2024年3月18日，国家能源局关于印发《2024年能源工作指导意见》的通知，提出巩固扩大风电光伏良好发展态势，稳步推进大型风电光伏基地建设，有序推动项目建成投产。在国家新能源政策的推动下，风力发电已成为绿色能源领域的重要支柱。随着风电场的广泛建设，如何高效、稳定地监控风电机组的运行状态，确保风电场的安全与高效运营，已成为行业面临的重要课题。

风电机组监控系统不仅具备就地控制功能，还能实现远程监控，对风电场的智能化管理至关重要。然而，风电场环境复杂多变，对网络设备提出了更高的要求。为此，威努特提出《风电场监控系统工业环网解决方案》，旨在通过可网管型宽温工业以太网交换机，构建一个稳定、高效的网络环境，以适应风电场的特殊应用需求，进而提升风电场的整体运营效率和安全性。

图1 ：国家能源局关于印发《2024年能源工作指导意见》的通知

风电场监控系统主要由监控中心、数据采集与处理系统和远程控制系统组成。

监控中心是风电场监控系统的中枢，负责收集、处理、分析和展示风电场的运行数据。特点是数据实时性强，对网络的实时性和稳定性要求高。需要建立高真实、高效率、高保密的通信网络，以支持数据的即时传输和共享。

数据采集与处理系统负责从风电场的各个部分收集数据，对采集到的原始数据进行处理和分析的软件和硬件设施。其特点是数据处理量大，对网络的带宽和数据处理能力有较高要求。需要网络能够稳定、快速地传输大量数据，并支持数据的安全存储和查询。

远程控制系统允许操作人员从监控中心远程控制风电场的设备。其特点是数据处理快速、决策支持能力强。对网络的需求主要体现在实时性和安全性上，需要网络能够即时传输救援信息，并支持数据的加密和安全存储。

图2：风电场监控系统

图3：威努特风电场监控系统工业环网拓扑

图4：威努特WNT-Ring工业环网典型拓扑

构成威努特工业以太网环的每台交换机都是一个环网节点，这些节点分为主节点（Master Node）和传输节点（Transit Node）两种。环网上仅有一个主节点，其余均为传输节点。

主节点：负责监控环网拓扑的完整性，排除环路，并更新其他交换机的拓扑信息。

传输节点：仅监控本地环网端口状态，并在链路故障时通知主节点。

节点角色需用户通过配置指定，且每台交换机在同一环中只能有一种角色。例如，交换机S1可作为主节点，而S2、S3和S4则为传输节点。

WNT-RING协议要求每台交换机都有两个端口连接环网，端口角色包括：

主端口（Primary Port）：仅配置在主节点，用于发送环网探测报文。

次端口（Secondary Port）：仅配置在主节点，接收探测报文并判断环网完整性。在拓扑完整时，次端口会阻塞数据报文以防止环路。链路中断后，次端口的阻塞状态会被解除。

传输端口（Transit Port）：配置在传输节点，传输节点的两个环网端口都作为传输端口。

每个环网端口只能配置一种角色，且需在配置节点角色和控制VLAN后才能配置。

主节点和传输节点间通过专用的控制VLAN传输协议报文。用户需配置控制VLAN，并确保环网端口加入该VLAN以保证报文正常收发。通常，环网端口在控制VLAN中处于转发状态，非环网端口不能转发控制VLAN报文。每个环需指定不同的控制VLAN，且这些VLAN仅用于传输环网控制报文，不用于二层或三层通信。

除控制VLAN外，其他VLAN均为数据VLAN，用于传输一般业务或管理报文。环网端口是否可以转发数据VLAN报文由环网保护协议控制，而非环网端口的转发状态由生成树协议控制。

主节点和传输节点都通过“COMPLETE”标志显示环网状态的完整性。对于主节点，只有当所有链路正常，主端口处于转发状态且次端口处于阻塞状态时，该标志才为真。对于传输节点，只有当两个传输端口都处于转发状态时，标志才为真。此标志有助于用户判断当前网络拓扑状态。

表1：威努特WNT-Ring报文类型

保护机制包括主节点的环路探测与控制、传输节点的链路失效通知以及传输节点的链路恢复。主节点通过发送探测报文监控环网状态，并在检测到故障时解除次端口的阻塞状态并通知其他节点。传输节点在链路失效时发送通知，并在链路恢复后进入预转发状态，等待主节点的进一步指令。

在风电场的升压站或管理中心，部署威努特WIS6300-H-4X8GS4C20G-2HV机架式网管型三层交换机。这台交换机作为整个网络的核心，负责汇聚来自风电场各个角落的监控数据。其高性能和强大的数据处理能力确保风电场的各项数据能够得到实时、准确处理和分析。

核心交换机WIS6300-H-4X8GS4C20G-2HV还支持对接电力网监II型监测装置，SNMP Trap符合1084号文规范要求。

在升压站/管理中心的环网中，采用威努特WIS3200-L-4GS8G风电专用网管型工业交换机。这些交换机通过光纤连接，形成一个高速、稳定的环形网络。该工业交换机可提供4路1000M光口，用于连接核心交换机和其他环网交换机，以及8路1000M电口，用于接入风电场内的各种监控设备。

在每台风机的塔基和塔仓，部署威努特WIS3200-L-2GS4G风电专用网管型工业交换机。这些交换机负责接入风机上的各种传感器和监控设备，将数据采集并传输到环网汇聚层。该工业交换机可提供2路1000M光口，用于与环网交换机连接，以及4路1000M电口，用于接入风机内部的监控设备。

整个风电场的网络管理采用威努特WNT-NSMS统一网管软件。这款软件能够实时监控网络的运行状态，及时发现并解决网络故障，确保数据的稳定传输。同时，还能对网络设备进行远程配置和管理，大大提高了风电场网络管理的效率和便捷性。

威努特工业交换机可以用于升压站、管理中心以及风机接入层等场景，WIS6300-H-4X8GS4C20G-2HV的核心交换机具备三层交换、万兆上行、光口汇聚等功能，并且能够对接网监。WIS3200-L-4GS8G-2LV的环网汇聚层交换机具有工业卡轨安装方式、4光8电的端口配置，并支持三层交换。此外，还有支持POE供电的型号，如WIS3200-PL-4GS8G-2LV，以及具备统一网管功能的WNT-NSMS网络管理系统。这些设备的设计满足了风电场监控系统对于高可靠性和安全性的需求。

图5：威努特风电场监控系统工业交换机推荐配置清单

整体网络以千兆接入、万兆上行的高速监控网络为基础，确保了数据传输的高效与稳定。这种设计不仅保障了监控数据的实时性，使得风电场的运行状态能够实时监控，及时预警，而且大幅度提升了数据处理能力，满足了大规模风电场对数据传输速度和数据处理能力的严苛要求。

考虑到风电场常常位于环境恶劣的区域，如高山峡谷或近海，这些地方面临着强烈的风力和极大的温差挑战，威努特工业交换机工作温度范围可达-40℃到85℃，能在极端温度区间内稳定运行。风电场还可能遭受到沙尘、盐雾等自然环境的侵蚀，威努特工业交换机具备IP40防护等级，同时支持三防漆涂覆，确保设备在恶劣环境中依然能够安全可靠地运行，防盐雾特性更进一步强化了设备在风电场等恶劣环境中的适用性。复杂的电磁环境是风电场另一大挑战，威努特工业交换机具备EMC4级A的抗强电磁干扰能力，保证在电磁干扰强烈的环境中也能准确无误地工作。同时，考虑到风电场的运营成本和设备更换的繁琐性，威努特工业交换机具备超过15年的使用寿命，这大大降低了长期的更换和维护成本，为风电场的安全、高效运营提供了长期保障。

该系统工业环网采用威努特WNT-Ring工业冗余环网协议，可实现网络故障时的快速自愈，自愈时间优于20毫秒，大大优于传统的生成树协议，确保数据传输的零丢包。这一创新技术显著提升风电场监控系统的稳定性和数据传输的完整性，从而满足风电场对监控系统高效、可靠运行的严苛需求。同时支持基于公有协议ITU-T G.8032v2 的ERPS保护技术，保障了与其他厂商工业交换机的兼容性。

图6：生成树与WNT-Ring工业环网协议对比示意图

威努特风电场监控系统工业环网网络提供高度灵活的设备选型配置，包括工业环网交换机、塔基和塔仓接入的工业交换机，这些设备不仅支持POE、多种接口如SC/ST选择，还兼容单模、多模光模块，甚至提供单纤双向光纤接口，同时为满足成本效益，塔基、塔仓接入的交换机还支持非网管工业交换机选项，这种灵活性使得威努特系统能够根据不同风电场的实际需求进行定制化配置，最大化地满足客户的多样化需求。

威努特WNT-NSMS是一款综合一体化网管软件，该软件采用B/S架构，全图形化显示，简单易用。软件支持全方位的设备管理、拓扑管理等功能，以及故障管理如告警信息过滤查询和重要告警转发。同时，系统支持日志管理、分区域分权管理，确保网络安全。此外，网管软件还能对网络设备进行基本配置，如VLAN划分、端口属性配置等，并支持通过HTTP/HTTPS方式登录操作，极大提升了网络运维的便捷性和效率。

图7：威努特WNT-NSMS网管软件

威努特风电场监控系统工业环网解决方案以千兆接入、万兆上行的高速监控网络为支撑，确保数据传输效率与实时性；其精工锻造的工业级品质，保障了系统的稳定可靠；快速自愈、零丢包的工业环网设计，大幅提升了网络的可用性；加之灵活的设备选型配置，满足了风电场的多样化需求；同时，便捷的网络运维管理功能，降低了运营成本。威努特工业交换机具备丰富的工业产品特性，致力于为风电客户解决实际应用问题。