摘要：通讯系统作为光伏电站辅助系统之一，可以实现将中央控制室与各子阵进行联络或者巡检人员进行实时通讯的功能。本文结合阿尔及利亚233光伏电站项目，分析了光伏场区通讯系统由于存在大量强电设备，形成非常强烈的电磁干扰，通讯设施在场区经常出现无信号的情况，由此造成信号传输不畅、通讯工作无法进行的缺陷；并对电站内有线通讯系统进行了优化设计，规避了缺陷对信号传输的影响，达到了预期目标。
关键词：光伏电站 有线通讯 屏蔽电缆 电磁干扰
.前言
阿尔及利亚233光伏电站第五标段位于其国家南部地区，7个电站共计53MW，装机容量从3MW至20MW不等。根据阿尔及利亚政府管制要求，电站内的通讯必须采用有线模拟电话的方案。光伏电站占地面积大，发电设备多，光伏组件、汇流设备、逆变器设备、升压设备等均会产生大量电磁干扰，模拟电话使用普通通讯系统电话线无法屏蔽外界的电磁干扰，导致光伏场区通讯不畅。本文结合现场实际情况，对原设计进行了充分分析，并对模拟电话线进行了优化，采用屏蔽网线进行信号传输，减少了电磁干扰，取得了良好的效果。
2 国内外光伏电站内部通讯系统方案比较
2.1 中国国内采用的通讯方案
国内大型并网光伏电站一般采用对讲机通讯方案，其造价低，使用方便，移动性强，信号稳定，满足电站内部通讯要求。
2.2 阿尔及利亚采用的通讯方案
阿尔及利亚国家对于对讲机等设备的使用有严格的限制，法律禁止一般工业项目及民众使用对讲设备，因此在此项目中不能简单套用国内的方案，站内通讯需采用有线通讯的方式进行，即在继保室安装数字程控交换机，在光伏场区各子阵安装工业电话，并在场区敷设电话线，以连接电话主机与各子阵电话。
3项目通讯系统原设计方案分析
3.1项目通讯系统原设计结构
图1所示为项目通讯系统原设计结构图，其通讯主机使用西门子Hipath3800数字程控交换机,取其中2块24路模拟线路为光伏场区和开关站区的电话进行通讯，电话型号为LA-08A，电话线型号为HBV(2*0.5)。光伏场区内逆变器房及变压器房均安装一部电话，同一子阵的逆变器和变压器房的2部电话使用同一号码，根据电站大小，光伏场区电话数量从6部至40部不等。开关站区包括开关站室、水泵房、控制室、门卫室等建筑物，每个建筑物内装设1-4部数量不等的电话。图2所示为阿德拉尔光伏场区电站通讯系统总体图。
3.2 项目电话系统原设计缺陷
在施工前，项目部对此设计方案进行过理论研究，结果显示有很大可能通讯会受到干扰，经与业主沟通，暂未同意变更设计方案，但可通过试验论证。经试验结束后测试电话通讯效果，结果光伏场区电话干扰严重，原设计方案将在电站运行后存在信噪比低，通话清晰度差等缺陷。
电站未运行发电时，开关站区和光伏场区各子阵电话运行正常，通话清晰，无噪音。运行发电后，光伏场区存在大量强电设备如变压器、逆变器等，无屏蔽的HBV（2*0.5）电缆在靠近、穿越这些强电设备时，由于电磁感应，导线上产生感应电压，经测量光伏场区电话线上的感应电压达到60V，比电话系统正常使用的24VDC高出一倍以上，严重影响了电话系统的信号传输，电话通讯无法实现。远离强电设备的开关站区基本未受干扰，电话通讯未受影响。
4项目通讯系统优化设计方案
通过对光伏场区通讯干扰原因分析，针对电磁干扰使用了带屏蔽的电缆重新连接主机与场区的通讯进行了试验。试验分别采用双层屏蔽电缆和网线电缆进行对比：
4.1使用双层屏蔽的CU/XLPE/PVC/CTS/PVC/CTS/PVC FR-2×2×1.5mm²替代 HBV（2*0.5）电缆
CU/XLPE/PVC/CTS/PVC/CTS/PVC FR-2×2×1.5mm²，该电缆为双层屏蔽电缆，有内、外屏蔽两层，线芯由2组红、蓝线对绞而成，且有主线（带红色色带标识）备用线（带蓝色色带标识）之分，如图3所示。
试验时从继保室电话互联网柜的数字程控交换机直接引出一根电缆，首端接在数字程控交换机转接端子上，电缆外屏蔽层与机体等电位铜排相连接地，然后用电缆主线将光伏场区10区、6区、7区、4区子阵的逆变器内和箱变内的8个电话串接起来，其电缆末端不作接地处理，如图4所示。接线完毕之后测试通话效果，通话效果优，无任何杂音干扰。
继续试验增加串联的电话的数量发现，当电话增加到9部，电缆长度达到1000米之后，整条线路的电话都会出现干扰，通话时有轻微噪音，因此单根电缆串联电话的数量最多8个为宜。
上述方案使用双层屏蔽电缆将4个子阵的8部电话全部串联起来，以致这8部电话使用的都是一个号码，不符合设计每个子阵的2部电话用一个号码的原则，而且此电缆采购周期长，价格高，对于通讯系统改造工作有一定影响。
4.2 使用SF/UTP CAT6 网线替代HBV（2*0.5）电缆
SF/UTP CAT6 网线为单层屏蔽网线，从外至内结构为外皮、屏蔽丝、屏蔽铝箔、4对对绞线、十字骨架支撑。此网线有4对双绞线芯，按照每个区2部电话共用一芯的办法，一根网线就可以满足4个子阵的通话需求。
现场试验步骤如下：
（1）由继保室电话互联网柜引出一根网线，网线走向为光伏场区10区、7区、6区、4区；
（2）网线到达10区之后先进逆变器，用橙色对芯连接10区逆变器内电话。此处接线时须注意：为了减少中间接头，降低接触电阻，将网线外皮轻微割破之后，小心去除大约10cm外皮，然后拨开屏蔽层，屏蔽丝不要弄断，只剪断橙色/橙白色线和十字骨架，其他线不许剪断，须保持连续状态。尤其提醒此处屏蔽层及屏蔽丝均不作接地。
（3）再将网线接入10号箱变环网柜侧的电话机内，仍用橙色对芯接箱变内的电话，网线的处理办法与第（2）条相同。
（4）网线在7区使用蓝色/蓝白色芯接逆变器和环网柜侧电话，网线处理办法与10区类似，只剪断蓝/蓝白色接入电话。
（5）网线在6区使用棕/棕白线。线处理办法与10区类似，只剪断棕/棕白色接入电话。
（6）网线在4区使用绿/绿白线。线处理办法与10区类似，只剪断绿/绿白色接入电话。
（7）在10/7/6/4区网线与电话全部接好之后，在电话互联网柜分别将4对网线接入数字程控交换机4个不同号码的端子上，网线的屏蔽层与电话主机柜的等电位接地铜排相连。
（8）分别从控制室的电话向10/7/6/4区的逆变器、环网柜侧电话打电话，测试通话质量，无任何噪音干扰，通讯效果优。
其他子阵推广应用。
上述方案网线型号可以直接从当地采购，价格便宜，较适宜作为通讯系统电话线材料。
5优化方案与原方案综合对比
通话的效果差好好
对比以上项目，优化方案1虽然满足使用要求，但是采购周期长、价格非常高，优化方案2的经济效益好，且满足工期要求，因此最终选择优化方案2。
6 应用效果
通过上述试验，项目部最终确定了采用优化方案2进行整改。整改完成之后，实际测试整个场区数十部电话机，通讯效果佳，无任何噪音，有效地实现了在高电磁场辐射区域的有线通话要求，取得了良好的应用效果。
参考文献：
1.《电气工程师手册》： 周鹤良主编，中国电力出版社，2008版；
2.《屏蔽电缆的选择与施工》：作者彭娟，《中国高新技术企业》2009第17期。
论文作者:梁平
论文发表刊物:《科技中国》2017年11期
论文发表时间:2018/5/2
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