在“双碳”目标的推动下，光伏电站已成为新型电力系统的重要组成部分，其稳定高效运行离不开可靠的通讯网络。本通用光伏电站地面通讯方案，旨在实现电站内各设备间的数据互通与协同控制，满足不同规模光伏电站（从分布式到集中式）的通讯需求，保障电站通讯的实时性、可靠性与兼容性，为电站的智能化运维与高效管理提供有力支撑。

通讯架构设计

    光伏电站通讯系统采用分层架构设计，各层级各司其职、协同联动，全面实现全电站的数据传输与控制功能。

1、调度层（站控层）

    1）功能定位：负责与电网调度中心或云平台进行远程通信，同时实现本地能量管理系统（EMS）的集中监控，完成四遥功能：遥信、遥测、遥控、遥调。

    2）通讯要求：对数据完整性和安全性要求极高，需保障数据在长距离传输过程中的稳定与安全。

    3）常用技术：采用以太网通信技术，可通过光纤实现与远程调度中心的高速连接；必要时配置纵向加密装置，提升数据传输安全性，满足电网对数据安全的管控要求。

2、终端层

    1）功能定位：连接光伏逆变器、储能变流器（PCS）、箱变测控等核心设备，实现设备数据的采集与控制指令的下发。

    2）通讯要求：通信距离相对较长，数据传输量较大，需保障多设备并行数据采集与指令传输的高效性。

    3）常用技术：

    以太网：支持高速数据传输，速率可达100Mbps及以上，适合多设备集中部署且对通讯速率要求较高的场景，可通过工业级交换机组建局域网。

    RS485总线：具备卓越的抗干扰能力，成本较低且技术成熟，通信距离可达1200米，理论上可连接32台设备，适用于设备分布相对集中且对通讯速率要求适中的场景。

3、底层（设备层）

    1）功能定位：实现近距离设备间的高速通信，如储能变流器（PCS）与电池管理系统（BMS）之间的通信，保障电池状态数据实时同步与故障快速保护。

    2）通讯要求：对实时性要求极高，需达到毫秒级响应速度，确保设备控制的精准性与及时性。

    3）常用技术：采用CAN总线技术（如CAN2.0B协议），其具备高实时性、强容错能力与多节点支持能力，可充分满足设备层高速通讯的需求。

关键通讯技术

1、电力载波通讯（PLC）

    1）技术原理：以电力线路作为通讯载体，通过PLC芯片进行调制解调，将数据信号叠加在电力信号上实现传输，无需额外铺设通讯线缆。

    2）分类：

    窄带PLC：载波频率通常≤500kHz，具备较强的穿墙、跨变压器能力，通信速率一般在1-100kbps，适合长距离数据采集与控制，如台区群控场景。

    宽带PLC：载波频率＞1Mbps，通信速率高，但传输距离相对较短，适用于短距离高速通信场景，如逆变器本地调试。

    3）优势：可节省通讯线缆的采购与施工成本，降低电站建设投入；施工便捷，能减少现场布线工作量，缩短电站建设周期；同时提升电站通讯系统的可靠性与可维护性。

    4）应用场景：适用于大型工商业分布式光伏电站、地面集中式光伏电站，尤其适合设备分布分散、布线难度大的场景，如农光互补电站中汇流箱与逆变器之间的通信。

2、光纤通讯

    1）技术特点：

    通信速度快：支持高速数据传输，可满足电站大数据量传输需求，如电站全景监控数据的实时传输。

    抗干扰能力强：不受电磁干扰影响，在复杂的工业环境中能保持稳定的通讯质量。

    传输距离远：单模光纤传输距离可超过2km，多模光纤传输距离不足2km，可根据电站规模与设备分布情况选择合适类型的光纤。

    2）常见应用形式：

    光纤环网：将多个通讯节点通过光纤连接成环形网络，具备自愈能力；当某一段光纤出现故障时，数据可通过环网的另一条路径传输，保障通讯不中断，提升电站通讯系统的可靠性，常用于电站终端层与调度层之间的骨干通讯网络。

    点对点光纤通讯：用于两个固定节点之间的高速数据传输，如单个子阵通讯箱与站控系统之间的通讯。

3、无线通讯

    1）4G/5G 通讯

    优势：覆盖范围广、通讯距离远，无需布线且即插即用，可快速实现设备与监控平台之间的远程数据传输。

    应用场景：适用于分布式光伏项目（如户用光伏电站），可实现逆变器数据的远程监控与运维，有效解决分布式电站设备分散、布线困难的问题。

    缺点：依赖运营商信号覆盖，在信号薄弱区域通讯稳定性可能受影响；且存在流量费用，长期运行会产生一定的运营成本。

    2）LoRa 通讯

    1）优势：功耗低、通信距离较远，适合小数据量、低功耗需求的传感器节点通信，如电站环境监测传感器（温度、湿度、风速、辐照度传感器）的数据传输。

    2）应用场景：主要用于光伏电站环境参数采集，无需频繁更换传感器电池，可降低运维工作量。

通讯设备配置

1、通讯箱

    1）功能：作为电站终端层的核心设备，通讯箱负责收集光伏区设备（如逆变器、汇流箱）的数据并上传至站控系统，同时接收站控系统下发的调度指令，对光伏区设备进行遥调、遥控；此外，其还具备协议转换功能，可实现不同设备间的协议兼容。

    2）核心组成：

    数据采集单元：采集逆变器、汇流箱、箱变测控等设备的运行数据，如电压、电流、功率、温度等关键参数。

    通讯接口模块：配备RS485、LAN、PLC等多种通讯接口，满足不同设备的通讯接入需求；可根据实际需求选配HPLC模块或PLC模块。

    电源模块：将交流电源转换为直流电源，为通讯箱内部设备提供稳定的工作电源，一般输出为24V直流。

    防雷模块：具备交流防雷功能，可防止雷击对通讯箱内部设备造成损坏，保障设备安全稳定运行。

    光纤熔接盒：用于光纤的熔接与保护，实现光纤通讯的可靠连接，标配一般为24路接口，可根据需求选配48路接口。

    防护等级：防护等级不低于IP65，能适应户外风雨、沙尘等恶劣环境条件，保障设备正常运行。

2、交换机

    1）工业级以太网交换机：用于组建电站以太网通讯网络，实现设备间的数据交换与共享；其具备较强的抗干扰能力与稳定性，可适应工业现场的恶劣环境；支持RJ45端口、光纤端口等多种端口类型，可根据通讯需求选择合适的交换机。

    2）光纤环网交换机：专门用于组建光纤环网，具备环网自愈功能；当环网中某一链路出现故障时，能在短时间内自动切换通讯路径，保障通讯网络的连续性与可靠性；一般配备2个光纤端口用于组建环网，多个RJ45端口用于连接本地设备。

3、数据采集器（数采）

    1）功能：采集电站内各类设备的运行数据，进行数据筛选、处理与存储后，按照指定协议上传至站控系统或云平台；同时接收上级系统下发的控制指令，并转发至相应设备。

    2）接口配置：标配多路RS485接口、LAN接口，可根据需求选配PLC接口或HPLC接口；具备开关量输入（DI）、开关量输出（DO）、模拟量输入（AI）接口，可接入PT100/PT1000温度传感器等外部传感器与控制设备。

    3）数据处理能力：具备数据校验、过滤功能，确保上传数据的准确性；支持本地数据存储，通讯中断时可暂存数据，待通讯恢复后补传，避免数据丢失。

4、纵向加密装置（可选）

    1）功能：对电站与电网调度中心之间传输的数据进行加密处理，防止数据在传输过程中被窃取、篡改，保障电网数据安全，满足电网安全防护要求。

    2）类型：分为千兆型与十兆型，可根据电站与调度中心之间的数据传输量选择合适类型；可安装在站控系统所在的二次屏柜内，也可根据需求集成在通讯箱中（需通讯箱预留安装位置与电源）。

典型应用解决方案

1、子阵内部通讯解决方案

    以一个3.15MW子阵为例，配置一台通讯箱，负责接入子阵内的多台逆变器并实现数据交互与指令控制。

    通讯方式选择：

    若逆变器支持PLC通讯，可采用电力载波通讯（PLC）方式，利用子阵内的交流电缆作为通讯载体，通讯箱通过PLC与逆变器进行数据交互，通讯协议采用Modbus RTU。通讯箱可对逆变器广播下发指令，也可针对单台逆变器单独下发指令，并对逆变器进行轮询采集数据；数采对采集到的数据进行筛选后，上传至站控系统。

    若逆变器支持RS485通讯，可采用RS485串口通讯方式，通过双绞线电缆连接通讯箱与逆变器，通讯协议同样采用Modbus RTU，实现通讯箱与逆变器之间的数据传输与指令控制。

    优势：两种通讯方式均可满足子阵内部通讯需求，其中PLC通讯无需额外布线，可有效降低成本；RS485通讯技术成熟、抗干扰能力强，通讯稳定性更有保障。

2、混采通讯解决方案

    当一个子阵内同时存在不同类型的逆变器，且两种逆变器支持不同通讯方式时，可采用以下混采解决方案：

    PLC通讯+RS485通讯：若其中一种逆变器支持PLC通讯，另一种逆变器支持RS485通讯，通讯箱可分别通过PLC接口与RS485接口，与两种逆变器建立通讯连接。支持PLC通讯的逆变器通过PLC方式将数据传输至通讯箱，支持RS485通讯的逆变器通过RS485方式传输数据；通讯箱对两种数据进行汇总、处理后上传至站控系统，同时根据站控指令分别对两种逆变器进行控制。

    纯HPLC通讯：若两种逆变器均支持HPLC通讯，可采用纯HPLC通讯方式，两种逆变器共用HPLC通讯网络，通过交流电缆将数据传输至通讯箱，无需额外铺设RS485通讯线缆，可简化通讯网络结构，降低布线成本与施工难度。

3、箱变通讯解决方案

    以太网104通讯解决方案：箱变测控装置采用IEC 104协议，通过以太网接口连接至环网交换机，环网交换机将箱变数据通过光纤环网传输至站控系统或第三方监控平台，实现箱变运行状态的实时监控与远程控制。若需满足电网安全要求，可在通讯链路中配置纵向加密装置，对数据进行加密传输。

    RS485通讯解决方案：箱变测控装置采用Modbus RTU协议，通过RS485线缆连接至数据采集器（数采），数采将箱变数据转换为Modbus TCP、IEC 104等相应协议后，上传至站控系统或第三方监控平台，实现箱变数据的采集与监控。

站控系统功能

    站控系统作为光伏电站的“大脑”，承担着电站数据管理、设备控制、运维管理等核心职能，具体功能如下：

1、数据采集与监控

    1）数据采集：通过Modbus RTU、Modbus TCP、IEC 104、IEC 61850等多种通讯协议，采集电站内各类设备的运行数据，包括逆变器、箱变、汇流箱、储能系统、气象站等设备的电压、电流、功率、发电量、温度、湿度、风速、辐照度等参数。

    2）实时监控：以图形化界面（组态视图）直观展示电站整体运行状态、设备分布情况及实时运行参数，方便用户快速掌握电站运行状况；支持对设备运行参数实时刷新显示，数据更新周期可根据需求配置。

2、设备控制

    1）远程控制：支持对电站内可控设备进行远程控制，如逆变器启停、功率调节，储能系统充放电控制，箱变开关分合等操作；控制指令下发后，系统可实时反馈指令执行状态，确保控制操作精准可靠。

    2）自动控制：可根据预设控制策略实现设备自动控制，如根据电网负荷需求自动调节光伏电站输出功率，根据电池SOC（State of Charge）状态自动控制储能系统充放电，提升电站运行的智能化水平与经济性。

3、告警管理

    1）告警触发：当设备运行参数超出预设阈值（如逆变器过流、过压，箱变温度过高，通讯链路中断等），系统将自动触发告警；告警等级可根据故障严重程度分为紧急告警、重要告警、一般告警三类，分别对应不同的处置优先级。

    2）告警通知：告警触发后，系统将通过界面弹窗、声音提示、短信推送、平台消息推送等多种方式，同步通知运维人员，确保其及时知晓故障情况；同时记录告警发生时间、告警内容、故障设备、告警等级等详细信息，便于后续追溯。

    3）告警处置：支持运维人员在系统界面手动确认、处理告警，处理完成后可将告警状态标记为“已处理”；对于未及时处理的告警，系统将持续提醒，同时支持设置告警升级规则，若低等级告警长时间未处置，将自动升级为高等级告警，避免故障扩大。

    4）告警统计：系统具备告警统计分析功能，可按时间段、告警等级、故障类型、设备类型等维度，统计告警数量、处置时长、未处理告警等数据，并生成告警统计报表，为电站运维优化、设备故障排查提供数据支撑。