2020/04/08 
3085一個(gè)高速、工業(yè)級的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施可以為風(fēng)電場運(yùn)營商提供許多好處，包括改善網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行管理、可視性和關(guān)鍵數(shù)據(jù)訪問。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訪問使運(yùn)營商能夠監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行時(shí)間、性能和輸出功率 - 甚至是從遠(yuǎn)程位置。這些用來跟蹤發(fā)電效率和趨勢的數(shù)據(jù)，為“智能電網(wǎng)”技術(shù)提供了關(guān)鍵的預(yù)測信息。
風(fēng)電場環(huán)境
風(fēng)電場的運(yùn)行環(huán)境通常不適合傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。因此，那些被設(shè)計(jì)用于氣溫受控的數(shù)據(jù)中心和布線室的標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)級交換機(jī)和路由器不應(yīng)該在室外場所使用。因?yàn)樗鼈儫o法承受大多數(shù)與電網(wǎng)連接的風(fēng)電場所經(jīng)常見到的惡劣環(huán)境，比如溫度波動(dòng)、濕度、震動(dòng)、灰塵以及來自發(fā)電設(shè)備和高壓輸電線路的電磁干擾等等。
由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)所生產(chǎn)的每一度電都出售給消費(fèi)者，網(wǎng)絡(luò)中斷和停機(jī)將導(dǎo)致運(yùn)營商收入受損，這是令人無法接受的。為了避免昂貴的維修費(fèi)用和收入損失的威脅，風(fēng)電場運(yùn)營商應(yīng)該部署可靠的容錯(cuò)設(shè)備，以延長平均故障間隔時(shí)間(MTBF)。平均無故障率很重要，因?yàn)橐巴獾膭趧?dòng)力成本遠(yuǎn)高于IT領(lǐng)域。在很難到達(dá)的邊遠(yuǎn)地方，即使是更換最簡單的交換機(jī)，費(fèi)用也非常昂貴。
要讓風(fēng)電場有效運(yùn)行，就必須考慮到現(xiàn)場的復(fù)雜性和極端條件。人們已經(jīng)為極其惡劣的環(huán)境設(shè)計(jì)了工業(yè)級網(wǎng)絡(luò)解決方案。除了應(yīng)對室外場所特有的惡劣條件和溫度波動(dòng)，工業(yè)交換機(jī)還能提供高度確定的性能，這意味著數(shù)據(jù)能夠盡快地從源頭到達(dá)目的地。這樣就能夠主動(dòng)防止失敗，同時(shí)最大限度地延長正常運(yùn)行時(shí)間。內(nèi)置的冗余有助于消除意想不到的故障點(diǎn)，以免其對性能產(chǎn)生負(fù)面影響和增加維修費(fèi)用。旨在保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施投資的工業(yè)級網(wǎng)絡(luò)可以支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和規(guī)模，以適應(yīng)需求增加所帶來的設(shè)備增長。并且，它們還很容易部署和管理。
在對風(fēng)電場進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)的時(shí)候，應(yīng)考慮以下六個(gè)最佳做法，以優(yōu)化風(fēng)電場的部署和運(yùn)行。
1. 電源冗余性
保持網(wǎng)絡(luò)的不間斷運(yùn)行對于風(fēng)電場的效率和能源生產(chǎn)是至關(guān)重要的。網(wǎng)絡(luò)哪怕是出現(xiàn)短暫的中斷也會(huì)導(dǎo)致服務(wù)中斷和收入損失。任何一件電子產(chǎn)品，其最常見的故障點(diǎn)就在于它的電源。雖然傳統(tǒng)的商用交換機(jī)使用廉價(jià)的壁掛式交流/直流供電器并插到標(biāo)準(zhǔn)的墻上插座，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)則是使用兩條冗余且獨(dú)立的供電連接，它們分別連接到直流電源總線和備用電源系統(tǒng)。雙電源輸入的工業(yè)交換機(jī)可以保護(hù)系統(tǒng)不受單點(diǎn)故障的影響。因此，理想的風(fēng)電場的網(wǎng)絡(luò)配置應(yīng)該將電路板級別的穩(wěn)健設(shè)計(jì)與冗余式供電結(jié)合起來，以防止設(shè)備出現(xiàn)故障和造成停機(jī)時(shí)間，同時(shí)保護(hù)設(shè)備免遭雷電和浪涌電壓的沖擊。
因人類或自然原因所造成的電纜斷裂以及連接器或收發(fā)器故障是另一種常見的可以對網(wǎng)絡(luò)可靠性產(chǎn)生負(fù)面影響的問題。在這種情況下，冗余或“環(huán)形”網(wǎng)絡(luò)部署可以幫助保證網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行時(shí)間，直到派遣的維修人員修復(fù)故障。
2. 可擴(kuò)展性
全球的能源需求不斷在增加。許多國家轉(zhuǎn)向可再生能源，風(fēng)能產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷創(chuàng)紀(jì)錄的裝機(jī)容量增長。隨著需求的增加，擴(kuò)展能力對于風(fēng)電場的有效和富有成效的運(yùn)行是必不可少的。
環(huán)形配置 – 每個(gè)環(huán)上可支持多達(dá)250個(gè)交換機(jī) – 就提供了這種可擴(kuò)展性。工業(yè)管理交換機(jī)為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)提供了靈活性，使更多的發(fā)電機(jī)能夠無縫互聯(lián)，以支持經(jīng)濟(jì)增長。工業(yè)交換機(jī)提供了可靠的長期解決方案，其MTBF可達(dá)超過1,000,000小時(shí)，并可以輕松地?cái)U(kuò)展以滿足不斷變化的需求。
3. 支持多種光纖
大多數(shù)工業(yè)交換機(jī)都提供多模光纖(MMF)和單模光纖(SMF)選擇。多模光纖提供了中等距離-可遠(yuǎn)達(dá)2公里-的高帶寬解決方案，而單模光纖則用于較長距離-20至80公里。理想的交換解決方案應(yīng)該具有靈活性，在同一單元同時(shí)支持MMF和SMF，使渦輪機(jī)可以在不同的距離實(shí)現(xiàn)連接，而無需購買單獨(dú)的光纖交換機(jī)。
由于電力是由渦輪機(jī)產(chǎn)生，并通過塔內(nèi)的電纜傳輸，因而塔內(nèi)有相當(dāng)大的電磁干擾(EMI)。這可能對專門使用Cat5e銅線電纜的網(wǎng)絡(luò)通信造成負(fù)面影響。銅電纜起了天線的作用，并由此可能受到EMI的不利影響。而光纖電纜則不受電磁干擾的影響。重要的是，風(fēng)電場應(yīng)用的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)有三個(gè)或更多的光纖端口。每臺(tái)交換機(jī)上的多個(gè)光纖端口可提供兩個(gè)與冗余環(huán)網(wǎng)的連接，另外至少還有一個(gè)額外的光纖端口。這樣可以將光纖電纜鋪設(shè)到渦輪機(jī)頂部，以確保最大的抗電磁干擾能力和網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行時(shí)間。
同樣重要的是，要確保網(wǎng)絡(luò)由經(jīng)驗(yàn)豐富的人員進(jìn)行設(shè)計(jì)和安裝，他們應(yīng)受過專門培訓(xùn)，能夠正確處理和連接光纜。光纖的處理、安裝或連接不當(dāng)會(huì)對網(wǎng)絡(luò)的性能和可用性產(chǎn)生負(fù)面影響，這最終可能導(dǎo)致昂貴的維修。
4. 溫度等級
功耗與溫度等級直接相關(guān)，這反過來又可能影響可靠性。根據(jù)地點(diǎn)和一年當(dāng)中季節(jié)的不同，風(fēng)力渦輪機(jī)組面臨的溫度波動(dòng)可以從極熱到冰冷。這就是為什么工業(yè)交換機(jī)被設(shè)計(jì)成在沒有外部冷卻裝置的情況下，仍能夠承受從-40°C到至少75°C-(某些情況下高達(dá)85°C-)的溫度范圍的原因之一 。
請?zhí)貏e注意，并不是所有的制造商在設(shè)計(jì)極端溫度條件下運(yùn)行的電子產(chǎn)品時(shí)都考慮功耗的問題。在這種情況下，有些廠商可能會(huì)試圖走捷徑以使其產(chǎn)品具有能夠抵御風(fēng)電場所需的嚴(yán)酷溫度的假象。典型的捷徑包括在測試性能特性時(shí)選用壽命隨溫度增加而可能增加的電路板，然后將組裝的產(chǎn)品定位成額定工作溫度較高的產(chǎn)品。在這種情況下，在極端條件下使用這樣的產(chǎn)品時(shí)失敗的可能性較高。
另外一些制造商則是首先生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，然后成批進(jìn)行測試以找出能夠在特定溫度下工作的部件。在這種情況下，產(chǎn)品并不是設(shè)計(jì)在長時(shí)間高溫條件下運(yùn)行的，這可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品在現(xiàn)場使用時(shí)過早地失效。測試一款只在短時(shí)間內(nèi)使用的產(chǎn)品與設(shè)計(jì)一款經(jīng)過工業(yè)強(qiáng)化的解決方案，并且證明它能夠在極端溫度下承擔(dān)多年的服務(wù)，是有很大不同的。
風(fēng)扇和通風(fēng)口這樣的冷卻系統(tǒng)也可能對設(shè)備在極端溫度下的工作帶來負(fù)面影響。風(fēng)扇的典型MTBF為25000小時(shí)，比一個(gè)良好的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的1-2萬小時(shí)要短許多。如果風(fēng)扇停止工作，利用風(fēng)扇進(jìn)行冷卻的交換機(jī)就可能自動(dòng)關(guān)機(jī)。另外，盡管風(fēng)扇能夠通過外部循環(huán)來調(diào)節(jié)溫度，潮濕或腐蝕性空氣可能會(huì)造成問題，縮短風(fēng)扇并最終縮短交換機(jī)的壽命。當(dāng)使用風(fēng)扇來將更多的外部空氣推進(jìn)到設(shè)備內(nèi)部時(shí)，這種問題就更加嚴(yán)重。在這種情況下，一個(gè)看似簡單、低成本的解決方案，可能會(huì)導(dǎo)致大量的網(wǎng)絡(luò)停機(jī)時(shí)間和維護(hù)成本。
要確保任何運(yùn)行條件下的可靠性能，至關(guān)重要的是采用的風(fēng)力渦輪機(jī)組基礎(chǔ)設(shè)施是基于信譽(yù)良好的工業(yè)級網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)，并已證明能夠應(yīng)對溫度和功耗波動(dòng)。
5. 易于使用
風(fēng)電場運(yùn)營商應(yīng)選只需很少配置工作的開箱即用式工業(yè)交換機(jī)。他們應(yīng)采購易于使用的交換機(jī)以提供：即插即用的能力，可以自動(dòng)檢測網(wǎng)絡(luò)的變化端口速率自動(dòng)協(xié)商，MDI/MDIX自動(dòng)交叉，TD/RD極性自動(dòng)轉(zhuǎn)換，以便無論連接的是哪個(gè)設(shè)備，都可以使用同一條電纜全面的網(wǎng)絡(luò)功能如直觀式軟件和先進(jìn)的管理工具控制臺(tái)端口的用戶行界面(CLI)，以及基于網(wǎng)絡(luò)能夠支持網(wǎng)絡(luò)專家和其他用戶的圖形界面
6. 先進(jìn)管理工具
作為對冗余、可擴(kuò)展性、光纖支持、溫度等級和易用性的補(bǔ)充，通過提供方便的配置和管理以及對關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)訪問，先進(jìn)的管理工具如組播和VLAN支持、重疊式VLAN、服務(wù)質(zhì)量、自動(dòng)IGMP捕獲和DHCP有助于改進(jìn)風(fēng)電場的運(yùn)行效率。有堅(jiān)固包裝的工業(yè)交換機(jī)提供了確定性的網(wǎng)絡(luò)連接，使網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測自動(dòng)化，網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行時(shí)間、性能、流量模式和輸出功率最大化- 甚至是人工監(jiān)測費(fèi)用昂貴且需要大量資源的偏遠(yuǎn)地點(diǎn)。這使得運(yùn)營商能夠?qū)Πl(fā)電進(jìn)行跟蹤，對趨勢作出分析和報(bào)告，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，以確保風(fēng)電場的平穩(wěn)運(yùn)行。
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