摘要：风电机组通讯网络的质量，对于风电机组的运行有很大的影响，因此，探讨如何提升风电机组通讯网络的可靠性与稳定性有重要的现实意义。本文首先简要论述风险机组通讯网络的常见问题，进而对广播风暴这一最严重的故障的发生、预防展开探讨，希望能够提供给相关从业者作为参考和借鉴。
关键词：风电场；风电机组；通讯网络；问题
引言
在风电机组的运行过程中，通讯网络具有至关重要的作用，无论是其即时性、可靠性还是稳定性，都对机组运行有很大影响。早期的风电机组，通常采用串口单环网通讯，然而这种模式实际应用效果很不理想，不仅通讯速度不高，而且可靠性不佳，环网中任何一点故障都会造成整个环网受到影响，导致通讯中断。发展到后期，以太网双环网拓扑结构逐渐得到了广泛应用，然而虽然该模式的实际状况与串口单环网通讯相比更具优势，然而依然无法避免风电机组通讯故障[1]。基于此，本文重点探讨风电机组以太网双环网拓扑结构的常见问题，希望能够提供给相关工作者作为参考和借鉴。
一、风电机组以太网的组成结构
以太网是一种有着广泛应用的计算机局域网组网技术，IEEE802.3标准就是以太网的相关技术标准，对其相关结构、技术、规格有严格的规定。当前，在局域网标准方面，以太网占据了绝对性的优势地位，基本上取代了其他标准。
风电机组通讯网络是由两部分构成的，一部分是内部通讯网络，一部分是环网通讯网络。内部通讯网络主要采用多模光纤，其价格较低，用于机组内部短距离通讯有很大优势；环网通讯主要采用单模光纤，其色散小，用于风电机组远程通讯效果更佳[2]。
二、风电机组通讯网络的常见问题
风电机组的通讯，对于风电机组的正常运转有着至关重要的作用。通讯质量的高低，不仅对风电场数据采集与监视控制系统（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）稳定运行有重要影响，而且对风电场的数据上传、调度命令执行等也有严重影响。就当前普遍状况来看，技术人员往往只有在通讯机组发生故障，比如通讯丢失、信号闪断时，才能发现出现问题，并展开故障排查；然而这就必然导致故障处理效率较低，排除故障耗时较多，严重影响机组效率和成本。总结来看，当前风电机组通讯网络常见问题有以下几种。
（1）处于调试阶段的风电机组，技术人员对于通讯环网配置交换机IP地址配置未严格依照相关图纸执行，从而给现场管理造成问题[3]。
（2）塔机交换机实际应用中能够即插即用。然而这种即插即用尽管面对环网冗余通讯不一致的状况也能够正常使用，但却埋下了较大的隐患，导致广播风暴发生的概率增大。
（3）风电机组的核心交换机的配置往往采用出厂配置，没有严格依据风电场状况进行虚拟局域网设置，进而使广播风暴概率加大。
（4）核心交换机在投入使用过程中网线未进行有效标识，导致管理混乱，带来严重的管理隐患。
（5）部分风电场的技术人员在通讯网络搭建过程中，存在单模光纤和多模光纤混用，或者对交换机的单模端口和多模端口混用，使得通讯环境较为混乱，容易出现故障。
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（6）风电机组的交换机通常情况下都安装在塔基变频器中，在外界温度较高的情况下，再加上变频器的散热，使得交换机所处环境的温度急剧升高，甚至高大60℃。在长期高温环境下，交换机容易发生数据丢失现象，所以要高度重视交换机散热问题。
三、广播风暴的出现与预防
当前风电机组的通讯网络，通常情况下都使用环形冗余双环网，这种拓扑结构回路，有较高的广播风暴发生概率。广播风暴是风电机组通讯网络出现的最严重的故障。对于风电场交换机网络来说，均处于统一广播域中，其中的每一个线路和节点，都会被广播扩展，并且由于风电机组通讯网络有固有回路，所以广播就会不断循环，由此带来的结果就是一个广播包就会将全部带宽完全消耗，进而引发网络瘫痪。
基于此，风电场塔基管理交换机通常情况下采用快速生成树协议（RSTP），或者交换机生产商会发起私有协议，这些各自厂商的不同的协议尽管各不相同，但是均有相似的工作原理，就是均将其中一台交换机设置为RM管理者，用来对环状态实施侦测。如果环网闭合，则作为RM管理者的交换机就会将一条路径实施热阻塞，将其作为备援通路，将其切断就能够有效预防广播风暴；如果环网某处出现开路，则次备援通路就会迅速启动，则能够有效预防通讯中断；当开路故障修复，RM管理者则会重新选择备援通路，以避免出现通讯环路。虽然理论上可以有效预防广播风暴，然而，不良设计、操作失当等问题还是无法避免广播风暴的出现。通讯技术员在调试通讯环网时，需要对交换机网络冗余实施科学配置，然而在实际工作中，技术人员往往为对其实施相应配置，或者就算完成了相关配置，当风电机组投入运行以后，发生个别交换机损坏以后，工作人员更换交换机以后也不会再对其实施相关配置，使得通讯网络中的网络冗余协议几乎一致处在不匹配状态下，从而使得各种网络故障均存在严重隐患。基于此，建议各风电场尽量使用同品牌、同型号交换机和通讯光纤，最大程度确保节点端口的一致性，以预防广播风暴的发生。
冗余环网发生广播风暴的情况：
（1）断线修复：通常状况下，当更新电路对断线点实施修复的时候，在电路接上的瞬间，会导致环网回路形成，此时任何广播均会引发风暴，而且此时处于瘫痪状态的RM不能有效发现回路，进而不能有效阻塞备援通路。
（2）系统重启：在整个系统中，不同设备的重启时间有较大的差异。在RM完成全部启动将备援通路有效阻塞之前，有较高的广播风暴发生概率。
（3）RM故障：在风电机组通讯网络的整个环网中，RM是唯一管理者，一旦RM出现功能障碍或者失效，则很有可能导致广播风暴。
四、小结
对于风电机组的正常运行来说，通讯网络的稳定性和可靠性有至关重要的意义。然而，在实际工作中，各种故障依然客观存在，通讯网络依然会遇到各种问题。本文重点就常见的问题展开简要论述，希望能够帮助风电场技术人员增加对类故障的认识，并从细节出发展开探索，最大程度预防风电机组网络故障。
参考文献：
[1]徐甫荣.大型风电场及风电机组的控制系统[J].电气传动自动化，2003（06）：5-11.
[2]张镇，关书强. 风电机组故障统计分析研究[J]. 风能，2013（08）：68-71.
[3]吴光宇. 基于3G无线网络的风电机组远程数据采集系统设计[J]. 无线互联科技，2015（17）：19-21.
论文作者:陈浩
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/17
标签：机组论文; 通讯论文; 风电论文; 交换机论文; 网络论文; 风暴论文; 环网论文; 《电力设备》2018年第17期论文;