新能源场站通信需求分析

新能源场站通信需求与现状分析目录CONTENTS01 场区通信方式升压站通信方式接入系统通信方式未来展望大型集中式新能源电站典型计算机监控系统图1. 场区通信方式大型集中式新能源电站典型计算机监控系统图1.场区通信方式1.场区通信方式-大型集中光伏电站集中式逆变器。采用集中式逆变器的大型光伏电站，光伏电站光伏子阵（光伏区汇流箱、逆变器和箱式变压器保护测控装置）通过

RS-485将信息接入通信管理机进行汇集，通信管理机通过以太网光纤环网的方式将采集的阵列信息传送至计算机监控系统，采用光纤环网形式的光伏子阵的通信结构。组串式逆变器。采用组串式逆变器的大型光伏电站，采用低压电力电缆进行PLC载波通信，传统的通讯方案需要专门设计通讯线缆部分，埋地的话需要铠装线缆或者穿管铺设，成本升高，且施工方面需要挖沟，而PLC的最大特点：不需要重新架设通讯线缆，只要有电线，就能进行数据传递，无疑成为了智能光伏电站的最佳方案之一。1.场区通信方式-分布式光伏电站WiFi通信方案。当逆变器数量较少,逆变器挂在有网络的室内时,可以采用WiFi方案。如今WiFi已经走进了千家万户,利用场区本来已有的WiFi完成通信,

快捷方便,

不需要额外的投入。逆变器通过WiFi模块进行数据传输,通过路由器将数据发送到厂家云平台或第三方云服务器,客户在网页终端或手机终端App查看通信信息。单机GPRS通信方案。这种方式多用于一些特殊情况,像有些电站由于位置较为偏远,多采用GPRS方式,

无需布线,

免去了布置通信线缆的烦恼。GPRS通讯模块出厂时集成通信流量卡,支持移动网络,应用过程中也可以根据需求采购移动流量卡。多机4G通信方案。针对现场布光纤不方便的场区,可以选择4G的方式传输数据,每台逆变器配置一个LAN转4G的数传模块,

通过4G基站上传到厂家云平台或第三方云服务器,

同时也可以通过网线/光纤的形式上传至本地通信。1.场区通信方式-风电站风电机组现地通信风力发电机组主控系统（就地控制系统）是风力发电机组电控系统的核心组成部分，它负责整机状态的切换、信息采集、数据存储、逻辑判断、故障保护、整机的综合控制、执行算法等功能。就地控制系统采用Profibus

DP或Ethercat

高速通讯总线，通常由塔底和塔顶的控制控柜体组成。主控柜位于塔底，主控柜内的PLC主站是风力发电机组的大脑。主控柜保持与变流、机舱、及变桨等子系统的实时通讯，监控低压电气设备及机械系统的运行状态，保障机组运行在设计极限范围之内；对机组故障后的状态进行记录，提供人机界面接口。1.场区通信方式-风电站风机中央监控系统。风电机组的计算机中央监控系统能在风场控制室对风电场全部风电机组进行控制和监视，包括在线振动状态监测系统。中央监控系统支持IEC61400-25标准，且必须支持IEC61400-25标准中的MMS映射。风电机组满足Server/Client双端支持OPC协议和Modbus（TCP）协议，并提供对风电机组特有的控制调节、功率分解、报警信息及故障信息的详细解析。可满足风电机组监控系统与升压站监控系统、风功率预测系统、有功功率控制系统、无功电压控制系统等的通信要求。SCADA

系统总体架构主要包括风机接入服务器（可以与风场SCADA服务器集成为一体），风场SCADA服务器，风场能量控制EMS服务器（根据不同厂家设计不同，可以与风场SCADA服务器集成），数据转发接口控制器（可以与风场SCADA服务器集成为一体）等模块。1.场区通信方式-电化学储能电站储能BMS系统。BMS

系统拟采用三层结构，主要包括单体储能电池管理模块

BMU、电池组控制管理单元

BCMU

和储能系统管理单元BAMS。BMU：监测单体电芯的电压、温度和单个托盘的总电压，

并通过

CAN

协议向上级BMS

实时传递以上信息，能够控制单体电芯的电压均衡性。BCMU：主要是对整组电池的运行信息收集，采集整组电池的各单体信息、总电压和电流，对电池组出现的异常进行报警和保护；能根据安全处理规则的要求对电池组进行保护，确保电池系统的安全、稳定运行，当电池严重过压、欠压、过流(短路)、漏电(绝缘)等异常故障情况出现时，电池组管理控制模块控制整组电池的开断，避免电池被过充、过放和过流；同时

BCMU

根据各种信息进行综合判断，挑选出需要进行均衡维护的单体电池。BAMS：主要作用是收集下级

BCMU

信息，实时对电池剩余容量、健康状况进行预估，通过

RS-485或Modbus-TCP/IP的方式与外部系统进行通信。1.场区通信方式-电化学储能电站储能EMS系统。储能电站监控和能量管理系统（EMS）是整个储能系统的能量调度和管理中心，负责收集和管理全部电池管理系统数据、储能变流器数据和电气设备数据，向各个部分发出控制指令，控制整个储能系统的运行。储能电站控制系统采用模块化、功能集成的设计思想，分为系统层和设备层两层结构，设备层和系统层之间的通信采用网线或光纤通信，采用星型网络结构，设备层下行设备通过

RS485

或网线与通信管理机和中心控制器通信，通信管理机通过网络将非标准化协议设备数据及信息传送给监控主机。1.场区通信方式光纤熔接盒示意图。1.场区通信方式-电化学储能电站光纤熔接图。2. 升压站通信方式大型集中式新能源电站典型计算机监控系统图2.升压站通信方式2.升压站通信方式-常规升压站站控层设备采用开放式分层分布式网络结构，设备包括监控主机/操作员工作站、工程师工作站、远动工作站、微机五防工作站、时间同步系统及网络设备。间隔层设备间隔层设备包括测控装置、保护装置、安全自动控制装置等设备。间隔层设备与现场一次设备采用硬接线。其他装置通信站控层通过通讯管理装置与电能计量系统，直流电源、火灾报警、无功补偿装置等系统进行通信。2.升压站通信方式-常规升压站新能源电场监控系统分为生产控制大区和管理信息大区，其中生产控制大区分为控制区（安全I区）和非控制区（安全II区）。控制区业务系统包括电力数据采集和监控系统、能量管理系统、广域相量测量系统、变电站自动化系统、发电厂自动监控系统等，其使用者为调度员和运行操作人员，数据传输实时性为毫秒级或秒级，其数据通信使用电力调度数据网的实时子网。非控制区业务系统包括调度自动化系统、故障录波信息管理系统、电能量计量系统等，其主要使用者分别为调度员、继电保护人员等，非控制区的数据采集速度是分钟级或小时级，其数据通信使用电力调度数据网的非实时子网。管理信息大区的业务系统包括调度生产管理系统、行政电话网管系统、电力企业数据网等。智能变电站自动化系统为站控层、间隔层和过程层站控层和间隔层设备采用IEC61850，信息模型统一，可互操作过程层采用合并单元和智能终端，采用网络采样和跳闸监控系统分为站控层、间隔层，未统一建模，采用多种规约互感器、一次设备通过电缆硬接线方式，实现模拟量、开关量的信息交换2.升压站通信方式-智能变电站2.升压站通信方式-智能变电站

船舶

AIS

基站。在沿岸或海上升压站制高点架设AIS

基站，能够接收、识别场区内及周围的船舶

AIS

信息，经数据解析后将实时数据传输给监控中心。结合风电场的构筑物位置信息，构建风场电子围栏，实现对辖区船舶的动态监控和管理。VHF

通信基站。在沿岸或海上升压站制高点架设

VHF

基站，实现对风电场区内及周围内船舶的

VHF

语音调度。当外部船只闯入风场预警区域，系统能够实现自动远程喊话，同时支持在后方监管中心实现远程

VHF语音呼叫功能。2.升压站通信方式-海上升压站人员安全系统。通过北斗终端、人脸识别和定位手环等方式，对现场所有作业人员实时动态信息进行管控，施工作业人员安全监控系统，人员一旦落水后，系统立即收到报警，实时跟踪落水人员位置，给出辅助救援路径，切实保障出海人员的安全。卫星通信。考虑海上升压站平台到陆上开关站传输通道的可靠性，传输路由采用多重冗余设计，采用卫星通信通道和微波作为备用传输路由。每个海上升压站平台设立远端站，建立卫星专用通信网络作为风电场的备用传输通道。本技术要求为海上风电场项目工程电话交换系统、无线通信（VSAT和微波）及应急通信系统、卫星通信系统技术要求。2.升压站通信方式-海上升压站3. 接入系统通信方式大型集中式新能源电站典型计算机监控系统图2.升压站通信方式3.接入系统通信方式-云南某项目D为例调度关系根据《云南电网调度管理规程》，D光伏电站

220kV升压站建成后由云南省调直接调度。同时远动信息需传送至云南省调、云南省调备调、地调和地调备调。光缆架设D光伏电站

220kV

升压站至

500kV

B变电站的1

回

220kV

新建线路上架设

2

根

48

芯

OPGW

光缆，单根光缆长度为71.4km（线路长度

68km×1.05=71.4km），纤芯类型为

G.652D。3.接入系统通信方式-云南某项目D为例光纤设备配置在D光伏电站

220kV

升压站配置

1套

STM-16

省干新

B

网光传输设备、采用1

路

622Mbit/s速率接入

500kVB变电站。转接已有的光纤电路将信息传输到云南省调、省调备调、地调、地调备调。在D光伏电站

220kV

升压站配置

1套

B

型保底通信网光传输设备，采用1路

10Gbit/s速率接入

500kV

B变电站。转接已有的光纤电路将信息传输到云南省调、省调备调、地调、地调备调。3.接入系统通信方式-云南某项目D为例保护通道组织D光伏电站

220kV

升压站至B变电站的

220kV

线路配置光纤电流差动保护。主一保护、主二保护通道一采用2M

口传输保护信号；采用D光伏电站220kV

升压站至B变电站的第

1

根

48芯

OPGW

光缆，接保底通信网光传输设备。主一保护、主二保护通道二采用2M

口传输保护信号；采用D光伏电站220kV

升压站至B变电站的第

2

根

48芯

OPGW

光缆，接省于新

B

网光传输设备。3.接入系统通信方式-云南某项目D为例调度数据网3.接入系统通信方式-云南某项目D为例二次安防3.接入系统通信方式-云南某项目D为例通信电源4. 未来展望4.未来展望-集控化新能源电站厂址分散、地处偏僻，一个大型发电集团基本上一个省配置一个集控中心。优化人力资源配置、整合系统资源、提升管理能效。新能源集控建设分为主站建设、子站建设及通道建设。4.未来展望-数字化数字孪生，采用3D建模和BIM全息技术，形成光伏发电厂数字孪生模型。虚拟现实，运用虚拟现实VR技术，使得人员能够虚拟漫游、虚拟巡检。区块链技术，以去中化的存储方式代