一種靈活穩定的光伏通訊系統

摘 要：隨著光伏行業的快速發展，光伏項目趨于多樣化、復雜化，導致光伏通訊系統難面臨全新的挑戰。光伏通訊系統在光伏系統中至關重要，是整個系統良好運行的標志。目前光伏發電的類型眾多，規模也大小不一，有由若干廠區組成的屋頂式發電系統，也有規模幾十公里的地面電站，還有集裝箱式的能源小屋。總之隨著通訊下位設備增多，通訊距離變遠，傳統單一的通訊方式很難滿足要求。由此提出一種由RS485通訊為基礎，串口服務器和TCP通訊方式共同組成的通訊系統，這種新型通訊系統彌補單一RS485通訊的不足，滿足光伏發電通訊系統的要求，而且使整個通訊系統更加靈活，穩定。

關鍵詞：串口服務器；通訊子站；通訊下位機

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 20-0000-01

這種新型靈活穩定的光伏通訊系統主要由采集中心電腦、串口服務器、RS485通訊和TCP/IP通訊四個部分組成。

該新型通訊系統中，RS485使用到設備端。因為常見的光伏發電通訊系統中，通訊下位機主要包括光伏發電設備，智能檢測設備和智能電表等等，這些設備均支持且部分設備只支持RS485通訊，所以RS485通訊作為和下位設備通訊的基礎，是必不可少的。而且RS485在組網時應遵循少線少串的原則，盡量使用較短的雙絞線，每條線路盡量少串聯設備，這樣既滿足擴充性，支持所有設備通訊，而且減少了干擾。RS485通訊的優點是實施簡單方便，但是因為其組網特性，在傳輸距離、帶載能力和抗干擾能力上都達不到目前光伏發電通訊的要求。

串口服務器作為RS485與TCP/IP協議相互轉換的橋梁安裝在設備側，為RS485通訊提供串口，所以在設備相對集中地方，以串口服務器作為通訊子站，管理各路RS485通訊。另外組網時可根據類型相同或特點相同對RS485設備分組接入，可以使組網結構清晰，方便布線，還可以規避部分共模干擾。

TCP/IP通訊用于將串口服務器端子站與通訊采集電腦相連，建立由子站與采集中心電腦組成的局域網。由于支持TCP/IP協議的通訊方式有多種，可根據現場實際情況靈活選擇。例如，在通訊距離不超過100米無特殊要求時可使用普通網線，普通網線最大的優點是成本較低。超過1000米時可使用光纖，光纖可以彌補普通網線傳輸長度不足的缺點，而且穩定性好，抗干擾能力強，但需要加裝光纖模塊，布線和設備費用均比普通網線要高。還可以使用無線技術，無線是利用wifi或者無線AP模塊建立的通訊方式，這種方式的優點是無需布線、安裝快捷，但是穩定不如前兩者，成本費用較高。

采集中心電腦一般指運行設備通訊采集軟件的電腦，由電腦向下位設備發送和接收通訊協議幀，并且解析和對數據處理。采集中心電腦要求具備長時間工作的能力，抗電磁干擾能力。

設計通訊組網時首先要制定通訊結構，要根據現場條件、實際要求選擇最合理的通訊方式。如圖1是某光伏通訊系統結構圖，設計結構時由采集電腦到通訊下位機逐次向下，該方案中采集中心電腦與三個通訊子站采用環網結構建立局域網。子站一中，將設備按照不通過的類別分組，使用RS485通訊線將其逐個連接，其中個別重要設備，采用一對一的方式與COM口連接。子站二中，由于設備特性以及采集精度和速率的要求，這里設備均使用一對一方式。子站三中，設備數量眾多，所以各個串口的RS485雙絞線均使用手拉手方式與設備相連。該通訊系統有效解決了遠距離傳輸的問題，各個子站中由串口服務器管理各路RS485通訊，方便擴充和維護。

光伏發電通訊系統的干擾不能完全避免，但是可以通過有效措施減少干擾的影響。在光伏發電系統中，大功率器件工作會產生電磁干擾，是影響光伏通訊的重要因素，所以首先要盡量選擇抗干擾能力強的通訊方式來減少這方面的影響。同時在布線過程中盡量選擇避開嚴重干擾源，通訊線盡量遠離電纜線。另外，通訊線接地也是減少干擾的重要措施。

總之，建立一個合理的光伏通訊系統要考慮很多因素，要根據現場實際情況設計合理的組網方式，保證其穩定性、易擴充性和方便維護等特點，而且要綜合工程要求和經濟效益等因素。

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