光伏電站接入自動化系統方式探討

羅 曼

國網浙江杭州市蕭山區供電公司

1 背景

隨著全球資源和環境壓力的增大，能源危機也日益嚴峻，可再生能源作為一種清潔環保的能源，被大力發展已經成為一種趨勢。當前，國家對新能源均采用扶持政策，這大大提高了光伏電站的建設速度。以杭州市蕭山區為例，2014 年這短短一年內，就有15 個光伏電站共計40MW 容量要投運。光伏電站作為全新的廠站類型，國家規范對它的接入要求的嚴格程度遠低于常規的電廠，這對自動化專業提出了挑戰。面對如雨后春筍般冒出來的光伏電站，目前調度機構基本采用光伏廠站的形式接入，即通過獨立光纖、EPON 技術、無線專網等通信方式將所有光伏電站的三遙信息接入。文章對光伏電站的接入方式進行了探討，總結蕭山供電公司的實踐經驗，提出了通過建立光伏子站的方式實現光伏電站的安全接入。同時，對子站的接入方式進行了綜合分析，提出了兩種安全、高效的接入方式。

2 電網公司對光伏電站的接入要求

調度自動化系統要求必須通過國家安全等級三級認證，對系統安全的要求很高。光伏廠站屬于用戶，對于光伏電站的接入，網省公司對其有如下要求。

1）信息采集范圍：光伏電站需接入并網點處屬于調度管轄設備的遙測、遙信和遙控信息；并按照國家關于光伏電站的典設要求，盡可能接入逆變器、電能檢測、氣象等裝置的運行信息。

2）通信要求：遠動信息上傳宜采用專網有線方式，可單路配置專網遠動通道并滿足相關信息安全防護要求，如光纖以太網通信，音頻四線通信等。采用網路方式通信的應具備基于非對稱加密技術的單向認證功能。遠動裝置應至少支持IEC60870-5-101、IEC60870-5-104、CDT、DISA 規約通信。

3）二次安防要求：如站內有監控系統且需與其他自用系統連接的，應滿足國家能源局第104 號令《電力監控系統安全防護規定》要求，采取必要的安全防護措施，配置硬件防火墻、隔離裝置等安全防護設備，并與上送調度的設備和端口要在物理上進行隔離。

4）保護配置要求：光伏自身保護配置應滿足國家關于光伏電源并網的相關要求，與電網有關的保護和自動化裝置應與電網相配合，其設備選型和配置需要經調度專業人員認可。

5）調度電話：要求電話專用且具備錄音功能，電話應有人接聽。

3 接入方式的選擇

要實現光伏電站的安全接入，從拓撲結構上來說，可以從兩個環節來進行安全管控，一是從廠站側，二是從主站側。

實現在廠站側安全管控

光伏廠站采用模擬通道，使用串口規約，需購置SDH傳輸設備，杜絕了網絡通信方式的不安全性。這對用戶來說投資是十分巨大的，相對于光伏電站本身的小容量和小投入，上SDH 設備無疑是用戶難以承受的，也是不實際的。同時，如果采用模擬通道，在主站端就可以直接接到調度自動化系統中去，但自動化系統目前只配置了96 個廠站的容量，主網的變電站和小火電廠已占去了三分之二多的容量，系統還需要為未來電網發展預留接入空間，所以如此大數量的光伏電站直接以串口方式接入調度自動化系統也是不太現實的。

光伏廠站如采用網絡通道，縱向應使用加密認證裝置。用戶需要在光伏廠站當地建立監控系統，而且這套監控系統需要上因特網，這是一種極其不安全的聯接方式，除非向調度端發信息的遠動裝置與當地的監控系統在物理上是完全隔離的，或者說用正向物理隔離來實現遠動數據到當地監控系統的單相傳輸，這也是可行的，但由于物理隔離一定程度上會影響到數據的實時性和準確性。

由此可見，在廠站端實現安全接入，用戶投資大，或對數據傳輸有一定影響，在條件允許的情況下可以作為補充模式，但不是主要模式。

實現在主站側安全管控

如何實現在主站側進行安全管控。在國家政策的鼓勵下，光伏電站只會越來越普及，其接入原則也會盡量按減少用戶投資，方便用戶等原則來實施。所以，接入的通信模式會越來越多，EPON，獨立光纖收發器、無線專網等，各種接入模式要求我們除了對廠站側要進行安全把控外，主站側也必須牢牢把握安全接入的概念，要把光伏子站作為一個不受信任的站點接入我們的調度自動化系統來考慮。主站側實現有以下好處：

光伏子站匯總了所有光伏廠站上送的信息，是一個點，在這里進行安全策略的實施相對單一，比在五花八門的各種光伏廠站進行安全策略的布置相對要容易得多。

光伏子站位于調控中心，對設備的運行狀態自動化專業人員能全盤掌控，不存在安全設備人為的停止使用等問題。

在主站側布置了安全接入區，相對對廠站的安全要求就會降低，從而可以節約用戶的投資，也能允許用戶使用多種不同的通信模式，比較收用戶的歡迎。

由此可以看出，在主站側實現安全接入相對廠站側進行控制具有更大的方便性和更好的效果。

4 光伏電站主站側接入方式

采用子站方式接入光伏電站

2014 年，國家能源局下發了新的第104 號令，即《電力監控系統安全防護規定》，經過對目前光伏電站的接入方式的分析和對照，104 號令中要求采用網絡方式通信的安全接入區與其他系統的聯接需要采用物理隔離的強度。

在蕭山區域，光伏電站的發展很快，未來5 年可能會有上百家接入，因此我們主站側考慮建立光伏子站系統，將發電性質相同的光伏電站接入一套專門為其開發的監控系統，再將該系統和主網的監控系統進行數據交互，通過該系統，可以針對光伏電站性質實現負荷預測、發電計劃等高級應用功能。光伏子站作為獨立系統有自己的采集網和數據內網，采用模擬通道方式將光伏子站接入調度自動化系統，可以滿足安全防護要求，也保證了數據傳輸的速度。

光伏子站與調度自動化系統的數據通信模式

1）光伏子站側采用高速串口與調度自動化系統間連接采用101 或CDT 規約實現數據傳輸。該方式一般無需增加硬件設備，實現方便，但需要目前使用的光伏子站系統支持高速串口服務；同時要求光伏子站與調度自動化主站之間的傳輸距離不超出232 口的最大傳輸距離。

2）光伏子站與調度自動化主站間采用遠動裝置轉接。遠動裝置與光伏子站聯網，然后將光伏子站以一個廠站的方式接入調度自動化系統，遠動裝置與調度自動化系統間通信采用101 或CDT 規約，如距離較遠可在中間配置調制調制解調器。該方式同樣無需增加硬件設備，實現方便，缺點是實現過程環節較多，可能故障環節較多。

以上兩種方式均能有效實現光伏電站的安全接入，同時還能在子站層面開發多種高級應用功能，同時不占用主網調度自動化系統資源。蕭山公司的主站自動化機房中光伏子站設備與調度自動化主站設備之間距離較遠，因此我們選用第二種方式，目前已運行半年，實用效果良好。

5 結語

建設一套光伏子站系統，將光伏電站接入該系統，接入方式可有多種選擇，再將光伏子站作為一個變電站，采用模擬通道的方式接入現有的調度自動化系統，既滿足了安全防護的要求，也可使數據傳輸高效靈活。在經歷了嚴格的系統測試后表明，這種方式能滿足實時性、穩定性和可靠性要求。該方式在蕭山供電公司應用的半年中，為光伏電站安全、高效、經濟運行提供了保障。