光伏電站通信接入建設方案現狀及趨勢研究

黃楊+張明昭

【摘要】 隨著國家對光伏發電的大力支持和鼓勵，現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，以及目前配網通信建設方案，再結合國家電網相關政策的技術規定，對各類光伏電站通信接入的主流技術方案及建設趨勢進行了總結及研究。

【關鍵詞】 中小光伏 分布式光伏 通信接入 光伏政策

一、概述

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

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

對光伏電站而言，通信接入系統也是光伏發電并網系統的重要組成部分。

二、光伏電站通信接入系統現狀

以往傳統地面光伏電站建有專門的升壓站，通信接入系統的建設方案一般參考主網變電站的建設方案，，即采用SDH光通信的方式接入至供電公司SDH光纖通信網，設備網管信息也傳入地調網管平臺進行統一管理。

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地供電公司的配網。

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

1、SDH設備預算高，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設備全部納入現有的SDH通信設備網管，現有網管的網管節點將越來越多，給主網光傳輸系統的正常運行維護帶來干擾。

3、現在的SDH核心網容量難以滿足越來越多的站點接入要求。

綜上所述，由于分布式光伏發電站點眾多、分布廣泛、安置環境復雜，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、配網通信接入主流技術說明

目前我國電網系統中，省級、市級電網的調度系統基本實現了自動化。相對而言，電力系統配網自動化建設還處于比較薄弱、落后的環節。

配電網自動化系統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，并且將反映遠方設備運行狀況的實時數據信息反饋到控制中心，以便于集中監控。而信息通道問題是目前實現配網自動化的瓶頸，但傳統的通信解決方案又很難適應大規模配電通信網絡的要求。

前幾年，關于配網通信接入技術的討論非常多，經過幾年時間的沉淀和積累，目前業界認可的主流配網通信接入技術有：PON、工業以太網交換機、電力載波、無線專網、無線公網。

以下就各類接入技術的優缺點進行簡單對比。

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

工業以太網：以太網技術的優點在于在國際范圍內標準統一，具備高帶寬、環網保護、擴展性好、容易安裝以及高可靠性等特點。但在配網自動化通信中，工業以太網技術難以滿足點到多點通信、擴容性、抗多點失效等要求，不適于接入端大規模應用。

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

電力無線專網：無線通信技術架設方便，結構簡單，配置安裝靈活，可以很好地解決配電網架變動頻繁對配電通信系統建設造成的困難。但容易受到地形限制和環境影響，且無線專網投資較大。

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

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

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、安置環境復雜。在實際建設中，各類光伏電站的通信接入方案也需要根據現場情況因地制宜，同時考慮應用需求、經濟成本、安全等因素，綜合采用最適宜的通信方案。

根據光伏接入容量不同及接入線路等級不同，可根據以下原則采用相應的解決方案：

1、大中型光伏電站，仍舊沿用新增SDH光傳輸設備的方式進行接入。

2、中小型光伏電站，可采用SDH與PCM設備合設的光端機設備，在不違背現有電網通信系統運行規程的基礎上節約投資預算。

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

方案1在現網已有大量使用，方案3與對端配網設備配置一致即可，本文對方案2中用到的設備選型及組網方式進行詳細說明。

4.1中小光伏電站接入方案組網及說明

供電公司調度側：

地調配置1臺SDH與PCM合設的光端機設備，專用于接入中小型光伏電站的業務及設備網管信息，中間可通過155M光口或2M接口與傳輸的SDH光傳輸設備互聯互通。

各光伏電站的設備網管信息可以通過E1連接透傳至地調側的光端機設備，從而對數量眾多的接入設備進行統一網管。

光伏電站側：

（1）如果對端站的SDH設備有多余的光口可以擴容，可以在光伏電站側配置1臺帶155M光接口的PCM設備，上行與現有的中興、華為等主流廠商的SDH設備進行互聯互通。下行可提供E1/語音/232/EM/以太網等各類需要上傳的數據接口供光伏電站的各類業務系統接入。

（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設備進行互聯互通，對端站的PCM設備與現有SDH光傳輸設備通過E1進行對接，兩臺PCM設備之間通過光纖接口互聯。

目前主流的PCM設備都可提供SDH系統要求的155M光口，同時可提供E1/語音/232/EM/以太網等各類低速信號。相關設備的網管信號也可通過與SDH設備對接的E1接口透傳至供電公司地調側進行統一管理。

4.2方案優勢說明

上述組網方案具有以下優勢：

1、節約用戶投資。

2、中小電站及分布式光伏電站數量眾多，采用上述通信接入方案后可將數量眾多的相關設備單獨統一網管，以減輕現網SDH傳輸網管的運維壓力。

3、如果采用在對端站2M落地再對接的方式，可以有效節約現有SDH核心環網的容量壓力和對端站SDH設備的光口擴容壓力。

4、所有相關設備采用統一網管后，后期運維過程中可全程網管，以減少運維死角。

5、現有的SDH設備配置方案中，同時也配置有PCM設備，兩種設備也需要分開單獨設立網管，兩種設備合設后可減輕后期運維壓力。

五、各類技術方案總結

針對20MW以上的大型光伏電站，可仍然采用SDH光傳輸設備的接入模式，以保證系統的兼容性、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設備合設的光端機設備，在不違背現有電網通信系統運行規程的基礎上節約用戶投資預算。

針對小于6MW，接入等級在10KV及以下的分布式光伏電站，可采用配網目前采用的主流通信技術如PON、工業以太網、電力載波通信、無線專網、無線公網等進行接入。從通信的可靠性、安全性要求考慮，優先采用光纖網絡，選用技術可根據具體情況采用PON或工業以太網技術。在光纖不易到達的地區，采用無線專網或無線公網的方式進行接入。

綜上所述，即在實際建設中，各類光伏電站的通信接入方案應根據現場情況因地制宜，同時考慮應用需求、經濟成本、安全等因素，綜合采用最適宜的通信方案，而不應該一概而論，簡單的一刀切。

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

參 考 文 獻

[1]鄭偉軍，馮曉真，分布式光伏發電并網接入配網通信技術，農村電氣化，2014

[2]國家電網公司關于促進分布式電源并網管理工作的意見，國家電網，2013

[3]分布式電源接入配電網相關技術規范，國家電網，2013

[4]DLT 544-2012 電力通信運行管理規程，2012

[5]DLT 547-2010 電力系統光纖通信運行管理規程，2010

[6]汪潔，易予江.電力企業信息網絡安全分析與對策[J].電力信息化.2011（10）.