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三旺通信工业以太网交换机在光伏发电监控系统中的运用

--光伏发电监控系统

供稿:深圳市三旺通信技术有限公司 2011/10/24 11:09:56

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行业背景
   随着国内光伏产业迅速的发展,规模性的光伏发电站在国内开始陆续建设和投入运行。
如何实时了解电站的运行状况,如何满足上一级系统或电网调度系统的监控需求,是电站业主和电网公司所共同关心的问题。因此,建立一套完整的监控系统是个迫切的需求。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、环境监测仪;安防装置(摄像头、避雷器、门禁等)、保护装置(高压开关、直流接地等)、计量装置(电量/电压/电能质量相关计量仪器)等。
   而现有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它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控要求。另外,大型电站均会采用不同厂商的产品,这些不同厂商的产品彼此无法兼容,造成一个个“孤岛”系统,无法形成统一的监控体系。因此,迫切需要一套统一的监控平台,能够对不同厂商、不同类别、不同型号的逆变器及其它设备进行管理,实现对光伏电站完整、统一的实时监测和控制。随着工业以太网的发展,工业以太网这个平台很好的运用到了光伏发电监控系统之中,作为各种设备数据传输的载体。
 
传输设备性能的苛刻要求
   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。
高级冗余能力
   怎样建立一套可靠的、不间断的通信网络,成为我们必须面对的挑战。近几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了广泛的运用,SW-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
  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—75°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。

光伏发电监控系统架构
  系统组网设计如下,组网架构主要包括监测设备、传输设备、一体化监控平台、以及各系统/设备的连接方式。

   此系统采用了三层式架构,分别是数据采集层、网络传输层、中心监控层。此方案实现了站控层的双系统备份,并且采用SW-ring环实现前端冗余,以及使用端口聚合实现上行至站控层的链路冗余。20个逆变室中的间隔层设备的监控数据通过NP316E串口服务器(支持2个IP和MAC地址,可以同时跨越两个局域网段)将485信号转换成以太网数据,用2条链路接入到IES608工业以太网交换机,20个逆变室的IES608-2F(其中1#和2#逆变室是IES608-4F)组建成SW-ring单环,1#和2#逆变室IES608-4F的2个光口分别进行端口聚合,然后分别接入到站控层的2台IES5024-4F,以达到上行至站控层的链路冗余。站控层采用了2台IES5024-4F组建双系统,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。

IES5024-4F 网管型机架式冗余工业以太网交换机
◎ 4个100Base-FX端口 ,20个10/100Base-T(X)RJ45端口
◎支持SW-Ring环网冗余专利技术,网络故障自愈时间<20ms
端口镜像功能、 IGMP静态组播功能、
端口聚合、VLAN设置, QoS功能,
有效抑制广播风暴、WEB界面设置
◎-40~75℃工作温度范围
◎无风扇、低功耗设计
◎工业四级设计,通过国网认证

更多内容请访问 深圳市三旺通信技术有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=45860)

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