CN114285600A - 风电场的数据传输*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电场的数据传输***，其用于连通中控室和风电场，中控室包括SCADA***和非SCADA***，包括：中控室侧传输单元和若干个风电场侧数据传输单元；中控室侧数据传输单元包括：位于中控室内的且依次连接的第一交换机，第一纵向加密装置和第二交换机。第一交换机与SCADA***中的加密服务装置连接；第二交换机与SCADA***或非SCADA***中的非加密服务装置连接；每一风电场侧数据传输单元包括位于风机内的且依次连接的第三交换机、第二纵向加密装置和第四交换机；第三交换机分别与第二交换机和风机非加密装置连接；第四交换机与风机加密装置连接。本发明解决了由于纵向加密装置拥塞而导致的SCADA***上呈现风机状态为风机通信中断的问题。

Description

风电场的数据传输***

技术领域

本发明涉及风力发电设备的安全领域，特别涉及一种风电场的数据传输***。

背景技术

在厂站对风场网络采用纵向加密装置场景下，如图1所示，当前的纵向加密装置串行放置在风机侧和SCADA***(服务器)侧之间，其纵密方案为对风机侧到SCADA***侧所有的数据流进行加密传输。

具体的，如图1所示，现有的加密***包括：在中控室内，包括SCADA***(Supervisory Control And Data Acquisition***，即数据采集与监视控制***)，第一纵向加密装置和第一层交换机，其中SCADA***通过第一纵向加密装置与第一层交换机连接。还包括：风力发电***，包括若干组风力发电机，每一所述风力发电机组包括：第二层交换机(另称为风场环网交换机)，第二纵向加密装置和风机装置；所述风机装置通过所述第二纵向加密装置与所述第二层交换机连接。

所述中控室内的所述第一层交换机与所述风力发电机组的所述第二层交换机连接构成环形冗余组网(简称风场网络)，SCADA***通过纵向加密装置(第一纵向加密装置和第二纵向加密装置)接入到风场环网交换机和风机装置中的相关设备进行通信。

纵向加密方案原来的应用场景位于厂站和省调之间，其间通过电力调度数据网络通信，该场景下的特点是省调和厂站之间仅交流调度数据，其数据流量很小，但是当前将纵向加密方案应用于厂站纵密场景后，但存在以下问题：

1、在风机侧部署了处理性能能力低的微型纵向加密装置(第二纵向加密装置)，处理加密报文仅10Mbit带宽，如果处理所有报文加密面临性能不足风场，由此会引起SCADA***到风机装置中的风机监控PLC的心跳报文丢失，最终将导致SCADA***上呈现风机状态为风机通信中断。

2、在SCADA***侧部署的第一纵向加密装置如果也部署了性能处理能力比较低的微型纵向加密装置，处理加密报文仅10Mbit带宽，也将导致SCADA***侧和风机监控PLC的心跳报文丢失，最终将导致SCADA***上呈现风机状态为风机通信中断。而风机通信中断都是风电场无法接受的故障，并且在性能受限的纵向加密装置(特别是风机侧的纵向加密装置)设备无法更换场景下的目前没有有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风电场的数据传输***，用以解决性能受限的纵向加密装置无法更换场景下的风电场网络安全设备无法正常运行的问题。

为了解决以上问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种风电场的数据传输***，其用于连通中控室10和风电场，所述中控室10包括SCADA***和非SCADA***，包括：中控室侧传输单元和若干个风电场侧数据传输单元；所述中控室侧数据传输单元包括：位于中控室10内的且依次连接的第一交换机111，第一纵向加密装置121和第二交换机112。所述第一交换机111与所述SCADA***中的加密服务装置100连接。所述第二交换机112与所述SCADA***或非SCADA***中的非加密服务装置101连接。每一所述风电场侧数据传输单元包括位于风机30内的且依次连接的第三交换机113、第二纵向加密装置122和第四交换机114；所述第三交换机113分别与所述第二交换机112和风机非加密装置302连接；所述第四交换机114与风机加密装置301连接，所述第二交换机112，若干个所述第三交换机113组成风场网络20。

可选地，当中控室10侧需传输数据给风电场侧时，所述第一交换机111用于将所述加密服务装置100的第一数据流传输至所述第一纵向加密装置121。所述第一纵向加密装置121用于对接收到的所述第一数据流加密并将已加密的所述第一数据流传输给所述第二交换机112。所述第二交换机112用于将接收到的所述非加密服务装置输出第二数据流和接收到的已加密的所述第一数据流进行分流并传输给对应的所述第三交换机113。每一所述第三交换机113用于将接收到的已加密的所述第一数据流通过所述第二纵向加密装置122和第四交换机114传输至所述风机加密装置301；每一所述第三交换机113还用于将接收到的所述第二数据流传输给所述风机非加密装置302。

可选地，当中控室10侧需传输数据给风电场侧时，所述第二纵向加密装置122用于对接收到的已加密的所述第一数据流进行解密处理；所述第四交换机114用于将解密后的所述第一数据流传输给所述风机加密装置301。

可选地，所述第一交换机111用于将所述第一数据流通过二层交换机的MAC交换功能依据所述加密服务装置100的MAC地址转发给所述第一纵向加密装置121。所述第二交换机112根据所述加密服务装置100和所述非加密服务装置101的目的MAC地址将已加密的所述第一数据流和所述第二数据流转发至对应的所述第三交换机113。

可选地，当所述风电场侧需传输数据给所述中控室10侧时，每一所述风机30中的所述第四交换机114根据所述风机加密装置301的MAC地址将所述风机加密装置301输出的第三数据流转发给所述第二纵向加密装置122。

所述第二纵向加密装置122用于对接收到的所述第三数据流进行加密，并将已加密的所述第三数据流传输给所述第三交换机113。所述第三交换机113用于根据所述风机加密装置301和风机非加密装置302的目的MAC地址将接收到的已加密的所述第三数据流和所述风机非加密装置302输出的第四数据流转发至所述第二交换机112。

所述第二交换机112用于根据所述风机加密装置301的目的MAC地址将接收到的已加密的所述第三数据流转发给所述第一纵向加密装置121。所述第二交换机112还用于根据所述风机非加密装置302的目的MAC地址将接收到的所述第四数据流对应转发给所述非加密服务装置101；所述第一纵向加密装置121用于对接收到的已加密的所述第三数据流进行解密处理；所述第一交换机111用于将接收到的已解密的所述第三数据流转发给所述加密服务装置100。

可选地，所述加密服务装置100为SCADA服务器，所述非加密服务装置101为振动监控服务器和/或视频服务器。

可选地，所述风机加密装置301为风机监控PLC和/或箱变监控PLC；所述风机非加密装置302为振动监控PLC和/或视频传感器。

可选地，所述第一数据流为所述SCADA服务器向所述风机加密装置301发送的控制流信息；所述第三数据流为所述风机加密装置301向所述SCADA服务器发送的控制流信息；所述第二数据流为所述非加密服务装置101向所述风机非加密装置302发送的非控制流信息；所述第四数据流为所述风机非加密装置302向所述非加密服务装置101发送的非控制流信息。

本发明至少具有以下优点之一：

本发明所提供的一种风电场的数据传输***，通过依据风场的业务流是否为控制流信息和非控制流信息来进行数据流传输；当需要传输的是控制流信息则通过第一纵向加密装置控制流进行加密后进行传输；当需要传输的是非控制流信息则通过所述***的第三交换机和第二交换机进行传输控制流进行加密后进行传输；此非控制流信息主要是数据量大，如都经过纵向加密，将导致纵向加密装置拥塞从而导致本文所描述的问题产生。但是由于第二交换机和第三交换机的存在使得所述非控制流信息不需要进行纵向加密，由此解决了由于纵向加密装置拥塞而导致的SCADA***上呈现风机状态为风机通信中断的问题。

本发明采用安全加密分流方案后，可以支持现有受限微纵处理能力下的纵向加密安全方案，同时也支持其他无需加密的流量如视频等流量和风场网络共网络部署，在满足纵向加密安全方案的同时也支持共网络部署方案，简化风电场网络架构。

附图说明

图1为现有技术提供的一种风电场的数据传输***的示意图；

图2为本发明提供的一种风电场的数据传输***的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的种风电场的数据传输***作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

如图2所示，本实施例提供一种风电场的数据传输方法，其用于连通中控室10和风电场，所述中控室10包括SCADA***和非SCADA***，具体的是用于将中控室10的SCADA***的加密服务装置100和风场其他非加密服务装置101和风机侧的风机加密装置301和风机非机密装置302分别连通，以实现两者之间的信息交互，包括：中控室侧传输单元和若干个风电场侧数据传输单元。所述中控室侧数据传输单元包括：位于中控室10内的且依次连接的第一交换机111，第一纵向加密装置121和第二交换机112。所述第一交换机111与所述SCADA***中的加密服务装置100连接；所述第二交换机112与所述SCADA***或非SCADA***中的非加密服务装置101连接。

每一所述风电场侧数据传输单元包括：位于风机30内的且依次连接的第三交换机113、第二纵向加密装置122和第四交换机114；所述第三交换机113分别与所述第二交换机112和风机非加密装置302连接；所述第四交换机114与风机加密装置301连接。所述第二交换机112，若干个所述第三交换机113组成风场网络20，其组网拓扑通常为环形组网。

当中控室10侧需传输数据给风电场侧时，所述第一交换机111用于将所述加密服务装置100的第一数据流传输至所述第一纵向加密装置121。

所述第一纵向加密装置121用于对接收到的所述第一数据流加密并将已加密的所述第一数据流传输给所述第二交换机112。

所述第二交换机112用于将接收到的所述非加密服务装置101输出第二数据流和接收到的已加密的所述第一数据流进行分流并传输给对应的所述第三交换机113。

每一所述第三交换机113用于将接收到的已加密的所述第一数据流，依次经过所述第二纵向加密装置122和第四交换机114传输至所述风机加密装置301；每一所述第三交换机113还用于将接收到的所述第二数据流传输给所述风机非加密装置302。

在本实施例中，当所述SCADA***侧需传输数据给所述风电场侧时，对应的所述第二纵向加密装置122用于对接收到的已加密的所述第一数据流进行解密处理。对应的所述第四交换机114用于将解密后的所述第一数据流传输给对应的所述风机加密装置301。

在本实施例中，所述第一交换机111用于将所述第一数据流通过二层交换机的MAC交换功能依据所述加密服务装置100的MAC地址转发给所述第一纵向加密装置121。所述第二交换机112根据所述加密服务装置100和所述非加密服务装置101的目的MAC地址将已加密的所述第一数据流和所述第二数据流转发至对应的所述第三交换机113。

在本实施例中，当所述风电场侧需传输数据给所述中控室10侧时，每一所述风机30中的所述第四交换机114根据所述风机加密装置301的MAC地址将所述风机加密装置301输出的第三数据流转发给所述第二纵向加密装置122。

所述第二纵向加密装置122用于对接收到的所述第三数据流进行加密，并将已加密的所述第三数据流传输给所述第三交换机113。

所述第三交换机113用于根据所述风机加密装置301和风机非加密装置302的目的MAC地址将接收到的已加密的所述第三数据流和所述风机非加密装置302输出的第四数据流转发至所述第二交换机112。

所述第二交换机112用于根据所述风机加密装置301的目的MAC地址将接收到的已加密的所述第三数据流转发给所述第一纵向加密装置121。所述第二交换机112还用于根据所述风机非加密装置302的目的MAC地址将接收到的所述第四数据流对应转发给所述非加密服务装置101；所述第一纵向加密装置121用于对接收到的已加密的所述第三数据流进行解密处理；所述第一交换机111用于将接收到的已解密的所述第三数据流转发给所述加密服务装置100。

在本实施例中，所述加密服务装置为SCADA服务器，所述非加密服务装置101为振动监控服务器和/或视频服务器。

在本实施例中，所述风机加密装置301为风机监控PLC和/或箱变监控PLC；所述风机非加密装置302为振动监控PLC和/或视频传感器。

在本实施例中，所述第一数据流为所述SCADA服务器向所述风机加密装置301发送的控制流信息；所述第三数据流为所述风机加密装置301向所述SCADA服务器发送的控制流信息；所述第二数据流为所述非加密服务装置101向所述风机非加密装置302发送的非控制流信息；所述第四数据流为所述风机非加密装置302向所述非加密服务装置101发送的非控制流信息。

由此可以理解的是在本实施例中每一所述风机30与中控室内进行信息交互的过程均与上文所述的过程相同。

加密和非加密分流组网如图2所示：非加密流的装置：服务器侧则直接连到风场网络的汇聚层交换机，在风机侧直接连接到风机侧塔底的交换机。

加密流的装置：服务器侧通过新增的第一交换机接入，风机侧通过第四交换机。纵密装置：服务器侧在第一交换机和第二交换机之间接入；风机侧在第三交换机和第四交换机接入。

区分加密流和非加密流一般原则：

划分的原则主要依据风场的业务流是否为控制流信息，具体如下：

加密流：纵密主要对控制流进行加密，如SCADA到风机监控PLC等

非加密流：风场的非控制流，如风机的震动检测流，视频监控等，此类主要是数据量大，如都经过纵向加密，将导致纵向加密装置拥塞从而导致本文所描述的问题产生。

可以理解的似，在本实施例中加密分流实现：风场网络均为TCP/IP网络，加密流和非加密流在IP组网下通过IP地址通过(源IP地址、目的IP地址)标识。其分流依据风场网络组网的不同其采用方法也不同，如图2描述在端到端二层组网下可以通过二层MAC地址交换转发分流实现；该方法在在端到端三层组网下其加密分流传输方法也适用。

本实施例所提供的一种风电场的数据传输***，通过依据风场的业务流是否为控制流信息和非控制流信息来进行数据流传输；当需要传输的是控制流信息则通过第一纵向加密装置控制流进行加密后进行传输；当需要传输的是非控制流信息则通过所述***的第三交换机和第二交换机进行传输控制流进行加密后进行传输；此非控制流信息主要是数据量大，如都经过纵向加密，将导致纵向加密装置拥塞从而导致本文所描述的问题产生。但是由于第二交换机和第三交换机的存在使得所述非控制流信息不需要进行纵向加密，由此解决了由于纵向加密装置拥塞而导致的SCADA***上呈现风机状态为风机通信中断的问题。

本实施例采用安全加密分流方案后，可以支持现有受限微纵处理能力下的纵向加密安全方案，同时也支持其他无需加密的流量如视频等流量和风场网络共网络部署，在满足纵向加密安全方案的同时也支持共网络部署方案，简化风电场网络架构。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

应当注意的是，在本文的实施方式中所揭露的装置和方法，也可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本文的多个实施方式的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用于执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本文各个实施方式中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种风电场的数据传输***，其用于连通中控室(10)和风电场，所述中控室(10)包括SCADA***和非SCADA***，其特征在于，包括：中控室侧传输单元和若干个风电场侧数据传输单元；

所述中控室侧数据传输单元包括：位于中控室(10)内的且依次连接的第一交换机(111)，第一纵向加密装置(121)和第二交换机(112)；所述第一交换机(111)与所述SCADA***中的加密服务装置(100)连接；所述第二交换机(112)与所述SCADA***或非SCADA***中的非加密服务装置(101)连接；

每一所述风电场侧数据传输单元包括：位于风机(30)内的且依次连接的第三交换机(113)、第二纵向加密装置(122)和第四交换机(114)；所述第三交换机(113)分别与所述第二交换机(112)和风机非加密装置(302)连接；所述第四交换机(114)与风机加密装置(301)连接；所述第二交换机(112)，若干个所述第三交换机(113)组成风场网络(20)。

2.如权利要求1所述的风电场的数据传输***，其特征在于，

当中控室(10)侧需传输数据给风电场侧时，

所述第一交换机(111)用于将所述加密服务装置(100)的第一数据流传输至所述第一纵向加密装置(121)；

所述第一纵向加密装置(121)用于对接收到的所述第一数据流加密并将已加密的所述第一数据流传输给所述第二交换机(112)；

所述第二交换机(112)用于将接收到的所述非加密服务装置输出第二数据流和接收到的已加密的所述第一数据流进行分流并传输给对应的所述第三交换机(113)；

每一所述第三交换机(113)用于将接收到的已加密的所述第一数据流，依次经过所述第二纵向加密装置(122)和第四交换机(114)传输至所述风机加密装置(301)；每一所述第三交换机(113)还用于将接收到的所述第二数据流传输给所述风机非加密装置(302)。

3.如权利要求2所述的风电场的数据传输***，其特征在于，当中控室(10)侧需传输数据给风电场侧时，

所述第二纵向加密装置(122)用于对接收到的已加密的所述第一数据流进行解密处理；

所述第四交换机(114)用于将解密后的所述第一数据流传输给所述风机加密装置(301)。

4.如权利要求3所述的风电场的数据传输***，其特征在于，

所述第一交换机(111)用于将所述第一数据流通过二层交换机的MAC交换功能依据所述加密服务装置(100)的MAC地址转发给所述第一纵向加密装置(121)；

所述第二交换机(112)根据所述加密服务装置(100)和所述非加密服务装置(101)的目的MAC地址将已加密的所述第一数据流和所述第二数据流转发至对应的所述第三交换机(113)。

5.如权利要求1所述的风电场的数据传输***，其特征在于，

当所述风电场侧需传输数据给所述中控室(10)侧时，

每一所述风机(30)中的所述第四交换机(114)根据所述风机加密装置(301)的MAC地址将所述风机加密装置(301)输出的第三数据流转发给所述第二纵向加密装置(122)；

所述第二纵向加密装置(122)用于对接收到的所述第三数据流进行加密，并将已加密的所述第三数据流传输给所述第三交换机(113)；

所述第三交换机(113)用于根据所述风机加密装置(301)和风机非加密装置(302)的目的MAC地址将接收到的已加密的所述第三数据流和所述风机非加密装置(302)输出的第四数据流转发至所述第二交换机(112)；

所述第二交换机(112)用于根据所述风机加密装置(301)的目的MAC地址将接收到的已加密的所述第三数据流转发给所述第一纵向加密装置(121)；

所述第二交换机(112)还用于根据所述风机非加密装置(302)的目的MAC地址将接收到的所述第四数据流对应转发给所述非加密服务装置(101)；

所述第一纵向加密装置(121)用于对接收到的已加密的所述第三数据流进行解密处理；

所述第一交换机(111)用于将接收到的已解密的所述第三数据流转发给所述加密服务装置(100)。

6.如权利要求5所述的风电场的数据传输***，其特征在于，所述加密服务装置(100)为SCADA服务器，所述非加密服务装置(101)为振动监控服务器和/或视频服务器。

7.如权利要求6所述的风电场的数据传输***，其特征在于，所述风机加密装置(301)为风机监控PLC和/或箱变监控PLC；所述风机非加密装置(302)为振动监控PLC和/或视频传感器。

8.如权利要求7所述的风电场的数据传输***，其特征在于，所述第一数据流为所述SCADA服务器向所述风机加密装置(301)发送的控制流信息；

所述第三数据流为所述风机加密装置(301)向所述SCADA服务器发送的控制流信息；

所述第二数据流为所述非加密服务装置(101)向所述风机非加密装置(302)发送的非控制流信息；

所述第四数据流为所述风机非加密装置(302)向所述非加密服务装置(101)发送的非控制流信息。

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