2024-05-13
海上風電具有發(fā)電量高、單機裝機容量大、機組運行穩(wěn)定、適合大規(guī)模開發(fā)等優(yōu)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50臺4兆瓦的海上風電機組和20臺5兆瓦的海上風電機組。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2座110千伏海上升壓站和1座220千伏陸上升壓站。工程于2016年4月25日動工，一期26臺風機于當年12月發(fā)電，全部項目于今年9月21日開始并網(wǎng)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(chuàng)：2座110千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(wǎng)發(fā)電；連接風場南北區(qū)的110kV海纜是由國內廠家自主研發(fā)、目前國內最粗的超長三芯海底電纜。
據(jù)國網(wǎng)如東縣供電公司相關負責人介紹，項目全部并網(wǎng)后，每年發(fā)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(jié)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(huán)境。
一、海上風電領域對網(wǎng)絡交換機的需求：
1．海上風電應用環(huán)境惡劣，晝夜溫差大，潮濕并有鹽霧，要求工作溫度：-45～75℃ 存儲溫度：-45～85℃ ，存儲濕度：0%～95%，無凝結。
2．電機控制系統(tǒng)電磁環(huán)境惡劣，需要工業(yè)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(huán)網(wǎng)，具有較小的自愈時間。通信網(wǎng)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(jiān)控的數(shù)據(jù)的安全性，交換機需要有全面的網(wǎng)絡安全設置。
二、網(wǎng)絡架構解決方案：
客戶呱呱風武漢科技有限公司經(jīng)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(tǒng)以及風機遠程監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡架構交換機主干設備， UT-2571GMM-SC作為海上發(fā)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(fā)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(huán)網(wǎng)，核心機房由宇泰UT-62424F機架式工業(yè)以太網(wǎng)交換機組成， UT-62424F分別匯聚多個環(huán)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量。與風機內的UT-62408F組成多個環(huán)網(wǎng)，每個環(huán)網(wǎng)通過物理相隔離提高網(wǎng)絡的安全性，環(huán)網(wǎng)交換機啟用UT-Ring快速環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議，保障了網(wǎng)絡的無擾切換，網(wǎng)絡自愈時間小于20ms，在環(huán)網(wǎng)中啟用交換機的VLAN虛擬局域網(wǎng)絡功能，將電力SCADA、在線震動檢測系統(tǒng)，風機主控系統(tǒng)、機頭變槳控制系統(tǒng)等業(yè)務隔離，防止業(yè)務的廣播風暴產(chǎn)生影響其他業(yè)務，并將交換機各業(yè)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(xiàn)網(wǎng)絡中“有效數(shù)據(jù)傳輸，無效數(shù)據(jù)隔離”的功能，提高網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。同時采用QoS服務質量功能，根據(jù)不同的業(yè)務級別對交換機的接入端口進行帶寬分配。
三、風場管理系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖：
四、方案分析：
根據(jù)風電行業(yè)即有其普遍性也有其特殊性，我們在組網(wǎng)方案中主要考慮以下幾個方面：
1．系統(tǒng)設計充分考慮多個業(yè)務子系統(tǒng)的系統(tǒng)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(wǎng)解決方案。
2．能夠滿足風電場苛刻的物理環(huán)境，溫度、防塵、電磁兼容性等要求。
3．因網(wǎng)絡規(guī)模龐大，組網(wǎng)方案采用清晰的多層結構，從最根本的網(wǎng)絡結構設計上簡化網(wǎng)絡的維護及管理，實現(xiàn)故障點的快速分離及明確，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
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(wǎng)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(tǒng)運行無影響；故障修復只對相關網(wǎng)絡設備的連接終端有一定的影響。
6．網(wǎng)絡設備選擇采用具備高實時性和穩(wěn)定性的工業(yè)級設備。
7．組網(wǎng)方案必須具備兼容性，能夠無縫連接不同廠商的網(wǎng)絡設備，具備高性價比?？紤]到工業(yè)現(xiàn)場對實時性要求，采用的是環(huán)網(wǎng)設計理念，避免單條鏈路故障對網(wǎng)絡的影響。
五、宇泰方案的優(yōu)勢：
宇泰工業(yè)級以太網(wǎng)交換機具有如下優(yōu)越特性：
1．快速冗余： 宇泰的工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品可以組成快速的冗余網(wǎng)絡，使用宇泰獨創(chuàng)的 UT-Ring 協(xié)議，為您搭建可靠的工業(yè)網(wǎng)絡，具有超快小于20 毫秒的自愈時間。商用的產(chǎn)品也可以組成冗余網(wǎng)絡，但需要啟動 STP 協(xié)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(yè)環(huán)境中使用。
2．抗強擾--適用于嚴苛環(huán)境： 宇泰以太網(wǎng)產(chǎn)品可以工作在嚴酷的電磁環(huán)境中，并且在數(shù)據(jù)口防雷、快速脈沖群，靜電等都有較高的防護等級，而商業(yè)使用的產(chǎn)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：-40～85℃ 存儲溫度：-40～85℃ ，滿足惡劣氣象環(huán)境下的穩(wěn)定需求。 安裝方式更加靈活，工業(yè)級產(chǎn)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(yōu)勢&安裝方式優(yōu)勢： 電源供電部分是任何產(chǎn)品的根源，所有產(chǎn)品出現(xiàn)故障，其電源故障所占的比率為 35%以上。所以工業(yè)產(chǎn)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(chǎn)品一般采用交流單電源供電。
5．安全優(yōu)勢：宇泰工業(yè)以太網(wǎng)交換機采取如下若干措施來保證工業(yè)網(wǎng)絡的萬無一失。
1) VLAN（虛擬局域網(wǎng)）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(wǎng)絡間通信一樣。VLAN 可以在交換機上實現(xiàn)廣播域的隔離，它可以把網(wǎng)絡分成一個一個獨立的區(qū)域，可以控制這些區(qū)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(wǎng)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(shù)據(jù)包、組播數(shù)據(jù)包及因目的地址錯誤的單播數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)流量過大造成交換機帶寬的異常負荷，并可提高系統(tǒng)的整體效能，保持網(wǎng)絡安全穩(wěn)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(xiàn)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(xiàn)。ACL 不但可以讓網(wǎng)絡管理者用來制定網(wǎng)絡策略，針對個別用戶或特定的數(shù)據(jù)流進行允許或者拒絕的控制，也可以用來加強網(wǎng)絡的安全屏蔽，從而更大程度的保證了網(wǎng)絡安全。
5) IEEE802.1x 身份驗證機制：IEEE 802 協(xié)議集的局域網(wǎng)接入控制協(xié)議，是基于端口的訪問控制協(xié)議。它能夠在利用 IEEE 802 局域網(wǎng)優(yōu)勢的基礎上提供一種對連接到局域網(wǎng)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(wǎng)絡安全的目的。
6) QoS 機制：宇泰工業(yè)以太網(wǎng)交換機采用了 IEEE802.p QoS CoS/TOS/DSCP 優(yōu)先級策略，保障了數(shù)據(jù)關鍵數(shù)據(jù)的實時可靠傳輸。
7) SysLog（系統(tǒng)日志）：交換機的 Syslog 日志功能可以將系統(tǒng)錯誤、系統(tǒng)配置、狀態(tài)變化、狀態(tài)定期報告等信息傳送給日志服務器，網(wǎng)管人員依據(jù)這些信息掌握設備的運行狀況，及早發(fā)現(xiàn)問題，及時進行配置設定和排障，保障網(wǎng)絡安全穩(wěn)定地運行。
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