隨著“互聯網+電力”的深度耦合發展，電力生產對現場設備之間的信息互通提出了更高的要求，以工業以太網為代表的組網技術不斷得到廣泛應用，電力系統建設已不再是系統的簡單集成，而是向網絡化、智能化方向全面拓展。在兩化融合、智能電網大趨勢的背景下，電力企業工業控制系統的管理控制一體化、網絡化、智能化已是大勢所趨。

     電網作為我國最重要的關鍵基礎設施，如何設計有效的新能源關鍵信息系統的防護方案，保障新能源安全的并入國家電網，是一項比較大的挑戰。風力發電因環保、能量儲蓄大、資源豐富等特點，受到全球各國的廣泛重視。目前我國的風力發電每年的發電量全球排名第一，風力發電不僅解決了日益增產的能源需求，同時有效的保護了我國的自然生態環境。，對此，我們提出拓普泰克風電場電力監控系統，此系統基于SYSMATE工業以太網交換機對風電發電機遠程監測方案，在每個風力發電塔臺安裝一臺SYSMATE工業級以太網交換機，通過網絡組網，中心監控主站通過傳回的數據及時了解整個風機各個站點運行情況。

 

      拓普泰克風電場電力監控系統主要用于監控風電場生產控制大區和信息管理大區各系統和裝置穩定運行，確保發電、變電、輸電等環節正常運轉，從而向電網輸送穩定的電力能源。
      風電場的控制區主要包括以下業務系統和功能模塊：風機監控系統、無功電壓控制、發電功率控制、升壓站監控系統、繼電保護和相量測量裝置（PMU）等。

 

      風電場的非控制區主要包括以下業務系統和功能模塊：風功率預測系統、狀態監測系統、電能量采集裝置和故障錄波裝置等。
      風電場的信息管理大區主要包括以下業務系統和功能模塊：天氣預報系統、檢修管理系統、測風塔系統和管理信息系統（MIS）等。

      拓普泰克風電場電力監控系統主要可實現以下目標：

     1）建立覆蓋風電場的綜合監控管理系統，對風電場的運行、設備進行全方位管理，滿足風電場監控室現場管理、區域監控中心全局監管、管理人員移動辦公的需求；

     2）對視頻監控、入侵報警、出入口管理、環境監測、火災報警、智能控制等系統進行集成管理，通過統一客戶端進行呈現，確保人員高效應用；

     3）結合事故響應機制部署預案，對突發事件快速做出響應和處置，有效對安全事件進行防范，降低和控制意外事故發生的風險；

     4）充分利用視頻資源，監控發電設施運行環境，規范運行、維護及搶修過程，保障風電場穩定運行；

     5）通過現有信息資源，形成各類統計報表，供領導統籌決策

     6）采用高科技手段，第一時間掌握設備不在線、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。

     系統整體拓撲圖如下圖所示：

     

     風電電力監控系統架構

     風電電力監控系統包括現場風力發電機組控制單元、高速環型冗余光纖以太網、遠程上位機操作員站等部分。現場風力發電機組控制單元是每臺風機控制的核心，實現機組的參數監視、自動發電控制和設備保護等功能；網絡系統整體網絡采用核心和骨干環網層，兩個網絡的構架，主要傳輸業務有電力、在線震動檢測系統，風機主控系統、機頭變槳控制系統等，高速環型冗余光纖以太網是系統的數據高速公路，將機組的實時數據送至上位機界面；上位機操作員站是風電廠的運行監視核心，并具備完善的機組狀態監視、參數報警，實時/歷史數據的記錄顯示等功能，操作員在控制室內實現對風場所有機組的運行監視及操作風電。

     電力監控系統網絡架構如下圖所示：

     工作原理：

     在每個風機的塔筒底部放置SYSMATE工業以太網交換機，環網設備及核心設備通過100M光纖互聯，核心機房由兩臺SYSMATE工業以太網交換機TPK-I4M4GS24G組成，實現核心網絡冗余，分擔了設備負載和網絡流量，提高了網絡可靠性。每個風機內由TPK-I11FSC4F工業以太網交換機組成多個百兆冗余環網， 每個環網通過物理相隔離提高網絡的安全性，TPK-I4M2GS8G環網交換機啟用TOP-Ring 快速環網冗余協議，保障了網絡的無擾切換，網絡自愈時間小于20ms，在環網中啟用交換機的VLAN虛擬局域網絡功能，將電力、在線震動檢測系統，風機主控系統、機頭變槳控制系統等業務隔離，防止業務的廣播風暴產生影響其他業務， 并將交換機各業務接入端口（交換機使用端口）采用拓普泰克的廣播風暴抑制功能，可以實現網絡中“有效數據傳輸，無效數據隔離”的功能，提高網絡數據傳輸的安全性。同時采用QOS服務質量功能，根據不同的業務級別對交換機的接入端口進行帶寬分配， 提高網絡數據傳輸的高效性。

     網絡拓撲如圖所示

     系統優勢：

     1.提供完整的安全體系結構， 在各個環節均采用冗余技術拓普泰克私有環網協議 TOP-Ring、QOS、廣播風暴抑制、VLAN、等安全措施，確保網絡的安全性。

     2.提供高品質的 QOS服務質量為不同的業務提供不同的優先級服務，QOS 可根據端口的優先級來設置端口的帶寬，保證了整個網絡數據的高效率傳送，對對應端口的業務進行帶寬設置。

     3.保障風力發電機的正常運行，大幅度減少風機故障帶來的損失，實現設備數據在4G網絡的高效可靠傳輸

     4.快速組網、靈活組網、便于維護等特性，維護成本低

     5.即插即用，自動組網；完全分布式，不懼主控節點失效

     6.任何故障點出現對目前網絡不會造成任何影響。同時每個環網相互獨立、互不影響

     7.覆蓋風電場的綜合監控管理系統，對風電場的運行、設備進行全方位管理，滿足風電場監控室現場管理、區域監控中心全局監管、管理人員移動辦公的需求。

     系統主要產品：

  

     產品優勢：

    1.通信穩定可靠，多重軟硬件技術保障數據傳輸“永久在線”，無人值守環境應用更安心；

    2.工業級設計及應用，惡劣環境下穩定運行，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環網管理，TOP-Ring光纖環網拓撲，網絡自愈時間<20ms；

    5.通過EMC工業4級標準，全工業級物料，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 導軌式安裝，體積小、易安裝、易組網；