CN110034992B - 风电机组的冗余互联网通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风电机组的冗余互联网通信系统。所述系统包括：第一环形网络与第二环形网络，所述第一环形网络通过至少一个风电机组的就地控制单元被连接至所述第二环形网络，所述第一环形网络及第二环形网络均具有汇聚层，并且，所述第一环形网络及所述第二环形网络均用于接收数据通信，并将数据转发到汇聚层。本发明提供的风电机组的冗余互联网通信系统解决双重故障的情况下的冗余问题，能够满足工业通信实时性、快速自愈性的要求。

Description

风电机组的冗余互联网通信系统
技术领域
本发明涉及工业互联网技术领域，特别是涉及一种风电机组的冗余互联网通信系统。
背景技术
现今惯例中风电场通信网络通过单物理环网的方式将就地控制计算、中控室监控单元及其他设备进行链接，物理上都是环形网络拓扑，而逻辑上是链形或树形拓扑；环上节点数与设备性能、业务流量、传输距离相关，各项性能要求、技术参数中的短板直接导致数据通信的质量。
以太网组成的环形网络中普遍使用的是生成树协议(STP)和快速生成树协议(RSTP)，由于其网络恢复时间为几秒到几十秒，不能满足工业网络通信实时性的要求。现行环网设计的重点放在了保证主网信号的连续性和实现超强自愈能力上，但自愈能力本身就存在着很大的设计缺陷，甚至可以说是弊端，这不利于问题显现出来，即当某条光纤出现故障时，因为是系统设置的问题，会使光开关进行自动检测并转入系统默认的自我修复切换程序，这种修复过程并不是真正意义上的维修过程。
环网结构网络中的设备互联成闭合的环路,当网络上的任一节点故障，网络断开一处，联网的设备依然可以通过其他途工作，通过RSTP或STP等协议进行自愈联通。在环形架构中，仅有单个故障点被覆盖，通过靠近故障的节点将数据流环回到另一个环上，通过长路径，允许数据流维持与目的节点之间的连接。如出现任何一个双重故障点，部分或整个环网将因通信断开造成数据丢失、通信故障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种风电机组的冗余互联网通信系统，以解决双重故障的情况下的冗余问题，能够满足工业通信实时性、快速自愈性的要求。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种风电机组的冗余互联网通信系统，所述系统包括：第一环形网络与第二环形网络，所述第一环形网络通过至少一个风电机组的就地控制单元被连接至所述第二环形网络，所述第一环形网络及第二环形网络均具有汇聚层，并且，所述第一环形网络及所述第二环形网络均用于接收数据通信，并将数据转发到汇聚层。
在一些实施方式中，所述汇聚层交换设备用于进行冗余配置，实现第一环形网络与第二环形网络进行冗余环形拓扑。
在一些实施方式中，当所述第一环形网络及所述第二环形网络中的一个发生故障时，冗余配置的另一个环形网络介入并承担故障部件的工作。
在一些实施方式中，所述第一环形网络及所述第二环形网络包括：就地控制计算单元、中央监控单元和通信组网部分。
在一些实施方式中，就地控制计算单元安装于单个风力发电机组设备塔底柜或机舱柜中。
在一些实施方式中，中央监控单元安装于风电场升压站主控制室内。
在一些实施方式中，通信组网部分采用单模铠装光缆将就地控制计算单元与中央监控单元进行网络组网连接。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
解决双重故障的情况下的冗余问题，能够满足工业通信实时性、快速自愈性的要求。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明实施例提供的风电机组的冗余互联网通信系统的结构图；
图2是本发明实施例提供的风电机组的冗余互联网通信系统的结构图；
图3是本发明实施例提供的风电机组的冗余互联网通信系统的结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明主要用于风电场中风电机组、升压站等之间设备冗余网络通信功能的实现方法，基于通过对每一台风力发电机组使用环形备份冗余拓扑结构来提供更好的冗余思想，任何一种双重故障节点的情况下，出现的最糟糕情况只能影响一台风力发电机组。
本发明通信方法针对风电场就地控制计算单元、中央监控单元中单物理光纤环网结构，将通信交换设备、通信线路、汇聚层交换设备、监控设备进行冗余连接。通过将就地控制计算单元、中央监控单元中设备进行环网链路连接，并对其进行冗余备份连接，组建相互独立、相互高可用的环形双物理网络。
风电场冗余通信环网系统，涉及到就地控制计算单元、中央监控单元和通信组网部分等三项，其中就地控制计算单元安装于单个风力发电机组设备塔底塔底柜或机舱机舱柜中，中央监控单元安装于风电场升压站主控制室内，通信组网部分采用单模铠装光缆，通信组网部分将就地控制计算单元与中央监控单元进行网络组网连接。
常规风电场的网络拓扑一般为环形单物理网络，通过光纤将各个通信单元进行分别联通，但这种情况未实现双重故障的情况下的冗余问题，不能满足工业通信实时性、快速自愈性的要求。本发明提供一种冗余环形互联通信的方法，通过将整个系统中的所有设备连接到环形双物理网络，第一环形网络与第二环形网络以环形结构配置，并且第一环形网络及第二环形网络互相独立进行操作，但在汇聚层交换设备进行冗余配置，实现第一环形网络与第二环形网络进行冗余环形拓扑，当其中之一系统发生故障时，冗余配置的第一环形网络或第二环形网络介入并承担故障部件的工作，由此减少系统的故障时间，如图1所示。
环形双物理网络，在其最简单的形式中，第一环形网络中包括就地控制计算单元、第一中央监控单元、第一通信链路组网部分，其中第一通信链路包括全套的交换设备、通信连接线缆、汇聚层交换设备等。第一中央监控单元可以通过通信链路组网部分连接到现场环网中的风力发电机组。根据本发明，风电场通信系统中的第二环形网络包括地控制计算单元、第二中央监控单元、第二通信链路组网部分，其中第二通信链路包括全套的交换设备、通信连接线缆、汇聚层交换设备等。第二中央监控单元可以通过通信链路组网部分连接到现场环网中的风力发电机组。如图2所示。通过将系统内的所有设备进行环形连接，并对连接设备物理上成冗余备份来减少网络故障的问题，所有连接设备通过两套环形结构网络进行互相通信，在汇聚层中将汇聚层交换设备进行热备份处理，将风力发电机组的信息进行双物理传输到中央监控单元。通过将每个设备连接到两个中央监控单元，可以覆盖双重故障出现的问题，使得环形网络适应于相互独立进行通信。如果在第一环形网络中发生通信闪断、断开等问题，可以通过第二环形网络进行数据通信，反之亦然。通俗地讲，环形双物理网络冗余技术能够在通信链路发生故障的时候，启用另外一条健全的通信链路，使网络通信的可靠性大大提高。
第一环形网络包含两种环形状态：转发状态、阻塞状态。转发状态是转发所有以太网报文；阻塞状态不转发以太网报文，只是转发链路检测报文、拓扑改变报文、链路故障报文、链路恢复报文。当第一环形网络处于阻塞状态，并且报文信息显示为故障时，第二环形网络将数据转发到汇聚层交换设备，而汇聚层交换设备在第一环形网络与第二环形网络为热备份状态，故数据通信能够到达第一中央监控单元及第二中央监控单元，如图3所示。
图1示出了本发明实施例提供的风电机组的冗余互联网通信系统的结构图。参见图1，此系统包括第一环形网络101和第二环形网络201。第一环形网络及第二环形网络与风力发电机组001的就地控制单元002相连接，接收数据通信，并将数据转发到汇聚层100、200。
图2示出了本发明实施例提供的风电机组的冗余互联网通信系统的结构图。参见图2，此系统包括第一环形网络301和第二环形网络401。第一环形网络及第二环形网络与风力发电机组003、005、007、009的就地控制单元004、006、008、010相连接，接收数据通信，并将数据转发到汇聚层300、400。
图3示出了本发明实施例提供的风电机组的冗余互联网通信系统的结构图。参见图3，此系统包括第一环形网络501和第二环形网络601。第一环形网络及第二环形网络与风力发电机组011、013、015、017的就地控制单元012、014、016、018相连接，接收数据通信，并将数据转发到汇聚层500、600。汇聚层500与600通过冗余备份150实现数据互联，并将数据转发到中央监控单元510、610。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种风电机组的冗余互联网通信系统，其特征在于，包括：第一环形网络与第二环形网络，所述第一环形网络通过至少一个风电机组的就地控制计算单元被连接至所述第二环形网络，所述第一环形网络及第二环形网络均具有汇聚层交换设备，并且，所述第一环形网络及所述第二环形网络均用于接收数据通信，并将数据转发到所述汇聚层交换设备；
所述汇聚层交换设备用于进行冗余配置，实现第一环形网络与第二环形网络进行冗余环形拓扑；
当所述第一环形网络及所述第二环形网络中的一个发生故障时，冗余配置的另一个环形网络介入并承担故障部件的工作；
所述第一环形网络及所述第二环形网络包括：就地控制计算单元、中央监控单元和通信组网部分；
通过将就地控制计算单元、中央监控单元中设备进行环网链路连接，并对其进行冗余备份连接，组建相互独立、相互高可用的环形双物理网络；
所有连接设备通过两套环形结构网络进行相互通信，在汇聚层中将汇聚层交换设备进行热备份处理，将风力发电机组的信息进行双物理传输到中央监控单元。
2.根据权利要求1所述的风电机组的冗余互联网通信系统，其特征在于，就地控制计算单元安装于单个风力发电机组设备塔底柜或机舱柜中。
3.根据权利要求1所述的风电机组的冗余互联网通信系统，其特征在于，中央监控单元安装于风电场升压站主控制室内。
4.根据权利要求1所述的风电机组的冗余互联网通信系统，其特征在于，通信组网部分采用单模铠装光缆将就地控制计算单元与中央监控单元进行网络组网连接。
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