助力风力发电，拓普泰克方案的应用亮点

     随着“互联网+电力”的深度耦合发展，电力生产对现场设备之间的信息互通提出了更高的要求，以工业以太网为代表的组网技术不断得到广泛应用，电力系统建设已不再是系统的简单集成，而是向网络化、智能化方向全面拓展。在两化融合、智能电网大趋势的背景下，电力企业工业控制系统的管理控制一体化、网络化、智能化已是大势所趋。

     电网作为我国最重要的关键基础设施，如何设计有效的新能源关键信息系统的防护方案，保障新能源安全的并入国家电网，是一项比较大的挑战。风力发电因环保、能量储蓄大、资源丰富等特点，受到全球各国的广泛重视。目前我国的风力发电每年的发电量全球排名第一，风力发电不仅解决了日益增产的能源需求，同时有效的保护了我国的自然生态环境。，对此，我们提出拓普泰克风电场电力监控系统，此系统基于SYSMATE工业以太网交换机对风电发电机远程监测方案，在每个风力发电塔台安装一台SYSMATE工业级以太网交换机，通过网络组网，中心监控主站通过传回的数据及时了解整个风机各个站点运行情况。

 

      拓普泰克风电场电力监控系统主要用于监控风电场生产控制大区和信息管理大区各系统和装置稳定运行，确保发电、变电、输电等环节正常运转，从而向电网输送稳定的电力能源。
      风电场的控制区主要包括以下业务系统和功能模块：风机监控系统、无功电压控制、发电功率控制、升压站监控系统、继电保护和相量测量装置（PMU）等。

 

      风电场的非控制区主要包括以下业务系统和功能模块：风功率预测系统、状态监测系统、电能量采集装置和故障录波装置等。
      风电场的信息管理大区主要包括以下业务系统和功能模块：天气预报系统、检修管理系统、测风塔系统和管理信息系统（MIS）等。

      拓普泰克风电场电力监控系统主要可实现以下目标：

     1）建立覆盖风电场的综合监控管理系统，对风电场的运行、设备进行全方位管理，满足风电场监控室现场管理、区域监控中心全局监管、管理人员移动办公的需求；

     2）对视频监控、入侵报警、出入口管理、环境监测、火灾报警、智能控制等系统进行集成管理，通过统一客户端进行呈现，确保人员高效应用；

     3）结合事故响应机制部署预案，对突发事件快速做出响应和处置，有效对安全事件进行防范，降低和控制意外事故发生的风险；

     4）充分利用视频资源，监控发电设施运行环境，规范运行、维护及抢修过程，保障风电场稳定运行；

     5）通过现有信息资源，形成各类统计报表，供领导统筹决策

     6）采用高科技手段，第一时间掌握设备不在线、工作异常等故障信息，及时排除故障，提高运维效率，减少运维成本。

     系统整体拓扑图如下图所示：

     

     风电电力监控系统架构

     风电电力监控系统包括现场风力发电机组控制单元、高速环型冗余光纤以太网、远程上位机操作员站等部分。现场风力发电机组控制单元是每台风机控制的核心，实现机组的参数监视、自动发电控制和设备保护等功能；网络系统整体网络采用核心和骨干环网层，两个网络的构架，主要传输业务有电力、在线震动检测系统，风机主控系统、机头变桨控制系统等，高速环型冗余光纤以太网是系统的数据高速公路，将机组的实时数据送至上位机界面；上位机操作员站是风电厂的运行监视核心，并具备完善的机组状态监视、参数报警，实时/历史数据的记录显示等功能，操作员在控制室内实现对风场所有机组的运行监视及操作风电。

     电力监控系统网络架构如下图所示：

     工作原理：

     在每个风机的塔筒底部放置SYSMATE工业以太网交换机，环网设备及核心设备通过100M光纤互联，核心机房由两台SYSMATE工业以太网交换机TPK-I4M4GS24G组成，实现核心网络冗余，分担了设备负载和网络流量，提高了网络可靠性。每个风机内由TPK-I11FSC4F工业以太网交换机组成多个百兆冗余环网， 每个环网通过物理相隔离提高网络的安全性，TPK-I4M2GS8G环网交换机启用TOP-Ring 快速环网冗余协议，保障了网络的无扰切换，网络自愈时间小于20ms，在环网中启用交换机的VLAN虚拟局域网络功能，将电力、在线震动检测系统，风机主控系统、机头变桨控制系统等业务隔离，防止业务的广播风暴产生影响其他业务， 并将交换机各业务接入端口（交换机使用端口）采用拓普泰克的广播风暴抑制功能，可以实现网络中“有效数据传输，无效数据隔离”的功能，提高网络数据传输的安全性。同时采用QOS服务质量功能，根据不同的业务级别对交换机的接入端口进行带宽分配， 提高网络数据传输的高效性。

     网络拓扑如图所示

     系统优势：

     1.提供完整的安全体系结构， 在各个环节均采用冗余技术拓普泰克私有环网协议 TOP-Ring、QOS、广播风暴抑制、VLAN、等安全措施，确保网络的安全性。

     2.提供高品质的 QOS服务质量为不同的业务提供不同的优先级服务，QOS 可根据端口的优先级来设置端口的带宽，保证了整个网络数据的高效率传送，对对应端口的业务进行带宽设置。

     3.保障风力发电机的正常运行，大幅度减少风机故障带来的损失，实现设备数据在4G网络的高效可靠传输

     4.快速组网、灵活组网、便于维护等特性，维护成本低

     5.即插即用，自动组网；完全分布式，不惧主控节点失效

     6.任何故障点出现对目前网络不会造成任何影响。同时每个环网相互独立、互不影响

     7.覆盖风电场的综合监控管理系统，对风电场的运行、设备进行全方位管理，满足风电场监控室现场管理、区域监控中心全局监管、管理人员移动办公的需求。

     系统主要产品：

  

     产品优势：

    1.通信稳定可靠，多重软硬件技术保障数据传输“永久在线”，无人值守环境应用更安心；

    2.工业级设计及应用，恶劣环境下稳定运行，耐高低温（-40℃至 85℃），宽压（DC10-58V）；

    3.支持CLI、SNMP、WEB管理，Console/Telnet命令行管理；

    4.支持ERPS环网管理，TOP-Ring光纤环网拓扑，网络自愈时间<20ms；

    5.通过EMC工业4级标准，全工业级物料，IP40防护等级，低功耗；

    6.全千兆高带宽，适合多视频需求,保证视频流畅；

    7.DIN 导轨式安装，体积小、易安装、易组网；