双环冗余风场通讯系统

圣言浇论1IIDONGFANGTURBINEL43喻辅华东方汽轮机有限公司。四川德阳，618000摘要文章针对风场单环网的通讯模式，分析其优缺点，提出双环冗会的风场通讯方式对于风场通讯的稳定运行和集中监控具有重要意义。关键词以太网串行通讯；双环冗余COMMUNICATIONSYSTEMOFDOUBLEREDUNDANTWINDFIELDYUFUHUAABSTRACTTHISPAPERANALYSESTHEADVANTAGESANDDISADVANTAGESOFTHECOMMUNICATIONMODELOFASINGLELOOPNETWORKINWINDFIELDANDPUTSFORWARDTHECOMMUNICATIONMODELOFDOUBLEREDUNDANCYWHICHISVERYIMPORTANTFORTHESTABLEOPERATIONOFTHEWINDFIELDCOMMUNICATIONKEYWORDSETHERNET，SERIALCOMMUNICATION，DOUBLEREDUNDANCY0引言少，成本低；缺点是麓A任意一个节点光纤故障都会造成同一环网所有风机通讯中断风能是一种清洁能源我国对风能的开发虽然起步较晚，但发展较快。随着风场规模的扩大风场通讯的可靠、稳定运行显得尤为重要有风的地方，适合建风场，但自然环境恶劣。风沙大昼夜温差大。是风场显著的自然特征国内早期建设的风场普遍采用单环串行通讯方式监控风机如图1所示。这种通讯方式的优点是敷设光缆数量B故障节点诊断困难，出现通讯故障时需逐一检测线路和通讯控制器C为了提高通讯速率需要限制单一环网中的风机数量利用以太网技术建设双环冗余风场通讯系统，能有效提高风场通讯的稳定性和可靠性提升风场管理水平降低管理成本作者简介喻辅华1970一，男，T程师，现从事风场通讯和汽轮机保安系统的调试及风电技术服务T作44I圣言浇恰披_DONGFANGTURBINE串行通讯接口悃串行通讯接口通讯控制器串行通讯接口图1单环风场通讯示意图单环串行通讯系统可靠性较差任意一个节点光纤故障都会造成同一环网中所有风机通讯中断。双环冗余风场通讯系统是在同一通讯环网中串行通讯接口串行一_1通讯控制器一一JJ从站L5建立两个独立的环网主环网和副环网一旦主环网通讯中断，马上切换到副环网通讯并向集控室报告通讯故障便于维护人员诊断故障和及时维修。其硬件系统由远程监控系统、通讯控制器、风机主控制器、变频器和变桨控制器组成。如图2所示。一一2I变频器L硬接线一L广串行通讯接口一工讯控制器R一妻从站2L一串通讯控制器一辅助环网一图2双环冗余的风场通讯系统双环冗余通讯系统不仅具有冗余的监控电脑还有冗余的通讯网络，可实现数据分流、通讯故障辅助诊断等功能。风机由主控、变桨和变频器三大控制系统构成各系统之间主要采RS485协议进行数据交换，抗干扰性能强，稳定性好。风机和风机之间以及风机和集控室之间主要采用以太网进行数据交换速度快，保证风机及时准确地执行集控室的指令，迅速启停风机和功率调节。该系统硬件采用三路光纤串行接口的通讯控制器一路通过多模光纤与主控制器通讯，另外两路光纤与其他风机组成双环冗余通讯系统。主控器与变桨系统采用冗余的RS485通讯主控器与变频器之间除了保持原先的电气控制线路外增加一路CAN通讯接13使其不因线路故障而停机。一一通，一斯一圣乞扮揍DONGFANGTURBINE风场环网与监控电脑之间采用RS2327TM信接口，同系统的通讯接EL如图3所示。样采用主副监控电脑实现冗余的通信方式。整个L451LI变桨控制器I1主控面板LI振动分析仪III光纤RS485I轮毂LII一主控制器内部通信接AI机房机舱L一光纤CN监控中心上位机一一RL32R一_塔底；卜_光纤叶L_光纤H1通讯控制器IL风场冗余环网L【通讯控制器RS485变频器一光纤一光纤LL；图3控制系统通信接口示意图当环网速率设定为5L200OBPS，通讯控制器与主控制器之间的通讯速率设定为38400BPS时，刷新33台风机组成的单环网耗时约为20秒而采用冗余双环网通讯系统后刷新33台风机通讯环网耗时约为12秒大大提高了风场通讯环网的刷新速率。表1是单环网和双环网通讯系统优缺点对比。表1单环网和双环网通讯系统优缺点对比为了实现双环冗余的通讯模式在通讯控制器软件设计中首先要处理数据优先级问题凡是监控电脑给风机的启停指令和功率调节指令优先执行风场数据交换次之。其次，由于风场数据量大容易造成数据堵塞和数据丢失，在软件设计中还要处理数据缓存和自愈等问题数据接收和数据发送采用中断的方式来实现通过中断计时的方式对端口状态进行检测当接收端ISL长时间未收到数据查询指令时通讯控制器自动切换数据转发接口，实现故障网络的自愈功能，并协助监控中心确定通讯故障点。当接收端口重新收到数据查询指令后恢复正常的通讯状态。图4和图5分别表示通讯控制器数据收发判断流程和双环自愈切换判断流程46FNA怎BN揍E图4通讯控制器数据收发判断流程图5通讯控制器双环自愈切换判断流程风力资源较好的地方，也是环境恶劣的地方。面对装机分散、距离较远、交通困难的情况采用双环冗余的风场通信系统取代单环串行通讯系统，对提高风场运行的可靠性、稳定性和安全性是行之有效的途径和办法，具有十分重要的意义。参考文献F1J段斌，林媛源