電力通信技術(shù)在光伏電站中的應(yīng)用(共4頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電力通信技術(shù)在光伏電站中的應(yīng)用摘要：隨光伏電站中廣泛應(yīng)用各種通信技術(shù)，全面分析了工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、電力線載波通信技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、ZigBee技術(shù)各自的特點(diǎn)及其在光伏電站通信中的應(yīng)用場(chǎng)合與對(duì)應(yīng)的優(yōu)劣。在此基礎(chǔ)上，提出分別適用于大型光伏電站和分布式光伏電站的整體通信系統(tǒng)架構(gòu)。關(guān)鍵詞：電力通信技術(shù)；光伏電站；應(yīng)用中圖分類號(hào)：187 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A引言隨著社會(huì)的發(fā)展，能源短缺及環(huán)境污染問題逐漸凸顯，能源安全已經(jīng)成為世界各國(guó)最為關(guān)注的問題之一。光伏發(fā)電是目前太陽(yáng)能資源開發(fā)的重要形式，而且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，在很多國(guó)家已經(jīng)建立了光伏發(fā)電站，取得了很好的發(fā)電效

2、果和經(jīng)濟(jì)效益，并且通過供電網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了電能的傳輸。隨著光伏發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，光伏電站生產(chǎn)的電能越來越多，如何解決配電網(wǎng)的通信問題，是影響光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。1、光伏電站中通信技術(shù)及特點(diǎn)大型并網(wǎng)光伏電站和分布式光伏電站由于裝機(jī)規(guī)模、接入電網(wǎng)的地點(diǎn)、安裝方式等不同，對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)有不同的要求，需要分別考慮。大型并網(wǎng)光伏電站裝機(jī)規(guī)模大、占地面積廣，所以要求通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量大、傳輸距離遠(yuǎn)、數(shù)據(jù)傳輸可靠性高；分布式光伏電站裝機(jī)規(guī)模適中、往往安裝在屋頂或建筑外墻上，所以要求通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量和傳輸距離要求一般，但要求通信裝置安裝維護(hù)方便，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。這兩種光伏電站各個(gè)環(huán)節(jié)中應(yīng)用到的通信技術(shù)有工業(yè)以太網(wǎng)技

3、術(shù)、電力線載波通信技術(shù)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、EPON技術(shù)以及ZigBee無線通信技術(shù)。1.1、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)是基于IEEE802.3（Ethernet）標(biāo)準(zhǔn)的堅(jiān)強(qiáng)可靠的局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。工業(yè)以太網(wǎng)相比于一般以太網(wǎng)，增強(qiáng)了其系統(tǒng)響應(yīng)的實(shí)時(shí)性、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拇_定性、應(yīng)對(duì)干擾的可靠性，所以能夠勝任工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。工業(yè)以太網(wǎng)的傳輸介質(zhì)包括加固雙絞線、同軸電纜、單模/多模光纖，能夠比較容易達(dá)到1000Mbit/s的傳輸速率，完全能夠勝任光伏電站的通信數(shù)據(jù)流量。對(duì)于大型并網(wǎng)光伏電站來說，采用光纖作為傳輸介質(zhì)，利用光纖傳輸距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，可以較好的覆蓋整個(gè)光伏電站。所以大型光伏電站中，采

4、用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)建設(shè)光纖網(wǎng)絡(luò)作為通信的主干網(wǎng)絡(luò)，可以滿足光伏電站對(duì)上與電網(wǎng)通信、對(duì)下監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)控制器的要求。對(duì)于分布式光伏電站，由于其規(guī)模較小、通信數(shù)據(jù)流量較低，專門建設(shè)一套工業(yè)以太網(wǎng)的主干網(wǎng)絡(luò)顯得浪費(fèi)通信資源了。1.2、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線包括MODBUS、CAN、LonWorks、Profibus、HART等，用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與上級(jí)控制系統(tǒng)之間的指令發(fā)送和信息交互。由于采用總線結(jié)構(gòu)，所以布線簡(jiǎn)單、安裝方便。相比于RS485總線，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸距離更長(zhǎng)、能夠容納的節(jié)點(diǎn)更多、傳輸?shù)目煽啃愿摺?shí)時(shí)性更好，更加能夠適應(yīng)光伏電站的工作環(huán)境，是當(dāng)前光伏電站內(nèi)部數(shù)據(jù)通信的主流技術(shù)方案。眾多工業(yè)

5、現(xiàn)場(chǎng)總線中，以MODBUS和CAN總線應(yīng)用最多。MODBUS協(xié)議是開放的免費(fèi)協(xié)議，支持各種電氣接口，可以應(yīng)用于串口、以太網(wǎng)以及其他支持互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中。MODBUS協(xié)議容納的節(jié)點(diǎn)多，數(shù)據(jù)幀格式緊湊，非常適合光伏電站中裝置單元數(shù)量較多、每個(gè)單元傳輸數(shù)據(jù)量較小的實(shí)際情況。CAN總線是國(guó)際上應(yīng)用最多的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。CAN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)能夠容納的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上是不受限制的。各個(gè)節(jié)點(diǎn)用不同的優(yōu)先級(jí)屬性，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻槙澈蛯?shí)時(shí)性，傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（速率低于5kbit/s），速率最大可達(dá)1Mbit/s（通信距離小于40m）。CAN總線以其優(yōu)越的傳輸性能，成為光伏電站內(nèi)部數(shù)據(jù)通信的重要選擇方式。2、光伏

6、站配電網(wǎng)中通信技術(shù)的應(yīng)用2.1、光伏站內(nèi)配電網(wǎng)絡(luò)需求分析光伏發(fā)電站是目前新能源技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)創(chuàng)新，同傳統(tǒng)能源發(fā)電不同的是，光伏發(fā)電站的發(fā)電原材料是太陽(yáng)能，因此最大限度的收集太陽(yáng)能是提高發(fā)電量的關(guān)鍵。而且目前光伏發(fā)電站的發(fā)電設(shè)備主要是光伏電池板，所以說光伏發(fā)電站具有占地面積大、發(fā)電設(shè)備數(shù)量多的特點(diǎn)，如圖1是某光伏發(fā)電站。光伏發(fā)電站的這一特點(diǎn)，使得其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)配電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、安全性大大降低，也多其配電網(wǎng)絡(luò)通信提出了更高的要求。（1） 光伏發(fā)電站的設(shè)備分布區(qū)域大，這也使得電能的監(jiān)控難度增大，如果僅僅依靠人工來對(duì)光伏站內(nèi)的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控，不僅工作量巨大，而且取得的監(jiān)控效果也不會(huì)很好，所以必須通過計(jì)算

7、機(jī)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化的監(jiān)控。對(duì)于光伏發(fā)電站來說，由于每一個(gè)太陽(yáng)能電池板相當(dāng)于一個(gè)節(jié)點(diǎn)，因此采用無線通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)每個(gè)太陽(yáng)能電池組的監(jiān)控，從而有利于故障的發(fā)現(xiàn)和排除。（2） 光伏發(fā)電的轉(zhuǎn)換率比較低，因此在配電網(wǎng)絡(luò)的通信傳輸中，要充分考慮到功耗，要盡可能降低數(shù)據(jù)通信產(chǎn)生的消耗。2.2、光伏電站無線監(jiān)控系統(tǒng)光伏電池通常被封裝成一個(gè)模塊，它可以將光能轉(zhuǎn)化為電能。大多數(shù)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)有數(shù)串光伏模塊，每串有兩個(gè)以上的光伏模塊。每串光伏模塊間相互連接組成陣列，這些陣列能輸出期望的電流或電能。實(shí)際工程中使用的光伏陣列，由于陽(yáng)光照射陰影、表面塵埃、光伏電池老化等因素，光伏陣列輸出的電能將無法達(dá)到期望的數(shù)值，

8、引起光伏發(fā)電系統(tǒng)不必要的波動(dòng)。圖1顯示的就是基于無線通信網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)采用IEEE802.15.42003ZigBee標(biāo)準(zhǔn)，可以監(jiān)控系統(tǒng)太陽(yáng)能模塊、太陽(yáng)能模塊串和逆變器。在無線監(jiān)控系統(tǒng)的幫助下，每個(gè)太陽(yáng)能模塊的狀態(tài)都是可以輕松獲取，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)故障或異常狀態(tài)的部分，給光伏系統(tǒng)的故障診斷和日常維護(hù)提供技術(shù)支撐。圖1光伏電站的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.3、光伏站內(nèi)配電網(wǎng)中計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的應(yīng)用根據(jù)上文需求分析，光伏站內(nèi)的發(fā)電設(shè)備分布區(qū)域廣，要實(shí)現(xiàn)全區(qū)域的控制、信息收集、信息查詢功能等，因此光伏站內(nèi)的配電網(wǎng)通信采用無線通信技術(shù)，不僅能夠降低成本和功耗，而且能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)點(diǎn)控制，使信息采集、控制更加精細(xì)

9、化。在整個(gè)區(qū)域設(shè)置網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器以及無線終端，從而實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)組建。其中網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)收集各個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息并發(fā)送控制指令；協(xié)調(diào)器不僅可以作為網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，而且可以在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)信息的傳遞；網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)則主要是對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，并通過協(xié)調(diào)器發(fā)送相應(yīng)的狀態(tài)信息。其中協(xié)調(diào)器、網(wǎng)絡(luò)中斷節(jié)點(diǎn)都可以對(duì)電池組進(jìn)行控制和監(jiān)控。2.4、光伏站外配電網(wǎng)中計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于光伏站外的配電網(wǎng)絡(luò)的信息傳遞，可采用光纖通信技術(shù)。這種技術(shù)具有數(shù)據(jù)傳輸量大、誤碼率低的特點(diǎn)，適合復(fù)雜的配電網(wǎng)絡(luò)，能夠提高配電的穩(wěn)定性，其中AON技術(shù)是先進(jìn)的光纖通信技術(shù)，其不對(duì)信息進(jìn)行處理，所以是透明性極強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)。這種光纖通信技術(shù)且具有開放性、兼容性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠兼容頻率、制式不同的信號(hào)，這就是為各個(gè)光伏電站信號(hào)傳遞提供了方便，不至于出現(xiàn)信號(hào)制式不同而不能使用同一傳輸通道的問題。結(jié)束語(yǔ)本文在分析各種通信技術(shù)的優(yōu)劣及適用的光伏電站類型基礎(chǔ)上，提出適用于大型光伏電站的有線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)和適用于分布式光伏電站的無線監(jiān)控系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)：1 郝榕,陳昆燦.大型集中式光伏電站接入電網(wǎng)設(shè)計(jì)研究J.國(guó)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2016,19(03):5-8.2 梁曉麗.面向能源互聯(lián)網(wǎng)的電力線通信技術(shù)研究D.華北電力