2024-05-13
海上風(fēng)電具有發(fā)電量高、單機(jī)裝機(jī)容量大、機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定、適合大規(guī)模開發(fā)等優(yōu)點(diǎn)， 成為全球電場(chǎng)建設(shè)的新趨勢(shì)。華能江蘇如東近海風(fēng)電項(xiàng)目總投資53億元，總裝機(jī)容量為300兆瓦，使用50臺(tái)4兆瓦的海上風(fēng)電機(jī)組和20臺(tái)5兆瓦的海上風(fēng)電機(jī)組。其中5兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組單機(jī)重量為230噸、機(jī)身高度為97米、風(fēng)葉直徑為151米，三項(xiàng)指標(biāo)均為國(guó)內(nèi)同行之最。項(xiàng)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(dòng)工，一期26臺(tái)風(fēng)機(jī)于當(dāng)年12月發(fā)電，全部項(xiàng)目于今年9月21日開始并網(wǎng)試運(yùn)行，是目前亞洲已建成裝機(jī)容量最大的海上風(fēng)電項(xiàng)目。該工程開啟了兩個(gè)國(guó)內(nèi)首創(chuàng)：2座110千伏海上升壓站為國(guó)內(nèi)第一個(gè)“雙胞胎”，同時(shí)設(shè)計(jì)、制造、安裝、并網(wǎng)發(fā)電；連接風(fēng)場(chǎng)南北區(qū)的110kV海纜是由國(guó)內(nèi)廠家自主研發(fā)、目前國(guó)內(nèi)最粗的超長(zhǎng)三芯海底電纜。
據(jù)國(guó)網(wǎng)如東縣供電公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，項(xiàng)目全部并網(wǎng)后，每年發(fā)電量將達(dá)到8.2億千瓦時(shí)左右、收益5億多元，財(cái)政收入1億多元。項(xiàng)目每年節(jié)約標(biāo)煤24萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放約50萬(wàn)噸，同時(shí)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(fēng)電領(lǐng)域?qū)W(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的需求：
1．海上風(fēng)電應(yīng)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(chǔ)溫度：-45～85℃ ，存儲(chǔ)濕度：0%～95%，無(wú)凝結(jié)。
2．電機(jī)控制系統(tǒng)電磁環(huán)境惡劣，需要工業(yè)交換機(jī)具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力、較長(zhǎng)時(shí)間的平均無(wú)故障時(shí)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(shí)間。通信網(wǎng)絡(luò)出故障時(shí)，能夠平滑的切換到冗余備份線路。
4．為了保證遠(yuǎn)程監(jiān)控的數(shù)據(jù)的安全性，交換機(jī)需要有全面的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)置。
二、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)解決方案：
客戶呱呱風(fēng)武漢科技有限公司經(jīng)過(guò)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(jī)作為風(fēng)場(chǎng)管理系統(tǒng)以及風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)交換機(jī)主干設(shè)備， UT-2571GMM-SC作為海上發(fā)電風(fēng)機(jī)機(jī)艙與塔基的連接設(shè)備。
每個(gè)風(fēng)機(jī)的機(jī)艙配置一臺(tái)UT-2571GMM-SC多模收發(fā)器，通過(guò)光纖與塔基處安裝的宇泰UT-62408F管理型冗余交換機(jī)連接，每個(gè)塔基放置的交換機(jī)與中心機(jī)房的核心交換機(jī)通過(guò)1000M單模光纖一個(gè)冗余環(huán)網(wǎng)，核心機(jī)房由宇泰UT-62424F機(jī)架式工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組成， UT-62424F分別匯聚多個(gè)環(huán)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量。與風(fēng)機(jī)內(nèi)的UT-62408F組成多個(gè)環(huán)網(wǎng)，每個(gè)環(huán)網(wǎng)通過(guò)物理相隔離提高網(wǎng)絡(luò)的安全性，環(huán)網(wǎng)交換機(jī)啟用UT-Ring快速環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議，保障了網(wǎng)絡(luò)的無(wú)擾切換，網(wǎng)絡(luò)自愈時(shí)間小于20ms，在環(huán)網(wǎng)中啟用交換機(jī)的VLAN虛擬局域網(wǎng)絡(luò)功能，將電力SCADA、在線震動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)、機(jī)頭變槳控制系統(tǒng)等業(yè)務(wù)隔離，防止業(yè)務(wù)的廣播風(fēng)暴產(chǎn)生影響其他業(yè)務(wù)，并將交換機(jī)各業(yè)務(wù)接入端口（交換機(jī)使用端口）采用廣播風(fēng)暴抑制功能，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中“有效數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)效數(shù)據(jù)隔離”的功能，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴Ｍ瑫r(shí)采用QoS服務(wù)質(zhì)量功能，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)級(jí)別對(duì)交換機(jī)的接入端口進(jìn)行帶寬分配。
三、風(fēng)場(chǎng)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D：
四、方案分析：
根據(jù)風(fēng)電行業(yè)即有其普遍性也有其特殊性，我們?cè)诮M網(wǎng)方案中主要考慮以下幾個(gè)方面：
1．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。
2．能夠滿足風(fēng)電場(chǎng)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(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，具備高性價(jià)比。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。
五、宇泰方案的優(yōu)勢(shì)：
宇泰工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)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(luò)，使用宇泰獨(dú)創(chuàng)的 UT-Ring 協(xié)議，為您搭建可靠的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，具有超快小于20 毫秒的自愈時(shí)間。商用的產(chǎn)品也可以組成冗余網(wǎng)絡(luò)，但需要啟動(dòng) STP 協(xié)議，這樣冗余自余的時(shí)間就會(huì)達(dá)到10~~30 秒，以上，所以不能用于工業(yè)環(huán)境中使用。
2．抗強(qiáng)擾--適用于嚴(yán)苛環(huán)境： 宇泰以太網(wǎng)產(chǎn)品可以工作在嚴(yán)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(hù)等級(jí)，而商業(yè)使用的產(chǎn)品這一點(diǎn)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(jī)是寬溫設(shè)計(jì)的。工作溫度：-40～85℃ 存儲(chǔ)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(jí)產(chǎn)品可支持導(dǎo)軌式安裝、面板式安裝，堆疊式安裝和機(jī)柜安裝等多種方式。
4．電源優(yōu)勢(shì)&安裝方式優(yōu)勢(shì)： 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(huì)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(shì)：宇泰工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)采取如下若干措施來(lái)保證工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的萬(wàn)無(wú)一失。
1) VLAN（虛擬局域網(wǎng)）技術(shù)：VLAN 是安全交換機(jī)必不可少的功能。VLAN 可能跨越一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)，與它們的物理位置無(wú)關(guān)，設(shè)備之間好像在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)間通信一樣。VLAN 可以在交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)廣播域的隔離，它可以把網(wǎng)絡(luò)分成一個(gè)一個(gè)獨(dú)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(shè)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(quán)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)。
3) 流量控制功能(traffic control)：交換機(jī)的流量控制可以預(yù)防因?yàn)閺V播數(shù)據(jù)包、組播數(shù)據(jù)包及因目的地址錯(cuò)誤的單播數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)流量過(guò)大造成交換機(jī)帶寬的異常負(fù)荷，并可提高系統(tǒng)的整體效能，保持網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。 另外宇泰交換機(jī)還可針對(duì)每個(gè)端口提供雙向(in/out)分別限制功能。
4) ACL（訪問(wèn)控制列表）技術(shù)：宇泰交換機(jī)采用了訪問(wèn)控制列表 ACL 來(lái)實(shí)現(xiàn)包過(guò)濾防火墻的安全功能，增強(qiáng)安全防范能力。訪問(wèn)控制過(guò)濾措施可以基于源/目標(biāo) IP、TCP/UDP 端口等方式實(shí)現(xiàn)。ACL 不但可以讓網(wǎng)絡(luò)管理者用來(lái)制定網(wǎng)絡(luò)策略，針對(duì)個(gè)別用戶或特定的數(shù)據(jù)流進(jìn)行允許或者拒絕的控制，也可以用來(lái)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全屏蔽，從而更大程度的保證了網(wǎng)絡(luò)安全。
5) IEEE802.1x 身份驗(yàn)證機(jī)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(wèn)控制協(xié)議。它能夠在利用 IEEE 802 局域網(wǎng)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上提供一種對(duì)連接到局域網(wǎng)的用戶進(jìn)行認(rèn)證和授權(quán)的手段，達(dá)到了接受合法用戶接入，拒絕非授權(quán)用戶的訪問(wèn)，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全的目的。
6) QoS 機(jī)制：宇泰工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)采用了 IEEE802.p QoS CoS/TOS/DSCP 優(yōu)先級(jí)策略，保障了數(shù)據(jù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)可靠傳輸。
7) SysLog（系統(tǒng)日志）：交換機(jī)的 Syslog 日志功能可以將系統(tǒng)錯(cuò)誤、系統(tǒng)配置、狀態(tài)變化、狀態(tài)定期報(bào)告等信息傳送給日志服務(wù)器，網(wǎng)管人員依據(jù)這些信息掌握設(shè)備的運(yùn)行狀況，及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行配置設(shè)定和排障，保障網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定地運(yùn)行。
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