仲春林 彭?xiàng)潯⊥踅?/p>
摘 要 本文研究了分布式光伏電站電能信息實(shí)時(shí)采集實(shí)現(xiàn)方法,提出了采用電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和GPRS無(wú)線通訊網(wǎng)兩種組網(wǎng)方式將分布式光伏電站電能信息接入調(diào)度電量系統(tǒng)。解決了分布式光伏電站地理位置分散,組網(wǎng)困難的問(wèn)題,相關(guān)技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的推進(jìn)應(yīng)用,將提高供電公司對(duì)分布式光伏電站電能信息管理的效率,進(jìn)一步提升供電企業(yè)的社會(huì)形象。文章對(duì)電能信息接入要求、通訊組網(wǎng)方式、二次安全防護(hù)架構(gòu)設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的闡述。
關(guān)鍵詞 分布式;光伏電站;電能信息;實(shí)時(shí)采集
中圖分類號(hào):TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-7597(2014)16-0053-03
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,全球能源危機(jī)和大氣污染問(wèn)題日益突出,太陽(yáng)能作為理想的可再生能源受到了許多國(guó)家的重視。中國(guó)作為新的世界經(jīng)濟(jì)發(fā)動(dòng)機(jī),隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,能源的缺口增大,能源安全及能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位越顯突出[1,2]。
大力發(fā)展新能源和可再生能源是我國(guó)未來(lái)的能源發(fā)展戰(zhàn)略要求。為促進(jìn)我國(guó)可再生能源和新能源技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,國(guó)家鼓勵(lì)和支持可再生能源并網(wǎng)發(fā)電。太陽(yáng)能作為潔凈無(wú)污染的巨大能源,最大限度地開發(fā)利用太陽(yáng)能電池用硅錠/硅片以及高效低成本太陽(yáng)能電池組件及系統(tǒng)控制部件實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電、將是人類新能源利用方面的科技發(fā)展方向。
目前太陽(yáng)能電池的種類不斷增多、應(yīng)用范圍日益廣闊、市場(chǎng)規(guī)模逐步擴(kuò)大。國(guó)內(nèi)光伏市場(chǎng)呈現(xiàn)加速發(fā)展趨勢(shì),目前中國(guó)已經(jīng)是國(guó)際光伏發(fā)電應(yīng)用產(chǎn)品生產(chǎn)基地,光伏市場(chǎng)潛力巨大。2010年以前中國(guó)太陽(yáng)電池多數(shù)是用于獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng),從2011年到2020年,中國(guó)光伏發(fā)電的市場(chǎng)主流將會(huì)由獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)向分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)[3,4]。
分布式光伏電站通常利用城市和農(nóng)村的建筑物安裝光伏設(shè)備進(jìn)行發(fā)電并就近并入供電網(wǎng)絡(luò),隨著分布式并網(wǎng)光伏電站的建設(shè)進(jìn)度加快,發(fā)電容量占傳統(tǒng)方式比重越來(lái)越大,調(diào)度自動(dòng)化及電能量管理相關(guān)系統(tǒng)對(duì)電站的電能信息采集范圍與實(shí)時(shí)性要求也相應(yīng)的提高了。
1 調(diào)度電能信息采集要求
1.1 采集數(shù)據(jù)源
系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源主要是光伏電站上網(wǎng)點(diǎn)與并網(wǎng)點(diǎn)的關(guān)口、各類開關(guān)、母線上的電能表計(jì)。電能表計(jì)能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供各種電能信息數(shù)據(jù),為整個(gè)系統(tǒng)功能提供了完善的數(shù)據(jù)源。
1.2 采集數(shù)據(jù)項(xiàng)
1)光伏發(fā)電站接入公共電網(wǎng)線路的有功功率、無(wú)功功率、電壓、電壓相角、電流、電流相角。
2)升壓站主變各側(cè)的有功功率、無(wú)功功率、電壓、電壓相角、電流、電流相角。
3)匯集線路的有功功率、無(wú)功功率、電壓、電壓相角、電流、電流相角。
4)升壓站主變高、低壓側(cè)各段母線的電壓、電壓相角、頻率。
5)光伏發(fā)電站并網(wǎng)線路正向有功、反向有功、正向無(wú)功、反向無(wú)功電量值、分費(fèi)率示數(shù)。
6)各電能表的事件記錄。
1.3 采集數(shù)據(jù)頻度
2 通訊組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)
2.1 電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)
具備相應(yīng)條件的光伏電站可采用成熟的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)信道進(jìn)行通訊。
在傳統(tǒng)接入方式中:電能表通過(guò)RS485方式與終端服務(wù)器或電能量遠(yuǎn)方終端連接,通過(guò)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)與主站通訊。接入方式見(jiàn)圖1[5]。
2.2 GPRS無(wú)線通訊網(wǎng)
大多數(shù)光伏電站由于地理位置比較分散,建設(shè)專用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)并不現(xiàn)實(shí),針對(duì)此類電站可采用GPRS(General Packet Radio Service)無(wú)線通訊方式進(jìn)行組網(wǎng)。
GPRS通用無(wú)線分組業(yè)務(wù),是一種基于GSM系統(tǒng)的無(wú)線分組交換技術(shù),提供端到端的、廣域的無(wú)線IP連接,是一項(xiàng)高速無(wú)線數(shù)據(jù)處理的技術(shù)。通過(guò)GPRS方式組網(wǎng)通訊,數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收,可實(shí)現(xiàn)對(duì)電力監(jiān)測(cè)設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控和分布式管理,GPRS網(wǎng)絡(luò)為電力系統(tǒng)無(wú)線通訊提供了簡(jiǎn)單高效的傳輸手段,其主要優(yōu)點(diǎn)如下。
1)可隨意分布和移動(dòng)入網(wǎng)點(diǎn);無(wú)需擔(dān)心線路的維護(hù)或有線通訊方式在移機(jī)時(shí)導(dǎo)致的通訊中斷。建設(shè)新的監(jiān)測(cè)點(diǎn)無(wú)需進(jìn)行拉線、埋線等工作。
2)采用透明傳輸方式,自動(dòng)流控,能最好地支持頻繁的、少量突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
3)信號(hào)覆蓋較好,網(wǎng)絡(luò)接入速度快,通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠;提供與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無(wú)縫連接,接入速度僅幾秒鐘。
4)支持TCP/IP、UDP、X.25協(xié)議;較載波、230M無(wú)線、GSM短信息,網(wǎng)絡(luò)接入更加直接方便。
5)采用專線接入方式(VPN);使用專有接入點(diǎn)(APN),組建虛擬專網(wǎng),SIM卡只能在且虛擬專網(wǎng)與專屬光纖(部署到調(diào)度信息化機(jī)房)進(jìn)行通訊,安全性較高。
GPRS無(wú)線傳輸終端是基于GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò),應(yīng)用于工業(yè)監(jiān)控、電力管理等行業(yè)的數(shù)據(jù)通信組網(wǎng)需求。提供高速、永遠(yuǎn)在線的傳輸信道,在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)虛擬專網(wǎng),組成用戶專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
終端采用外置式,通訊接口采用標(biāo)準(zhǔn)RS232和RS485 接口方式,為了保證無(wú)線通訊的安全性,串口通訊報(bào)文數(shù)據(jù)采用了以下兩種安全機(jī)制。
1)報(bào)文幀格式分析過(guò)慮:過(guò)濾一切非電能信息國(guó)標(biāo)規(guī)約幀格式數(shù)據(jù)。
2)加密處理:報(bào)文數(shù)據(jù)通過(guò)終端與主站的動(dòng)態(tài)加密驗(yàn)證算法進(jìn)行數(shù)據(jù)加密與解密處理。
4 網(wǎng)絡(luò)防護(hù)與數(shù)據(jù)安全
分布式光伏電站電能信息采集系統(tǒng)遵照《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》與《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》要求,滿足“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”的總體原則,配置相應(yīng)的安全防護(hù)設(shè)備。
1)硬件防火墻。
2)GPRS無(wú)線通訊管理服務(wù)器。
3)邏輯強(qiáng)隔離裝置。
4)電力專用橫向物理隔離裝置。
GPRS無(wú)線組網(wǎng)方式,在總體安全防護(hù)在基礎(chǔ)上采用以下安全措施。endprint
1)GPRS無(wú)線終端通訊采用APN虛擬專網(wǎng)方式,建立專屬于電能信息采集的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專網(wǎng)。
2)GPRS無(wú)線終端與主站通訊采用加密算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)文的加密傳輸。
3)主站GPRS數(shù)據(jù)采集服務(wù)器建立于GPRS網(wǎng)絡(luò)專區(qū)。
4)對(duì)GPRS通訊管理服務(wù)器的通訊數(shù)據(jù)包做分析過(guò)濾處理,不滿足《IEC870-5-102》、《DL/T 645-1997》、《DL/T 645-2007》報(bào)文幀格式的一切數(shù)據(jù)包都進(jìn)行攔截并生成數(shù)據(jù)包分析日志。
5)GPRS采集的電能信息通過(guò)邏輯強(qiáng)隔離裝置進(jìn)入信息內(nèi)網(wǎng)。
5 結(jié)語(yǔ)及展望
光伏以其獨(dú)具的優(yōu)勢(shì),對(duì)其開發(fā)利用必將得到長(zhǎng)足的發(fā)展,逐步改變我國(guó)傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu),對(duì)克服我國(guó)能源緊張、改善生態(tài)環(huán)境及人體健康具有重大意義。
分布光伏并網(wǎng)電站因其特有的優(yōu)勢(shì)將在較長(zhǎng)一段時(shí)間成為太陽(yáng)能利用的重點(diǎn)方式。
本文提出了一種分布式光伏電站電能信息實(shí)時(shí)采集的實(shí)現(xiàn)方法,可以實(shí)現(xiàn)各類分布式光伏電站電能信息實(shí)時(shí)采集,具有如下特點(diǎn)。
1)滿足了分布式光伏電站電能信息采集實(shí)時(shí)性管理要求。
2)兩種組網(wǎng)方式滿足分布式光伏電站通訊信道的組網(wǎng)
要求。
3)電能信息采集數(shù)據(jù)安全滿足《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》要求。
分布式光伏電站電能信息實(shí)時(shí)采集的實(shí)現(xiàn)方法的提出,可以推進(jìn)相關(guān)技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用,加強(qiáng)對(duì)分布式光伏電站的監(jiān)控、監(jiān)督管理力度,保證了發(fā)電量數(shù)據(jù)的正確性,為供電公司和電站建立了良好的協(xié)作關(guān)系,適應(yīng)了現(xiàn)代化管理要求,經(jīng)濟(jì)、管理和安全效益顯著,進(jìn)一步提升供電企業(yè)的社會(huì)形象。
參考文獻(xiàn)
[1]趙芳.中國(guó)能源發(fā)展的契機(jī)與對(duì)策建議[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)探討,2009(11):80-84.
[2]國(guó)家能源局將制定光伏產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)意見(jiàn)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2012,36(20):123-123.
[3]吳琦.分布式光伏發(fā)電:中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑[J].中國(guó)電力教育,2013(36):197-198.
[4]中國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景預(yù)測(cè)[J].硅谷,2012(4):7.
[5]DL/T 645-2007,多功能電能表通信協(xié)議[S].
[6]DL/T 645-1997,多功能電能表通信協(xié)議[S].
作者簡(jiǎn)介
仲春林(1981-),男,江蘇泰州人,工程師,本科,長(zhǎng)期從事采集通訊監(jiān)控相關(guān)系統(tǒng)研發(fā)工作。
彭?xiàng)潱?973-),男,江蘇無(wú)錫人,高級(jí)工程師,本科,長(zhǎng)期從事調(diào)度自動(dòng)化控制相關(guān)系統(tǒng)研發(fā)與管理工作。
王健(1982-),男,江蘇如東人,工程師,本科,長(zhǎng)期從事變電站自動(dòng)化系統(tǒng)新設(shè)備、新技術(shù)的項(xiàng)目應(yīng)用和推廣工作。endprint
1)GPRS無(wú)線終端通訊采用APN虛擬專網(wǎng)方式,建立專屬于電能信息采集的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專網(wǎng)。
2)GPRS無(wú)線終端與主站通訊采用加密算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)文的加密傳輸。
3)主站GPRS數(shù)據(jù)采集服務(wù)器建立于GPRS網(wǎng)絡(luò)專區(qū)。
4)對(duì)GPRS通訊管理服務(wù)器的通訊數(shù)據(jù)包做分析過(guò)濾處理,不滿足《IEC870-5-102》、《DL/T 645-1997》、《DL/T 645-2007》報(bào)文幀格式的一切數(shù)據(jù)包都進(jìn)行攔截并生成數(shù)據(jù)包分析日志。
5)GPRS采集的電能信息通過(guò)邏輯強(qiáng)隔離裝置進(jìn)入信息內(nèi)網(wǎng)。
5 結(jié)語(yǔ)及展望
光伏以其獨(dú)具的優(yōu)勢(shì),對(duì)其開發(fā)利用必將得到長(zhǎng)足的發(fā)展,逐步改變我國(guó)傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu),對(duì)克服我國(guó)能源緊張、改善生態(tài)環(huán)境及人體健康具有重大意義。
分布光伏并網(wǎng)電站因其特有的優(yōu)勢(shì)將在較長(zhǎng)一段時(shí)間成為太陽(yáng)能利用的重點(diǎn)方式。
本文提出了一種分布式光伏電站電能信息實(shí)時(shí)采集的實(shí)現(xiàn)方法,可以實(shí)現(xiàn)各類分布式光伏電站電能信息實(shí)時(shí)采集,具有如下特點(diǎn)。
1)滿足了分布式光伏電站電能信息采集實(shí)時(shí)性管理要求。
2)兩種組網(wǎng)方式滿足分布式光伏電站通訊信道的組網(wǎng)
要求。
3)電能信息采集數(shù)據(jù)安全滿足《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》要求。
分布式光伏電站電能信息實(shí)時(shí)采集的實(shí)現(xiàn)方法的提出,可以推進(jìn)相關(guān)技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用,加強(qiáng)對(duì)分布式光伏電站的監(jiān)控、監(jiān)督管理力度,保證了發(fā)電量數(shù)據(jù)的正確性,為供電公司和電站建立了良好的協(xié)作關(guān)系,適應(yīng)了現(xiàn)代化管理要求,經(jīng)濟(jì)、管理和安全效益顯著,進(jìn)一步提升供電企業(yè)的社會(huì)形象。
參考文獻(xiàn)
[1]趙芳.中國(guó)能源發(fā)展的契機(jī)與對(duì)策建議[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)探討,2009(11):80-84.
[2]國(guó)家能源局將制定光伏產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)意見(jiàn)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2012,36(20):123-123.
[3]吳琦.分布式光伏發(fā)電:中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑[J].中國(guó)電力教育,2013(36):197-198.
[4]中國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景預(yù)測(cè)[J].硅谷,2012(4):7.
[5]DL/T 645-2007,多功能電能表通信協(xié)議[S].
[6]DL/T 645-1997,多功能電能表通信協(xié)議[S].
作者簡(jiǎn)介
仲春林(1981-),男,江蘇泰州人,工程師,本科,長(zhǎng)期從事采集通訊監(jiān)控相關(guān)系統(tǒng)研發(fā)工作。
彭?xiàng)潱?973-),男,江蘇無(wú)錫人,高級(jí)工程師,本科,長(zhǎng)期從事調(diào)度自動(dòng)化控制相關(guān)系統(tǒng)研發(fā)與管理工作。
王?。?982-),男,江蘇如東人,工程師,本科,長(zhǎng)期從事變電站自動(dòng)化系統(tǒng)新設(shè)備、新技術(shù)的項(xiàng)目應(yīng)用和推廣工作。endprint
1)GPRS無(wú)線終端通訊采用APN虛擬專網(wǎng)方式,建立專屬于電能信息采集的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專網(wǎng)。
2)GPRS無(wú)線終端與主站通訊采用加密算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)文的加密傳輸。
3)主站GPRS數(shù)據(jù)采集服務(wù)器建立于GPRS網(wǎng)絡(luò)專區(qū)。
4)對(duì)GPRS通訊管理服務(wù)器的通訊數(shù)據(jù)包做分析過(guò)濾處理,不滿足《IEC870-5-102》、《DL/T 645-1997》、《DL/T 645-2007》報(bào)文幀格式的一切數(shù)據(jù)包都進(jìn)行攔截并生成數(shù)據(jù)包分析日志。
5)GPRS采集的電能信息通過(guò)邏輯強(qiáng)隔離裝置進(jìn)入信息內(nèi)網(wǎng)。
5 結(jié)語(yǔ)及展望
光伏以其獨(dú)具的優(yōu)勢(shì),對(duì)其開發(fā)利用必將得到長(zhǎng)足的發(fā)展,逐步改變我國(guó)傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu),對(duì)克服我國(guó)能源緊張、改善生態(tài)環(huán)境及人體健康具有重大意義。
分布光伏并網(wǎng)電站因其特有的優(yōu)勢(shì)將在較長(zhǎng)一段時(shí)間成為太陽(yáng)能利用的重點(diǎn)方式。
本文提出了一種分布式光伏電站電能信息實(shí)時(shí)采集的實(shí)現(xiàn)方法,可以實(shí)現(xiàn)各類分布式光伏電站電能信息實(shí)時(shí)采集,具有如下特點(diǎn)。
1)滿足了分布式光伏電站電能信息采集實(shí)時(shí)性管理要求。
2)兩種組網(wǎng)方式滿足分布式光伏電站通訊信道的組網(wǎng)
要求。
3)電能信息采集數(shù)據(jù)安全滿足《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》要求。
分布式光伏電站電能信息實(shí)時(shí)采集的實(shí)現(xiàn)方法的提出,可以推進(jìn)相關(guān)技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用,加強(qiáng)對(duì)分布式光伏電站的監(jiān)控、監(jiān)督管理力度,保證了發(fā)電量數(shù)據(jù)的正確性,為供電公司和電站建立了良好的協(xié)作關(guān)系,適應(yīng)了現(xiàn)代化管理要求,經(jīng)濟(jì)、管理和安全效益顯著,進(jìn)一步提升供電企業(yè)的社會(huì)形象。
參考文獻(xiàn)
[1]趙芳.中國(guó)能源發(fā)展的契機(jī)與對(duì)策建議[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)探討,2009(11):80-84.
[2]國(guó)家能源局將制定光伏產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)意見(jiàn)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2012,36(20):123-123.
[3]吳琦.分布式光伏發(fā)電:中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑[J].中國(guó)電力教育,2013(36):197-198.
[4]中國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景預(yù)測(cè)[J].硅谷,2012(4):7.
[5]DL/T 645-2007,多功能電能表通信協(xié)議[S].
[6]DL/T 645-1997,多功能電能表通信協(xié)議[S].
作者簡(jiǎn)介
仲春林(1981-),男,江蘇泰州人,工程師,本科,長(zhǎng)期從事采集通訊監(jiān)控相關(guān)系統(tǒng)研發(fā)工作。
彭?xiàng)潱?973-),男,江蘇無(wú)錫人,高級(jí)工程師,本科,長(zhǎng)期從事調(diào)度自動(dòng)化控制相關(guān)系統(tǒng)研發(fā)與管理工作。
王健(1982-),男,江蘇如東人,工程師,本科,長(zhǎng)期從事變電站自動(dòng)化系統(tǒng)新設(shè)備、新技術(shù)的項(xiàng)目應(yīng)用和推廣工作。endprint