黃楊+張明昭

【摘要】 隨著國家對光伏發(fā)電的大力支持和鼓勵，現(xiàn)在的中小光伏電站以及分布式光伏電站越來越多。本文分析了主流的電站通信接入方案，以及目前配網(wǎng)通信建設(shè)方案，再結(jié)合國家電網(wǎng)相關(guān)政策的技術(shù)規(guī)定，對各類光伏電站通信接入的主流技術(shù)方案及建設(shè)趨勢進行了總結(jié)及研究。

【關(guān)鍵詞】 中小光伏 分布式光伏 通信接入 光伏政策

一、概述

電力通信系統(tǒng)為電力系統(tǒng)正常運行提供全面的支撐，如調(diào)度和站用內(nèi)線電話，2M及光纖通信等。其主要作用是為保護、自動化等設(shè)備提供優(yōu)質(zhì)可用的通道，供站與站之間的設(shè)備進行通信，并將站內(nèi)信號上傳到局端。

所有的發(fā)電以及受電項目都需要將升壓站或變電站的站內(nèi)信號通過電力通信系統(tǒng)接入至各供電公司局端，本文稱此為電力通信接入系統(tǒng)。

對光伏電站而言，通信接入系統(tǒng)也是光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分。

二、光伏電站通信接入系統(tǒng)現(xiàn)狀

以往傳統(tǒng)地面光伏電站建有專門的升壓站，通信接入系統(tǒng)的建設(shè)方案一般參考主網(wǎng)變電站的建設(shè)方案，，即采用SDH光通信的方式接入至供電公司SDH光纖通信網(wǎng)，設(shè)備網(wǎng)管信息也傳入地調(diào)網(wǎng)管平臺進行統(tǒng)一管理。

與地面光伏電站不同，中小光伏以及分布式光伏面對的是廣大的用戶端市場，具有裝機量小、數(shù)量多、安裝便捷等特點，主要是通過10千伏及以下電壓等級接入當?shù)毓╇姽镜呐渚W(wǎng)。

考慮到中小電站及分布式光伏電站投資小，數(shù)量多的特點，以及配網(wǎng)目前采用的主流通信技術(shù)（PON、工業(yè)以太網(wǎng)、電力載波通信、無線專網(wǎng)、無線公網(wǎng)等）也不再包含SDH光纖通信技術(shù)，中小光伏及分布式光伏電站的通信接入系統(tǒng)的建設(shè)很難照搬地面光伏電站的建設(shè)方案。如果照搬SDH光通信的建設(shè)方案，將會出現(xiàn)以下幾個問題：

1、SDH設(shè)備預(yù)算高，中小光伏以及分布式光伏項目難以承受。

2、如果所有的光伏電站的新建SDH設(shè)備全部納入現(xiàn)有的SDH通信設(shè)備網(wǎng)管，現(xiàn)有網(wǎng)管的網(wǎng)管節(jié)點將越來越多，給主網(wǎng)光傳輸系統(tǒng)的正常運行維護帶來干擾。

3、現(xiàn)在的SDH核心網(wǎng)容量難以滿足越來越多的站點接入要求。

綜上所述，由于分布式光伏發(fā)電站點眾多、分布廣泛、安置環(huán)境復(fù)雜，針對中小光伏電站以及分布式光伏電站的通信接入問題，單一通過新增SDH光傳輸設(shè)備的方式無法解決中小光伏電站及分布式光伏電站的通信接入問題。

三、配網(wǎng)通信接入主流技術(shù)說明

目前我國電網(wǎng)系統(tǒng)中，省級、市級電網(wǎng)的調(diào)度系統(tǒng)基本實現(xiàn)了自動化。相對而言，電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動化建設(shè)還處于比較薄弱、落后的環(huán)節(jié)。

配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)需要依靠通暢的通信管道將控制中心的命令準確快速地傳送到眾多遠方配電終端，并且將反映遠方設(shè)備運行狀況的實時數(shù)據(jù)信息反饋到控制中心，以便于集中監(jiān)控。而信息通道問題是目前實現(xiàn)配網(wǎng)自動化的瓶頸，但傳統(tǒng)的通信解決方案又很難適應(yīng)大規(guī)模配電通信網(wǎng)絡(luò)的要求。

前幾年，關(guān)于配網(wǎng)通信接入技術(shù)的討論非常多，經(jīng)過幾年時間的沉淀和積累，目前業(yè)界認可的主流配網(wǎng)通信接入技術(shù)有：PON、工業(yè)以太網(wǎng)交換機、電力載波、無線專網(wǎng)、無線公網(wǎng)。

以下就各類接入技術(shù)的優(yōu)缺點進行簡單對比。

PON 無源光網(wǎng)絡(luò)：具有帶寬大，系統(tǒng)可靠，傳輸距離遠等特點，目前工業(yè)PON 的建設(shè)成本已大幅降低，成為配網(wǎng)通信的主流技術(shù)。但由于配網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣泛，接入環(huán)境復(fù)雜，一些偏遠站點不具備敷設(shè)光纜的管道資源，或單獨敷設(shè)光纜成本過高，需要其他通信方式作為有效補充。

工業(yè)以太網(wǎng)：以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點在于在國際范圍內(nèi)標準統(tǒng)一，具備高帶寬、環(huán)網(wǎng)保護、擴展性好、容易安裝以及高可靠性等特點。但在配網(wǎng)自動化通信中，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)難以滿足點到多點通信、擴容性、抗多點失效等要求，不適于接入端大規(guī)模應(yīng)用。

電力載波通信：由于配電線路情況復(fù)雜，分支線路多，配電網(wǎng)開關(guān)、斷點眾多，電力線載波傳輸速率低，因此，配網(wǎng)電力線的傳輸特性時變性強，波動較大，噪聲干擾復(fù)雜，信號衰減快，受上述技術(shù)的局限，基于配電線路的載波通信技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用還比較少。

電力無線專網(wǎng)：無線通信技術(shù)架設(shè)方便，結(jié)構(gòu)簡單，配置安裝靈活，可以很好地解決配電網(wǎng)架變動頻繁對配電通信系統(tǒng)建設(shè)造成的困難。但容易受到地形限制和環(huán)境影響，且無線專網(wǎng)投資較大。

無線公網(wǎng)：投資小、建設(shè)速度快。但安全性很低，長期租用運營成本高，接入運營商公網(wǎng)，設(shè)備易被攻擊、數(shù)據(jù)易遭篡改；實時性差，由于與普通無線終端客戶共享帶寬，延時、擁塞現(xiàn)象日趨嚴重；可靠性不高。無線公網(wǎng)通信方式較適合作為配網(wǎng)通信的補充通信方式。

通過對幾種通信技術(shù)作了較詳盡的比較，可以看出不同的通信技術(shù)有其不同的性能、特點和應(yīng)用，其系統(tǒng)造價、工程維護等較敏感指標也有差異，而這些對配網(wǎng)通信系統(tǒng)來說是很關(guān)鍵的問題。

四、中小光伏及分布光伏電站通信接入方案選擇

考慮到小中光伏電站及分布式光伏電站站點眾多、分布廣泛、安置環(huán)境復(fù)雜。在實際建設(shè)中，各類光伏電站的通信接入方案也需要根據(jù)現(xiàn)場情況因地制宜，同時考慮應(yīng)用需求、經(jīng)濟成本、安全等因素，綜合采用最適宜的通信方案。

根據(jù)光伏接入容量不同及接入線路等級不同，可根據(jù)以下原則采用相應(yīng)的解決方案：

1、大中型光伏電站，仍舊沿用新增SDH光傳輸設(shè)備的方式進行接入。

2、中小型光伏電站，可采用SDH與PCM設(shè)備合設(shè)的光端機設(shè)備，在不違背現(xiàn)有電網(wǎng)通信系統(tǒng)運行規(guī)程的基礎(chǔ)上節(jié)約投資預(yù)算。

3、分布式光伏電站，可采用配網(wǎng)目前采用的主流通信技術(shù)如PON、工業(yè)以太網(wǎng)、電力載波通信、無線專網(wǎng)、無線公網(wǎng)等因地制宜，靈活接入。

方案1在現(xiàn)網(wǎng)已有大量使用，方案3與對端配網(wǎng)設(shè)備配置一致即可，本文對方案2中用到的設(shè)備選型及組網(wǎng)方式進行詳細說明。

4.1中小光伏電站接入方案組網(wǎng)及說明

供電公司調(diào)度側(cè)：

地調(diào)配置1臺SDH與PCM合設(shè)的光端機設(shè)備，專用于接入中小型光伏電站的業(yè)務(wù)及設(shè)備網(wǎng)管信息，中間可通過155M光口或2M接口與傳輸?shù)腟DH光傳輸設(shè)備互聯(lián)互通。

各光伏電站的設(shè)備網(wǎng)管信息可以通過E1連接透傳至地調(diào)側(cè)的光端機設(shè)備，從而對數(shù)量眾多的接入設(shè)備進行統(tǒng)一網(wǎng)管。

光伏電站側(cè)：

（1）如果對端站的SDH設(shè)備有多余的光口可以擴容，可以在光伏電站側(cè)配置1臺帶155M光接口的PCM設(shè)備，上行與現(xiàn)有的中興、華為等主流廠商的SDH設(shè)備進行互聯(lián)互通。下行可提供E1/語音/232/EM/以太網(wǎng)等各類需要上傳的數(shù)據(jù)接口供光伏電站的各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)接入。

（2）如果對端站光口資源匱乏，可以在對端站及光伏電站各配置一臺PCM設(shè)備進行互聯(lián)互通，對端站的PCM設(shè)備與現(xiàn)有SDH光傳輸設(shè)備通過E1進行對接，兩臺PCM設(shè)備之間通過光纖接口互聯(lián)。

目前主流的PCM設(shè)備都可提供SDH系統(tǒng)要求的155M光口，同時可提供E1/語音/232/EM/以太網(wǎng)等各類低速信號。相關(guān)設(shè)備的網(wǎng)管信號也可通過與SDH設(shè)備對接的E1接口透傳至供電公司地調(diào)側(cè)進行統(tǒng)一管理。

4.2方案優(yōu)勢說明

上述組網(wǎng)方案具有以下優(yōu)勢：

1、節(jié)約用戶投資。

2、中小電站及分布式光伏電站數(shù)量眾多，采用上述通信接入方案后可將數(shù)量眾多的相關(guān)設(shè)備單獨統(tǒng)一網(wǎng)管，以減輕現(xiàn)網(wǎng)SDH傳輸網(wǎng)管的運維壓力。

3、如果采用在對端站2M落地再對接的方式，可以有效節(jié)約現(xiàn)有SDH核心環(huán)網(wǎng)的容量壓力和對端站SDH設(shè)備的光口擴容壓力。

4、所有相關(guān)設(shè)備采用統(tǒng)一網(wǎng)管后，后期運維過程中可全程網(wǎng)管，以減少運維死角。

5、現(xiàn)有的SDH設(shè)備配置方案中，同時也配置有PCM設(shè)備，兩種設(shè)備也需要分開單獨設(shè)立網(wǎng)管，兩種設(shè)備合設(shè)后可減輕后期運維壓力。

五、各類技術(shù)方案總結(jié)

針對20MW以上的大型光伏電站，可仍然采用SDH光傳輸設(shè)備的接入模式，以保證系統(tǒng)的兼容性、安全性、可靠性。

針對20MW及以下的中小光伏電站，可考慮采用可采用SDH與PCM設(shè)備合設(shè)的光端機設(shè)備，在不違背現(xiàn)有電網(wǎng)通信系統(tǒng)運行規(guī)程的基礎(chǔ)上節(jié)約用戶投資預(yù)算。

針對小于6MW，接入等級在10KV及以下的分布式光伏電站，可采用配網(wǎng)目前采用的主流通信技術(shù)如PON、工業(yè)以太網(wǎng)、電力載波通信、無線專網(wǎng)、無線公網(wǎng)等進行接入。從通信的可靠性、安全性要求考慮，優(yōu)先采用光纖網(wǎng)絡(luò)，選用技術(shù)可根據(jù)具體情況采用PON或工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。在光纖不易到達的地區(qū)，采用無線專網(wǎng)或無線公網(wǎng)的方式進行接入。

綜上所述，即在實際建設(shè)中，各類光伏電站的通信接入方案應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況因地制宜，同時考慮應(yīng)用需求、經(jīng)濟成本、安全等因素，綜合采用最適宜的通信方案，而不應(yīng)該一概而論，簡單的一刀切。

當然，無論以何種通信方式接入，通信設(shè)備下掛的二次安防設(shè)備的配置仍應(yīng)滿足電力監(jiān)控部門關(guān)于二次安防的配置要求，配置對應(yīng)的加密裝置及隔離裝置，從而保證電力通信系統(tǒng)及調(diào)度系統(tǒng)的安全性和可靠性。

參 考 文 獻

[1]鄭偉軍，馮曉真，分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)接入配網(wǎng)通信技術(shù)，農(nóng)村電氣化，2014

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[3]分布式電源接入配電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，國家電網(wǎng)，2013

[4]DLT 544-2012 電力通信運行管理規(guī)程，2012

[5]DLT 547-2010 電力系統(tǒng)光纖通信運行管理規(guī)程，2010

[6]汪潔，易予江.電力企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)安全分析與對策[J].電力信息化.2011（10）.