導(dǎo)讀:隨著國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,大規(guī)模的光伏發(fā)電站項目在國內(nèi)開始陸續(xù)建設(shè)并投入使用。為了解決實時監(jiān)測了解電站的運(yùn)行狀況,滿足上一級系統(tǒng)或電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的監(jiān)控需求,是我們首先要解決的問題。光伏電站中涉及到的監(jiān)控設(shè)備種類較多,包括光伏系統(tǒng)相關(guān)的光伏組串、巡日裝置、匯流裝置、逆變器、環(huán)境檢測儀;安防裝置(監(jiān)控探頭、避雷器、報警裝置等)、集量裝置(電量/電壓/電能質(zhì)量相關(guān)計量儀器)、保護(hù)裝置(高壓開關(guān)、直流接地)等。光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)主要由逆變器廠商隨設(shè)備提供,主要從本廠逆變器出發(fā),對電站運(yùn)行的一些參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測,難以或不能直接控制逆變器的運(yùn)行狀態(tài),亦無法獲取電站中的其他設(shè)備的信息及控制這些設(shè)備,更無法滿足電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)對電站的實時監(jiān)測要求
環(huán)境要求:
由于光伏發(fā)電站所處的環(huán)境非常惡劣,對于光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸設(shè)備(工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī))的性能要求相當(dāng)?shù)目量獭?/p>
◆自愈冗余保護(hù)功能
怎么建立一套可靠的、不間斷的通信網(wǎng)絡(luò),成為我們必須面對的挑戰(zhàn)。近年隨著工業(yè)以太網(wǎng)的快速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)冗余技術(shù)在電力自動化系統(tǒng)中得到廣泛的運(yùn)用,SC-Ring環(huán)網(wǎng)冗余算法的無主站架構(gòu)及其自愈時間<20ms,很好保證了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
◆強(qiáng)電磁干擾
由于光伏發(fā)電站的一些設(shè)備會產(chǎn)生一個很強(qiáng)的電磁場,這就對通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸設(shè)備在電磁兼容性方面提出很高的要求。如果電磁兼容性不好的話,將導(dǎo)致數(shù)據(jù)通信不正常甚至是無法通信。
◆極端的溫度差
光伏發(fā)電現(xiàn)場環(huán)境是相當(dāng)?shù)膼毫?,不僅僅是要受風(fēng)雨的侵蝕,而且受到極端溫度的煎熬。這就要求相應(yīng)的設(shè)備必須能夠在-40—85°C的溫度范圍內(nèi)可靠的工作。
◆長距離傳輸
由于雙絞線只能用作短距離的以太網(wǎng)連接,使得傳輸受到限制。對于光伏發(fā)電這個行業(yè),往往需要長距離的傳輸,因此光傳輸就是必要的。
◆豐富的光纖端口
由于光纖基本不受電磁場的干擾,傳輸距離遠(yuǎn),高帶寬,在光伏發(fā)電行業(yè)得到了普遍的運(yùn)用。而工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)作為其中的傳輸設(shè)備,相應(yīng)的需要提供豐富的光纖端口。
◆強(qiáng)大的擴(kuò)展性
工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)需要具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性,來滿足系統(tǒng)的擴(kuò)建。因此,工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)需要采用模塊化設(shè)計,用戶可以靈活的選擇傳輸介質(zhì),而且利于實現(xiàn)將來的升級和擴(kuò)展。
解決方案:
賽康工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)在光伏發(fā)電站監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案采用三層式架構(gòu),分別是數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、中心監(jiān)控層。此方案采用SC-Ring私有環(huán)實現(xiàn)前端設(shè)備冗余,以及使用匯聚層交換機(jī)端口匯聚實現(xiàn)上行電站控制層的鏈路冗余。核心機(jī)房采用機(jī)架式工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組成,匯聚多個環(huán)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量,上行傳至通信管理機(jī)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換解析數(shù)據(jù)。每個戶外房由多個卡軌式環(huán)網(wǎng)交換機(jī)組成,每個環(huán)網(wǎng)通過物理隔離提高網(wǎng)絡(luò)的安全性,環(huán)網(wǎng)交換機(jī)啟用SC-Ring快速環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議,保障了網(wǎng)絡(luò)的故障快速切換,在環(huán)網(wǎng)中啟用交換機(jī)的VLAN虛擬局域網(wǎng)功能,將電力SCADA、環(huán)境檢測儀、逆變器直流配電柜、匯流箱和視頻等業(yè)務(wù)隔離,防止廣播風(fēng)暴產(chǎn)生影響其他業(yè)務(wù),并開啟交換機(jī)各業(yè)務(wù)接入端口的廣播風(fēng)暴抑制功能,可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中”有效數(shù)據(jù)傳輸,無效數(shù)據(jù)隔離“的功能,提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴M瑫r采用Qos服務(wù)質(zhì)量功能,根據(jù)不同的業(yè)務(wù)級別對交換機(jī)的接入端口進(jìn)行帶寬分配。
系統(tǒng)拓?fù)鋱D:
此系統(tǒng)采用了三層架構(gòu),分別是數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、中心監(jiān)控層。此方案實現(xiàn)了站控層的雙系統(tǒng)備份,并且采用SC-Ring歡實現(xiàn)前端冗余,以及使用端口聚合實現(xiàn)上行至站控層的鏈路冗余。30個逆變室中的間隔層設(shè)備的監(jiān)控數(shù)據(jù)通過串口服務(wù)器江485信號轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)數(shù)據(jù),用兩條鏈路接到工業(yè)級環(huán)網(wǎng)交換機(jī)然后分別接入?yún)R聚層交換機(jī),以達(dá)到上行駛站控層的鏈路冗余。并將它的2個光口進(jìn)行端口聚合,來對應(yīng)1#和2#逆變室的端口聚合,并將站控層的操作工作站、工程師站等一些設(shè)備接入。