[发明专利]风电场网络系统

说明书

技术领域

本发明涉及风电场领域。特别地，本发明涉及用于提供冗余网络拓扑的风电场网络系统。进一步地，本发明涉及用于提供冗余网络拓扑的方法。此外，本发明涉及控制风电场的计算机程序，其适合于执行上述方法。

背景技术

可以经由网络来连接风电场中的风力涡轮机以便促进提供风电场中的风力涡轮机的远程控制的系统。到目前为止的网络架构是按照来自单独客户的每个要求来处理的。这包括诸如IP（网际协议）地址及其到设备的映射、虚拟LAN（VLAN＝虚拟局域网）以及监视的网络规划。需要针对每个单独风电场具体地配置每个网络部件。所有这些任务都是耗费时间的且非常易于发生人为错误。

此外，在当今的风电场网络架构中，所有风力涡轮机被连接在环形架构中。在此架构内，可以将VLAN用于过程和功率调节。出于隔离和独立的目的，过程和功率调节VLAN可以在同一光纤或不同光纤上。由于环形架构，仅单个故障点被覆盖，类似于光纤绳束（strand）或节点故障。在光纤链路中的任一个的双重故障或双重节点故障的情况下，部分/整个环由于通信的损失而受到影响。

因此，可能需要提供一种用于风电场的更加故障安全且更加可靠的网络系统。

发明内容

用根据独立权利要求的主题可以满足此需要。用从属权利要求来描述本发明的有利实施例。

根据本发明的第一方面，存在提供了一种风电场网络系统，其包括第一网络和第二网络、表示第一网络元件和第二网络元件的第一风力涡轮机和第二风力涡轮机、适合于充当用于在第一网络内发射消息的导管的第一中央单元以及适合于充当用于在第二网络内发射消息的导管的第二中央单元。在其中，第一风力涡轮机和第二风力涡轮机被连接至第一网络内的第一中央单元和第二网络内的第二中央单元，其中，所述第一中央单元和所述第二中央单元被连接。第一网络和第二网络是以星形拓扑配置的，并且第一网络适合于独立于第二网络进行操作且第二网络适合于独立于第一网络进行操作，使得实现用于第一网络和第二网络的冗余网络拓扑。

在常规风电场中，存在用以在网络中提供冗余或出于不同目的提供连接之间的分离的多个方法。典型地，将环形拓扑用于风电场网络。例如，可以使用并行光纤环来将例如过程和功率调节业务分离。在这种情况下未实现双重故障的情况下的冗余问题。

本发明的此方面是基于通过对每个风力涡轮机使用冗余星形拓扑来提供更好的冗余的思想。在双重故障（光纤绳束/网络节点）的情况下，一个可以被确信为最坏情况方案仅对一个涡轮机有影响。

出于此目的，可以使用称为星形拓扑的网络拓扑。在其最简单形式中，第一星形网络包括第一中央单元，其可以是中央交换机或计算机，其充当用以发射消息的导管。第一中央单元可以被连接到表示第一网络元件（叶节点）的第一风力涡轮机和表示第二网络元件（叶节点）的第二风力涡轮机。因此，中央单元（中央节点）、第一和第二网络元件（叶节点）以及它们之间的传输线形成具有星形拓扑的图。

根据本发明的此方面，风电场网络系统包括第二中央单元，其也被连接到第一网络元件和第二网络元件且可以因此提供第二星形网络。第二网络可以具有与如上文连同第一网络一起描述的相同特征。

星形拓扑可以通过将所有系统连接至中央节点来减少网络故障的机会。所有外围节点因此可以仅通过向和从中央节点进行发射和接收来与所有其他的进行通信。将任何外围节点链接至中央节点的传输线的故障将导致该外围节点与所有其他节点的隔离，但是系统的其余部分将不受影响。

风电场网络系统可以提供比一般风力农场（wind farm）网络更好的性能。用星形拓扑，可以防止通过过多数目的节点的数据分组传递。例如，至多3个设备和2个链路可以参与任何两个设备之间的任何通信。此外，可以用将每个设备（叶节点）连接至中央单元的链路来在内部将其隔离。这可以使得单独设备的隔离是简单直接的。此隔离还可以防止例如风力涡轮机的任何非集中式故障影响网络。

通过将每个网络元件连接到至少两个中央单元，可以覆盖双重故障，使得网络适合于相互独立地工作。因此，如果在第一网络中发生任何问题，可以通过第二网络来进行通信，并且反之亦然。

根据本发明的另一实施例，第一网络是第一虚拟局域网且第二网络是第二虚拟局域网。