[发明专利]一种光伏发电站通信非干扰式信道扩展的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏电站监控技术领域的方法，具体讲涉及一种光伏发电站通信非干扰式信道扩展的系统及方法。

背景技术

近些年来，以太阳能、风能为代表的新能源在全球得到迅猛发展。目前，太阳能是世界上最具前景的清洁能源之一，各国都将太阳能资源利用作为构建可持续发展战略的重要内容。

光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、维护简便等优点，是近年来出现爆发式增长趋势的太阳能利用方式。我国太阳能资源十分丰富，全国有90%以上的陆地太阳能资源属于较丰富、很丰富或最丰富，这为我国光伏发电的发展提供了基本条件。

光伏电站是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。光伏电站是由太阳能电池阵列、汇流箱、交流逆变器等设备组成。

光伏电站监控系统用于对光伏电站设备进行实时持续的监视记录和控制、系统故障记录与报警以及各种参数的设置，还可以通过网络进行远程监控。监控系统数据包括实时阵列电压、发电功率等电气运行数据，日照辐射强度、组件温度、环境温度等气象数据，还包括累计发电量统计、累计减少CO₂排放量等统计分析数据。通过计算机分析，监控系统实时掌握设备的工作状态，对于工作状态异常的设备，发出故障报警信息，保证光伏发电的可靠性。

光伏电站智能设备的运行数据通过光伏电站通信信道与监控系统主机中的通信采集单元连接。通信媒体包括电缆和光纤，通信接口包括串口和以太网。串口包括RS-232和RS-485接口。RS-232接口只能提供“点对点”通讯，通讯设备数量只能有一个，并且标准距离不超过15米；RS-485接口采用总线型接线，抗干扰能力强，可以接多个设备，并且在通讯速率不高的情况下距离可达1200米。以太网包括电缆和光纤。电缆传输接口通常采用RJ-45，通讯线采用铜质超五类双绞线；或者采用BNC，通讯线分细缆和粗缆。光纤的传输模式包括单模和多模。单模光纤是指在工作波长中，只能传输一个传播模式的光纤，通常光波长有1310nm和1550nm；多模光纤将光纤按工作波长以其传播可能的模式为多个模式的光纤，通常光波长是850nm。串口在一定条件下可以转换成以太网，接口模式和数据传输层都可以通过软硬件结合的方法转换，所以串口也可以采用光纤传输信号。

光伏监控系统是光伏电站的重要组成部分，为了提高光伏电站的自动化水平和运行管理水平，配合各个地区的能量管理系统（EMS）调节光伏电站电能质量和功率输出，无论是无人值守还是有人值班光伏电站，都需要把所采集的重要信息传输给EMS调度系统。同时光伏电站也需要接受EMS发出的调度指令。由光伏电站向EMS发送的信息，通常称为“上行信息”；而由EMS向光伏电站发送的信息，称“下行信息”。光伏电站与EMS之间相互传输的这两种信息统称“远传信息”，以便与光伏电站内部各智能设备与监控系统之间传输的“内部信息”相区别。

但是现在的光伏电站与EMS之间还没有建立起大规模的通讯连接，少数的实验性质光伏电站建立起的通讯连接也只是将远传信息先下发到监控系统，监控系统再转发给智能设备，中间环节较多且可靠性堪忧。对光伏发电设备的电能质量检测和功率输出调节最优选择是直接与交流逆变器设备通讯，根据监测交流逆变器的有功电能输出进行补贴并且配合电网调度进行在线功率调节。这需要交流逆变器开放通讯端口及通信协议。然而一方面EMS的建设滞后于光伏电站的发展，另一方面很多进口交流逆变器也没有提供专门供EMS通讯用的端口。

正常情况下光伏电站监控系统与智能设备之间建立通讯连接，监控系统与智能设备之间通过串口或以太网建立通信信道，使用定义好的通信协议进行数据传输。在整个数据的传输过程中只有监控系统与智能设备之间进行“对话”。如果外界需要介入其通讯过程，则需要监控系统或智能设备开放通讯接口，建立新的通信信道，才能够为第三方建立数据传输的通信信道。

目前针对新能源领域的远程控制、调节要求越来越多，传统的监控方法已不能满足新的要求。比如，根据国家鼓励发展光伏产业的扶持政策中就有具体的规定，要求接受国家政策补助的光伏电站需向远程数据中心上传实时运行数据，并接受能量管理系统（EMS）的调度。然而许多光伏电站建设初期采购的智能设备和监控系统都是同一厂家生产的封闭的通讯系统，接口不标准，互操作性差，售后维护不包括通讯接口的开发，成套采购的国外进口光伏发电系统尤甚。

因此，需要提供一种在现有监控系统与智能设备的通信信道中非干扰式通信信道扩展的方法和系统。

发明内容