2020（第十四届）发电企业信息化技术与应用研讨会 - 286 - 2.2 大型海上风电基地通信系统结构设计 以太网路由器2 以太网路由器1 海上平台 以太网路由器2 以太网路由器1 陆上控制站 以太网主路由 数据服务器 运维人员 风电机组 机侧 交换机1 机侧 交换机2 连接示意 以太网 路由器1 以太网 路由器2 图 1 传统交换式以太网通信架构 光纤分配器2 光纤分配器1 海上平台 光纤终端2 光纤终端1 陆上控制站 主路由 数据服务器 运维人员 风电机组 光网络 单元1 光网络 单元2 总线型连接示意 风电机组 光网络 单元1 光网络 单元2 星型连接示意 光纤 分配器1 光纤 分配器2 光纤 分配器1 光纤 分配器2 图 2 基于 EPON 的通信架构 以某中外合作海上风电机基地项目为例，其设 计总装机为 2.5GW。项目分为三个阶段：首先，建设 用于技术验证的 100MW 试验风电场； 其次， 建设 400MW 的示范风电场；最终，建设 2GW 的大型海上风电基地。 这项工作的目的是为该项目一期工程设计通信 网络。有 20 台风电机组连接到一个海上变电站，每 台机的容量为 5MW。 根据 2.1 节中描述的通信网络配 置，配置了交换式以太网体系结构，如图 1 所示。 集电系统采用 5 条馈线的放射状拓扑结构，所有风 电机组串联。风机连接到一个海上变电站。海上平 台和控制中心（ESW1 和 ESW2）都有冗余的开关。以 太网交换机之间的所有通信链路都是光纤。 所提出的基于总线的 EPON 和基于星形的 EPON 如图 2 所示。实线表示网络工作路径，虚线表示保 护/备份路径。 3.1 网络中断的主要因素 计划维护：控制中心通信网络如软件或硬 件升级时，可能中断服务。 组件故障： 组件/链路故障可能导致通信网 络中断。每个组件对网络的影响不同，因此，冗余 配置使得通信网络的业务恢复更快。 事故或灾难： 造成事故和灾害的原因很多。 一旦发生事故，船锚可能会破坏埋入光纤的电力电 缆，而洪水、地震等自然灾害可能会导致整个系统 的灾难性故障。 为了克服上述问题，通信网络应设计为部分或 者完全保护。要实现经济高效的解决方案，需要确 定对网络中断影响较大的网络设备链路。 3.2 不可用性 不可用性（U）被定义为组件（设备/链路）在 任何时间不可用的概率，并且用 10 9小时内的故障次 数（FIT）和平均维修小时数（MTTR）来表示。 U = FITMTTR 109 （1） 表 1 海上风电场的主要部件故障率和平均维修时间 区域 故障部件 故障次数 （FIT） 维修时间 （小时） 控制中心 以太网交换机 1250 4 光纤终端 256 4 海上平台 以太网交换机 1250 24 1：N 光纤分配器 120 24 海上风电机组 1：2 光纤分配器 50 24 光网络单元 256 24 光纤（每千米） 570 24