隨著“互聯(lián)網(wǎng)+電力”的深度耦合發(fā)展，電力生產(chǎn)對現(xiàn)場設(shè)備之間的信息互通提出了更高的要求，以工業(yè)以太網(wǎng)為代表的組網(wǎng)技術(shù)不斷得到廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)建設(shè)已不再是系統(tǒng)的簡單集成，而是向網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向全面拓展。在兩化融合、智能電網(wǎng)大趨勢的背景下，電力企業(yè)工業(yè)控制系統(tǒng)的管理控制一體化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化已是大勢所趨。
電網(wǎng)作為我國最重要的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，如何設(shè)計有效的新能源關(guān)鍵信息系統(tǒng)的防護方案，保障新能源安全的并入國家電網(wǎng)，是一項比較大的挑戰(zhàn)。風(fēng)力發(fā)電因環(huán)保、能量儲蓄大、資源豐富等特點，受到全球各國的廣泛重視。風(fēng)力發(fā)電不僅解決了日益增產(chǎn)的能源需求，同時有效的保護了我國的自然生態(tài)環(huán)境。，對此，我們提出拓普泰克風(fēng)電場電力監(jiān)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)基于SYSMATE工業(yè)以太網(wǎng)交換機對風(fēng)電發(fā)電機遠(yuǎn)程監(jiān)測方案，在每個風(fēng)力發(fā)電塔臺安裝一臺SYSMATE工業(yè)級以太網(wǎng)交換機，通過網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，中心監(jiān)控主站通過傳回的數(shù)據(jù)及時了解整個風(fēng)機各個站點運行情況。
拓普泰克風(fēng)電場電力監(jiān)控系統(tǒng)主要用于監(jiān)控風(fēng)電場生產(chǎn)控制大區(qū)和信息管理大區(qū)各系統(tǒng)和裝置穩(wěn)定運行，確保發(fā)電、變電、輸電等環(huán)節(jié)正常運轉(zhuǎn)，從而向電網(wǎng)輸送穩(wěn)定的電力能源。
風(fēng)電場的控制區(qū)主要包括以下業(yè)務(wù)系統(tǒng)和功能模塊：風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)、無功電壓控制、發(fā)電功率控制、升壓站監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護和相量測量裝置(PMU)等。
風(fēng)電場的非控制區(qū)主要包括以下業(yè)務(wù)系統(tǒng)和功能模塊：風(fēng)功率預(yù)測系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、電能量采集裝置和故障錄波裝置等。
風(fēng)電場的信息管理大區(qū)主要包括以下業(yè)務(wù)系統(tǒng)和功能模塊：天氣預(yù)報系統(tǒng)、檢修管理系統(tǒng)、測風(fēng)塔系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)(MIS)等。
拓普泰克風(fēng)電場電力監(jiān)控系統(tǒng)主要可實現(xiàn)以下目標(biāo)：
1)建立覆蓋風(fēng)電場的綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)，對風(fēng)電場的運行、設(shè)備進(jìn)行全方位管理，滿足風(fēng)電場監(jiān)控室現(xiàn)場管理、區(qū)域監(jiān)控中心全局監(jiān)管、管理人員移動辦公的需求；
2)對視頻監(jiān)控、入侵報警、出入口管理、環(huán)境監(jiān)測、火災(zāi)報警、智能控制等系統(tǒng)進(jìn)行集成管理，通過統(tǒng)一客戶端進(jìn)行呈現(xiàn)，確保人員高效應(yīng)用；
3)結(jié)合事故響應(yīng)機制部署預(yù)案，對突發(fā)事件快速做出響應(yīng)和處置，有效對安全事件進(jìn)行防范，降低和控制意外事故發(fā)生的風(fēng)險；
4)充分利用視頻資源，監(jiān)控發(fā)電設(shè)施運行環(huán)境，規(guī)范運行、維護及搶修過程，保障風(fēng)電場穩(wěn)定運行；
5)通過現(xiàn)有信息資源，形成各類統(tǒng)計報表，供領(lǐng)導(dǎo)統(tǒng)籌決策
6)采用高科技手段，第一時間掌握設(shè)備不在線、工作異常等故障信息，及時排除故障，提高運維效率，減少運維成本。
系統(tǒng)整體拓?fù)鋱D如下圖所示：
風(fēng)電電力監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)
風(fēng)電電力監(jiān)控系統(tǒng)包括現(xiàn)場風(fēng)力發(fā)電機組控制單元、高速環(huán)型冗余光纖以太網(wǎng)、遠(yuǎn)程上位機操作員站等部分。現(xiàn)場風(fēng)力發(fā)電機組控制單元是每臺風(fēng)機控制的核心，實現(xiàn)機組的參數(shù)監(jiān)視、自動發(fā)電控制和設(shè)備保護等功能；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)采用核心和骨干環(huán)網(wǎng)層，兩個網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架，主要傳輸業(yè)務(wù)有電力、在線震動檢測系統(tǒng)，風(fēng)機主控系統(tǒng)、機頭變槳控制系統(tǒng)等，高速環(huán)型冗余光纖以太網(wǎng)是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)高速公路，將機組的實時數(shù)據(jù)送至上位機界面；上位機操作員站是風(fēng)電廠的運行監(jiān)視核心，并具備完善的機組狀態(tài)監(jiān)視、參數(shù)報警，實時/歷史數(shù)據(jù)的記錄顯示等功能，操作員在控制室內(nèi)實現(xiàn)對風(fēng)場所有機組的運行監(jiān)視及操作風(fēng)電。
電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖所示：
工作原理：
在每個風(fēng)機的塔筒底部放置SYSMATE工業(yè)以太網(wǎng)交換機，環(huán)網(wǎng)設(shè)備及核心設(shè)備通過100M光纖互聯(lián)，核心機房由兩臺SYSMATE工業(yè)以太網(wǎng)交換機TPK-I4M4GS24G組成，實現(xiàn)核心網(wǎng)絡(luò)冗余，分擔(dān)了設(shè)備負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)流量，提高了網(wǎng)絡(luò)可靠性。每個風(fēng)機內(nèi)由TPK-I11FSC4F工業(yè)以太網(wǎng)交換機組成多個百兆冗余環(huán)網(wǎng)， 每個環(huán)網(wǎng)通過物理相隔離提高網(wǎng)絡(luò)的安全性，TPK-I4M2GS8G環(huán)網(wǎng)交換機啟用TOP-Ring 快速環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議，保障了網(wǎng)絡(luò)的無擾切換，網(wǎng)絡(luò)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(luò)功能，將電力、在線震動檢測系統(tǒng)，風(fēng)機主控系統(tǒng)、機頭變槳控制系統(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)， 并將交換機各業(yè)務(wù)接入端口(交換機使用端口)采用拓普泰克的廣播風(fēng)暴抑制功能，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴Ｍ瑫r采用QOS服務(wù)質(zhì)量功能，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)級別對交換機的接入端口進(jìn)行帶寬分配， 提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝浴?br />
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D所示
系統(tǒng)優(yōu)勢：
1.提供完整的安全體系結(jié)構(gòu)， 在各個環(huán)節(jié)均采用冗余技術(shù)拓普泰克私有環(huán)網(wǎng)協(xié)議 TOP-Ring、QOS、廣播風(fēng)暴抑制、VLAN、等安全措施，確保網(wǎng)絡(luò)的安全性。
2.提供高品質(zhì)的 QOS服務(wù)質(zhì)量為不同的業(yè)務(wù)提供不同的優(yōu)先級服務(wù)，QOS 可根據(jù)端口的優(yōu)先級來設(shè)置端口的帶寬，保證了整個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的高效率傳送，對對應(yīng)端口的業(yè)務(wù)進(jìn)行帶寬設(shè)置。
3.保障風(fēng)力發(fā)電機的正常運行，大幅度減少風(fēng)機故障帶來的損失，實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)在4G網(wǎng)絡(luò)的高效可靠傳輸
4.快速組網(wǎng)、靈活組網(wǎng)、便于維護等特性，維護成本低
5.即插即用，自動組網(wǎng)；*分布式，不懼主控節(jié)點失效
6.任何故障點出現(xiàn)對目前網(wǎng)絡(luò)不會造成任何影響。同時每個環(huán)網(wǎng)相互獨立、互不影響
7.覆蓋風(fēng)電場的綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)，對風(fēng)電場的運行、設(shè)備進(jìn)行全方位管理，滿足風(fēng)電場監(jiān)控室現(xiàn)場管理、區(qū)域監(jiān)控中心全局監(jiān)管、管理人員移動辦公的需求。
系統(tǒng)主要產(chǎn)品：
產(chǎn)品優(yōu)勢：
1.通信穩(wěn)定可靠，多重軟硬件技術(shù)保障數(shù)據(jù)傳輸“永久在線”，無人值守環(huán)境應(yīng)用更安心；
2.工業(yè)級設(shè)計及應(yīng)用，惡劣環(huán)境下穩(wěn)定運行，耐高低溫(-40℃至 85℃)，寬壓(DC10-58V)；
3.支持CLI、SNMP、WEB管理，Console/Telnet命令行管理；
4.支持ERPS環(huán)網(wǎng)管理，TOP-Ring光纖環(huán)網(wǎng)拓?fù)洌W(wǎng)絡(luò)自愈時間<20ms；
5.通過EMC工業(yè)4級標(biāo)準(zhǔn)，全工業(yè)級物料，IP40防護等級，低功耗；
6.全千兆高帶寬，適合多視頻需求,保證視頻流暢；
7.DIN 導(dǎo)軌式安裝，體積小、易安裝、易組網(wǎng)；
