摘要：光伏区的设备均配置数据采集模块，一般通过串口通信、光纤通信、无线通信等传输方案来进行传输。从应用广度来说，有线传输方案较无线方案更加可靠，但光伏电站的使用范围的增多，使无线方案的应用度也逐渐变广起来。本文结合实际应用情况，将对几种光伏场监控系统无线通讯方案进行了应用探讨。
关键词：分布式光伏；无线通讯方案；应用
光伏区监控系统无线通讯方案有多种，但光伏区无线通讯方案受组串逆变器产品、数据采集器支持的通讯功能限制。从市场应用看，各产品支持通讯方式有所不同，大多组串逆变器均支持RS232/RS485通讯方案，而在无线通讯上由于研发能力及关注点不同，方案差异较大。例如，华为、阳光电源等产品中，采用了PLC通讯方案；阳光电源、晶福源、欧姆尼克、固德威、山亿、古瑞瓦特等逆变器厂家采用了WIFI无线通讯方案；欧姆尼克、古瑞瓦特、正泰电源等厂家选择了GPRS通讯方案。此外，光伏发电子系统内部利用数据采集器以有线或无线通讯方案将阵内数据收集后，方阵间的通讯及方阵到监控后台的通讯传输方式也可以选择无线通讯方案。例如，舜通智能科技、畅洋科技等厂家的通讯管理机均支持远程GPRS/3G无线通讯功能；正泰电源厂家的Interlink－Plus数据采集器可插入GPRS内置模块实现无线组网通信；畅洋科技的RS485－433MHz无线转换器装置利用433MHz无线技术来传输场区监控信息（采用数据透明传输协议，网络安全可靠性较差，只支持星型网）；华为技术eLTE系列CPE设备可提供无线宽带数据传输业务。
根据以上收集的产品信息资料，以下就几种常见的无线通讯方案进行简要阐述：方案一———RS485串口通信+GPRS无线传输方案、方案二———PLC+LTE4G传输方案、方案三———RS485串口通信+WIFI无线传输方案。
一、RS485串口通信+GPRS无线传输方案
对于电站所在地无互联网接入、主控室距离光伏区较远等无法采用光纤传输的项目，可以考虑RS485+GPRS无线通讯方案。光伏电站可按每个并网点配置1套支持远程GPRS模块的通讯管理单元。通讯管理机用于收集该并网点的逆变器、汇流箱、箱变、电度表等设备数据。每个并网点采集的数据再利用GPRS上传至站控层通讯管理单元，最终上传至监控后台。
该方案的实现要求电站站址在无线网络信号覆盖下，即能接收发射GPRS信号区域（当然目前大多数地区都能覆盖2G网络，不排除光伏电站站址偏远而网络信号差的情况）。除此之外，该方案不能实现视频信息的远传，视频信息数据量大，在2G网络下无法流畅传输，即使数据传输能够解决，按照720P网络球机以4M/s码率计算，1小时需传输1.75G的数据量来看，视频信息以GPRS远程传输也将花费大量流量成本费用。
二、PLC电力载波通信+4GLTE无线传输方案
由于市场应用中，PLC通信技术的应用主要以华为公司的组串逆变器实现为主（除阳光电源50KTL设备，暂未发现其他知名厂家应用PLC技术），本方案就以华为的无线宽带传输系统解决方案为例进行该方案的阐述，该方案中，组串逆变器设备均选配PLC模块，组串逆变器采用电力载波通信方式传输逆变器数据信息，再利用PLCBOX对电力载波信息进行解调，接入数据采集器。数据采集器还可采用RS485串口接收支持MODBUSRTU协议的设备，如箱变测控、环境检测器及仪表。光伏电站按方阵单元均配置有1台无线收发终端设备（若视频网络球机按方阵单元配置，则每个单元须配2台无线收发终端设备），光伏电站内还需建设1座4G无线基站，每个光伏单元通过无线与基站进行通信。基站核心网络设备再将无线信息转成有线信息上传至监控后台。采用PLC+4GLTE通讯方案，可减少敷设通讯线缆的施工成本及通讯线缆成本，还可实现站内移动运维。但与光纤传输相比，4G无线传输方案的传输速率低、容易受山丘障碍物影响、抗电磁干扰能力差、数据安全性也不及光纤通讯。表1和表2为华东勘测设计院电气工程师在文献中提供的对比数据。
出于建设4G基站成本较高，该方案仅建议用于大型并网光伏电站，小、中型光伏电站成本花费较高。相比光纤传输，4G方案的传输质量不是那么尽如人意，但施工周期更少、施工难度更低及通讯线缆布线工作量减少的优点，PLC+4G无线方案也是可行的。
三、RS485串口通信+WIFI无线传输方案
WIFI技术是应用广泛的短距离无线网络传输技术，能将个人电脑、手机等可接收信号的设备以无线的方式进行通信。在光伏领域内，外置式通讯设备、插拔式WIFI数据采集器或者嵌入式WIFI模块均能够实现组串逆变器等设备的短距无线传输。外置式通讯监控设备通过串口与逆变器相连，接收逆变器端的数据信息，内部含无线模块，模块通过WIFI连接到站内无线路由器，并将接收到的逆变器等监控数据传送到网络服务器，以便于用户通过监控平台查阅电站数据，进行远程监控。插拔式WIFI数据采集器直接利用RS232接口接入逆变器从而实现数据采集并WIFI上传数据的功能。组串逆变器本身也可选配WIFI模块，模块具备AP模式和ST模式，AP模式可以使逆变器连接笔记本或手机，手机及笔记本无需连互联网，但只能在逆变器附近使用；ST模式能够使逆变器设备与路由器相关联，只要能上网的地方都可以进行监视逆变器的相关数据。
该方案简单灵活、传输速率较快（单点最高可达11Mbps），成本较低，适用于户用型光伏，但WIFI无线传输有传输距离限制，且组网能力低（所带网络设备数量较少）、功耗高、安全性较低，该方案并不适用于大中型光伏电站。
结语
综上所述，可知，小、中型光伏电站在条件允许的情况，优先选择有线方案（RS485+光纤传输）；对于大型光伏电站，应尽量采用集中式设计方案，如若出于发电量、施工难度等考量选择了组串式方案，由于屏蔽双绞线与光纤线缆成本及施工成本较大，可以考虑PLC+4GLTE方案；对于户用家庭型的光伏电站，对于户用型光伏，可选择WIFI通讯方案来监控信息。另外，除本文中提到的几种的通讯方案，项目还可根据自身需求进行通讯方案的其他合理组合，比如PLC+光纤传输等方案，具体情况根据实际项目选择。
参考文献
[1]陈旭.无线通讯技术在分布式光伏电站应用探讨[J].城市建设理论研究:电子版,2015,5(33).
[2]陈国华.一种分布式光伏电站远动信息无线实时采集与传输方案[C]//2014中国电工装备创新与发展论坛.2014.
论文作者:金春华
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/2
标签：方案论文; 逆变器论文; 光伏论文; 电站论文; 通讯论文; 数据论文; 无线通讯论文; 《电力设备》2018年第7期论文;