最根本的网络结构设计上简化网络的维护及管理,实现故障点的快速分离及明确,确保系统的稳定运行。
  4. 组网方案自身必须具备一定的故障排除及快速自愈功能,能够针对设备故障、链路故障进行自我诊断及快速排除,并实时报警。
  5. 对网络进行人工维护、扩容、或故障修复时应该做到影响最小化,做到维护及扩容对系统运行无影响;故障修复只对相关网络设备的连接终端有一定的影响。
  6. 网络设备选择采用具备高实时性和稳定性的工业级设备
  7. 组网方案必须具备兼容性,能够无缝连接不同厂商的网络设备,具备高性价比。
  考虑到工业现场对实时性要求,采用的是环网设计理念,避免单条链路故障对网络的影响。
  五、 研华方案的优势
  研华工业级以太网交换机具有如下优越特性:
  1、快速冗余
  研华的工业以太网产品可以组成快速的冗余网络CONTROL ENGINEERING China版权所有,使用研华独创的X-Ring协议,为您搭建可靠的工业网络,具有超快小于10毫秒的自愈时间。
  商用的产品也可以组成冗余网络www.cechina.cn,但需要启动STP协议,这样冗余自余的时间就会达到10~~30秒,以上,所以不能用于工业环境中使用。
  2、抗强扰-适用于严苛环境
  研华以太网产品可以工作在严酷的电磁环境中,并且在数据口防雷、快速脉冲群www.cechina.cn,静电等都有较高的防护等级,而商业使用的产品这一点是不具备的。
  3、良好的温度特性&安装方式灵活性
  良好的温度特性,研华的EKI系列交换机是宽温设计的。工作温度:-45~75℃ 存储温度:-45~85℃ ,满足恶劣气象环境下的稳定需求。
  安装方式更加灵活,工业级产品可支持导轨式安装、面板式安装,堆叠式安装和

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