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赛康工业以太网交换机在光伏发电项目中的应用

2019-01-26 11:40 媒体投稿

导读:随着国内光伏产业的迅猛发展,大规模的光伏发电站项目在国内开始陆续建设并投入使用。为了解决实时监测了解电站的运行状况,满足上一级系统或电网调度系统的监控需求,是我们首先要解决的问题。光伏电站中涉及到的监控设备种类较多,包括光伏系统相关的光伏组串、巡日装置、汇流装置、逆变器、环境检测仪;安防装置(监控探头、避雷器、报警装置等)、集量装置(电量/电压/电能质量相关计量仪器)、保护装置(高压开关、直流接地)等。光伏电站监控系统主要由逆变器厂商随设备提供,主要从本厂逆变器出发,对电站运行的一些参数进行监测,难以或不能直接控制逆变器的运行状态,亦无法获取电站中的其他设备的信息及控制这些设备,更无法满足电网调度系统对电站的实时监测要求

环境要求:

由于光伏发电站所处的环境非常恶劣,对于光伏发电监控系统的传输设备(工业以太网交换机)的性能要求相当的苛刻。

自愈冗余保护功能

怎么建立一套可靠的、不间断的通信网络,成为我们必须面对的挑战。近年随着工业以太网的快速发展,网络冗余技术在电力自动化系统中得到广泛的运用,SC-Ring环网冗余算法的无主站架构及其自愈时间<20ms,很好保证了网络的可靠性。

强电磁干扰

由于光伏发电站的一些设备会产生一个很强的电磁场,这就对通信网络的传输设备在电磁兼容性方面提出很高的要求。如果电磁兼容性不好的话,将导致数据通信不正常甚至是无法通信。

极端的温度差

光伏发电现场环境是相当的恶劣,不仅仅是要受风雨的侵蚀,而且受到极端温度的煎熬。这就要求相应的设备必须能够在-40—85°C的温度范围内可靠的工作。

长距离传输

由于双绞线只能用作短距离的以太网连接,使得传输受到限制。对于光伏发电这个行业,往往需要长距离的传输,因此光传输就是必要的。

丰富的光纤端口

由于光纤基本不受电磁场的干扰,传输距离远,高带宽,在光伏发电行业得到了普遍的运用。而工业以太网交换机作为其中的传输设备,相应的需要提供丰富的光纤端口。

强大的扩展性

工业以太网交换机需要具有很强的扩展性,来满足系统的扩建。因此,工业以太网交换机需要采用模块化设计,用户可以灵活的选择传输介质,而且利于实现将来的升级和扩展。

解决方案:

赛康工业以太网交换机在光伏发电站监控系统的解决方案采用三层式架构,分别是数据采集层、网络传输层、中心监控层。此方案采用SC-Ring私有环实现前端设备冗余,以及使用汇聚层交换机端口汇聚实现上行电站控制层的链路冗余。核心机房采用机架式工业以太网交换机组成,汇聚多个环网数据流量,上行传至通信管理机进行协议转换解析数据。每个户外房由多个卡轨式环网交换机组成,每个环网通过物理隔离提高网络的安全性,环网交换机启用SC-Ring快速环网冗余协议,保障了网络的故障快速切换,在环网中启用交换机的VLAN虚拟局域网功能,将电力SCADA、环境检测仪、逆变器直流配电柜、汇流箱和视频等业务隔离,防止广播风暴产生影响其他业务,并开启交换机各业务接入端口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。

系统拓扑图:

 

此系统采用了三层架构,分别是数据采集层、网络传输层、中心监控层。此方案实现了站控层的双系统备份,并且采用SC-Ring欢实现前端冗余,以及使用端口聚合实现上行至站控层的链路冗余。30个逆变室中的间隔层设备的监控数据通过串口服务器江485信号转换成以太网数据,用两条链路接到工业级环网交换机然后分别接入汇聚层交换机,以达到上行驶站控层的链路冗余。并将它的2个光口进行端口聚合,来对应1#和2#逆变室的端口聚合,并将站控层的操作工作站、工程师站等一些设备接入。