光伏电站接入自动化系统方式探讨

罗 曼

国网浙江杭州市萧山区供电公司

1 背景

随着全球资源和环境压力的增大，能源危机也日益严峻，可再生能源作为一种清洁环保的能源，被大力发展已经成为一种趋势。当前，国家对新能源均采用扶持政策，这大大提高了光伏电站的建设速度。以杭州市萧山区为例，2014 年这短短一年内，就有15 个光伏电站共计40MW 容量要投运。光伏电站作为全新的厂站类型，国家规范对它的接入要求的严格程度远低于常规的电厂，这对自动化专业提出了挑战。面对如雨后春笋般冒出来的光伏电站，目前调度机构基本采用光伏厂站的形式接入，即通过独立光纤、EPON 技术、无线专网等通信方式将所有光伏电站的三遥信息接入。文章对光伏电站的接入方式进行了探讨，总结萧山供电公司的实践经验，提出了通过建立光伏子站的方式实现光伏电站的安全接入。同时，对子站的接入方式进行了综合分析，提出了两种安全、高效的接入方式。

2 电网公司对光伏电站的接入要求

调度自动化系统要求必须通过国家安全等级三级认证，对系统安全的要求很高。光伏厂站属于用户，对于光伏电站的接入，网省公司对其有如下要求。

1）信息采集范围：光伏电站需接入并网点处属于调度管辖设备的遥测、遥信和遥控信息；并按照国家关于光伏电站的典设要求，尽可能接入逆变器、电能检测、气象等装置的运行信息。

2）通信要求：远动信息上传宜采用专网有线方式，可单路配置专网远动通道并满足相关信息安全防护要求，如光纤以太网通信，音频四线通信等。采用网路方式通信的应具备基于非对称加密技术的单向认证功能。远动装置应至少支持IEC60870-5-101、IEC60870-5-104、CDT、DISA 规约通信。

3）二次安防要求：如站内有监控系统且需与其他自用系统连接的，应满足国家能源局第104 号令《电力监控系统安全防护规定》要求，采取必要的安全防护措施，配置硬件防火墙、隔离装置等安全防护设备，并与上送调度的设备和端口要在物理上进行隔离。

4）保护配置要求：光伏自身保护配置应满足国家关于光伏电源并网的相关要求，与电网有关的保护和自动化装置应与电网相配合，其设备选型和配置需要经调度专业人员认可。

5）调度电话：要求电话专用且具备录音功能，电话应有人接听。

3 接入方式的选择

要实现光伏电站的安全接入，从拓扑结构上来说，可以从两个环节来进行安全管控，一是从厂站侧，二是从主站侧。

实现在厂站侧安全管控

光伏厂站采用模拟通道，使用串口规约，需购置SDH传输设备，杜绝了网络通信方式的不安全性。这对用户来说投资是十分巨大的，相对于光伏电站本身的小容量和小投入，上SDH 设备无疑是用户难以承受的，也是不实际的。同时，如果采用模拟通道，在主站端就可以直接接到调度自动化系统中去，但自动化系统目前只配置了96 个厂站的容量，主网的变电站和小火电厂已占去了三分之二多的容量，系统还需要为未来电网发展预留接入空间，所以如此大数量的光伏电站直接以串口方式接入调度自动化系统也是不太现实的。

光伏厂站如采用网络通道，纵向应使用加密认证装置。用户需要在光伏厂站当地建立监控系统，而且这套监控系统需要上因特网，这是一种极其不安全的联接方式，除非向调度端发信息的远动装置与当地的监控系统在物理上是完全隔离的，或者说用正向物理隔离来实现远动数据到当地监控系统的单相传输，这也是可行的，但由于物理隔离一定程度上会影响到数据的实时性和准确性。

由此可见，在厂站端实现安全接入，用户投资大，或对数据传输有一定影响，在条件允许的情况下可以作为补充模式，但不是主要模式。

实现在主站侧安全管控

如何实现在主站侧进行安全管控。在国家政策的鼓励下，光伏电站只会越来越普及，其接入原则也会尽量按减少用户投资，方便用户等原则来实施。所以，接入的通信模式会越来越多，EPON，独立光纤收发器、无线专网等，各种接入模式要求我们除了对厂站侧要进行安全把控外，主站侧也必须牢牢把握安全接入的概念，要把光伏子站作为一个不受信任的站点接入我们的调度自动化系统来考虑。主站侧实现有以下好处：

光伏子站汇总了所有光伏厂站上送的信息，是一个点，在这里进行安全策略的实施相对单一，比在五花八门的各种光伏厂站进行安全策略的布置相对要容易得多。

光伏子站位于调控中心，对设备的运行状态自动化专业人员能全盘掌控，不存在安全设备人为的停止使用等问题。

在主站侧布置了安全接入区，相对对厂站的安全要求就会降低，从而可以节约用户的投资，也能允许用户使用多种不同的通信模式，比较收用户的欢迎。

由此可以看出，在主站侧实现安全接入相对厂站侧进行控制具有更大的方便性和更好的效果。

4 光伏电站主站侧接入方式

采用子站方式接入光伏电站

2014 年，国家能源局下发了新的第104 号令，即《电力监控系统安全防护规定》，经过对目前光伏电站的接入方式的分析和对照，104 号令中要求采用网络方式通信的安全接入区与其他系统的联接需要采用物理隔离的强度。

在萧山区域，光伏电站的发展很快，未来5 年可能会有上百家接入，因此我们主站侧考虑建立光伏子站系统，将发电性质相同的光伏电站接入一套专门为其开发的监控系统，再将该系统和主网的监控系统进行数据交互，通过该系统，可以针对光伏电站性质实现负荷预测、发电计划等高级应用功能。光伏子站作为独立系统有自己的采集网和数据内网，采用模拟通道方式将光伏子站接入调度自动化系统，可以满足安全防护要求，也保证了数据传输的速度。

光伏子站与调度自动化系统的数据通信模式

1）光伏子站侧采用高速串口与调度自动化系统间连接采用101 或CDT 规约实现数据传输。该方式一般无需增加硬件设备，实现方便，但需要目前使用的光伏子站系统支持高速串口服务；同时要求光伏子站与调度自动化主站之间的传输距离不超出232 口的最大传输距离。

2）光伏子站与调度自动化主站间采用远动装置转接。远动装置与光伏子站联网，然后将光伏子站以一个厂站的方式接入调度自动化系统，远动装置与调度自动化系统间通信采用101 或CDT 规约，如距离较远可在中间配置调制调制解调器。该方式同样无需增加硬件设备，实现方便，缺点是实现过程环节较多，可能故障环节较多。

以上两种方式均能有效实现光伏电站的安全接入，同时还能在子站层面开发多种高级应用功能，同时不占用主网调度自动化系统资源。萧山公司的主站自动化机房中光伏子站设备与调度自动化主站设备之间距离较远，因此我们选用第二种方式，目前已运行半年，实用效果良好。

5 结语

建设一套光伏子站系统，将光伏电站接入该系统，接入方式可有多种选择，再将光伏子站作为一个变电站，采用模拟通道的方式接入现有的调度自动化系统，既满足了安全防护的要求，也可使数据传输高效灵活。在经历了严格的系统测试后表明，这种方式能满足实时性、稳定性和可靠性要求。该方式在萧山供电公司应用的半年中，为光伏电站安全、高效、经济运行提供了保障。