某风场风电机组环网通讯闪断故障

某风场风电机组环网通讯闪断故障

李立

 重庆海装风电工程技术有限公司，重庆 401121

摘要：风力发电机组之间的实时通信对机组安全性至关重要。环网通讯故障影响风力发电机的安全运行，其中通讯闪断尤为棘手。闪断除影响风机实时通讯外还会影响中央控制室对于风机功率的控制，导致风电场发电量损失或者有功功率变化率遭受电网考核。某风电场机组通讯经常风机通讯闪断，通讯闪断的机组随机性比较强。针对上诉问题，本文重点分析了风电场网络结构，并分享了某风电场二期风机出现的两次通讯闪断故障案例。

关键词：环网通讯；通讯闪断；网络风暴

1.风电场通讯网络的组成

风电场通信网络分为风电机组内部通信网络和风电场环网通信网络，机组内部主要由光端机、控制单元、 机舱面板、多模光纤、管理型交换机、RJ45 网线组成。风机环网通讯的目的是为SCADA系统提供实时数据以及由SCADA向风机发送控制命令。

每台风机塔基都有一个光电交换机，交换机的功能为将 PLC 传出的电信号转换为光信号通过光口对外传送。风场环网为环网交换机形成的一个闭合的环，每台风机连接到环网交换机上，满足双向数据传输要求。当光纤自愈环网正常工作时，数据流是顺时占用主通道方向。当一台风机通讯故障时，不影响环网中其他风机的运行和数据传输；当环网中一台交换机断电或故障时，系统能够自动切换到逆时备用通道上，完成网络重构。切换时间在 100ms以内，保证了系统的安全性和持续性。

完整的风电场通讯网络见下图

2.风机通讯闪断原因分析

2.1现风电场通讯光缆的铺设多采用熔接技术，建设初期施工人员未严格按照通讯网络和技术规范施工，虽在运行初期可以正常使用，但却埋下了很大的隐患。

2.2交换机硬件或软件不一致。由于塔基交换机可以即插即用，即使同一网络冗余通讯协议不一致也可以正常使用，却极易引发网络风暴，影响网络的稳定性。

2.3调试初期调试人员未严格按照规范为环网内设备配置IP，为现场设备IP管理和故障消缺带来了巨大困难，如果IP冲突也会导致网络风暴，导致通讯闪断。

2.4交换机散热不好。夏季温度较高，由于设计不合理或散热不好，导致交换机长期处于高温条件工作，容易引发数据丢包现场，造成通讯网络不稳定。

2.5光纤盒到交换机跳线受潮损坏有光衰；或环网之间光缆损坏。

以上为主要造成通讯闪断的原因，其中最为棘手的问题是网络风暴。

3.某风电场通讯闪断的案例

3.1网络风暴

某风场由于网络内存在不同设备IP地址冲突导致通讯闪断。某风电场二期风机全部投运超过3年，出现风机通讯闪断情况。最开始为个别机组通讯闪断，时间间隔为一两天；检修人员逐一排查站内软件，故障设备相关硬件，以及光衰等均未发现问题。通过分析通讯闪断出现的时间，发现雨天通讯闪断的现象明显多于晴天；初步怀疑雨天光纤盒受潮可能是导致闪断的原因之一，但检修人员并没有找到可能存在受潮的光纤盒。考虑正常情况风机通讯为双环网，当环网中一条回路受环境或其他影响发生故障，系统能够自动切换到逆时备用通道上，维持网络正常通讯。但如果为但环网为单环网，那么受到环境或其他因素影响的时候则会影响网络正常通讯。通过排查二期风机的三条环网，发现其中两条为单环网，一条为双环网；单环网其中一条未发生过通讯闪断，另一条双环网和单环网都出现过通讯闪断现象，故排除单环网的影响。随着时间的推移，通讯闪断的频率加快且中断的机组随机性变强，范围变得更广。由此检修人员基本确定为网络风暴，但是网络风暴处理起来十分棘手，排查效率低不说，还需要逐一断开各通讯网络或设备，短时间内影响风电场的正常运行。为提高故障处理效率，检修人员利用通讯抓包软件，按照以上方法对故障网络内的风机IP进行通讯，最终发现新能源后期为将振动监测的数据传到集控中心，添加了一个设备入原有的网络，而该设备与5#机组IP冲突，导致了网络风暴。纠正后故障消除。

3.2交换机软件版本差异大

某风电场二期风机全部投入超过4年，中央控制室频繁报出风机通讯中断，几秒到一分多钟就自动恢复了；随机性强，范围广，和第一次出现的现场很像。但通过检查环网设备和IP管理并没有发生异常。考虑到二期风机运行时间较长，曾多次更换环网交换机；而每次更换交换机都即插即用，虽交换机硬件型号一致，但可能存在交换机软件版本差异的情况。检修人员使用交换机网关软件检查发现环网内交换机一共存在三个软件版本，AOBO 5683 V3.4.45、AOBO 5683 V3.4.46、AOBO 5683 V3.4.44a，其中V3.4.44a与V3.4.46差异较大。通过交换机网关软件将环网内所有交换机升级成同一版本后故障消除。由此可以确定，同一环网中交换机版本号相差出现多个版本，造成数据传输异常，从而出现通信闪断现象。

4.总结

环网通讯是保证风力发电机组与SCADA系统之间数据传输的基础，也是风电场可靠运行的前提。无论是前期建设还是运行阶段的维护与检修，技术人员都应严格按照规范进行管理，避免出现埋下隐患。

参考文献

[1] 刁书广，魏颖超，孙卓，王涛. 风电场风电机组通讯网络常遇问题浅析[J].风能, 2016年第09期57.

[2]李新超，段博，雷亚宁.风电场风电机组环网通讯网络风暴问题研究[J].信息工程,2022年01月.