分布式光伏智能并網柜通信系統的研究

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對于光伏發電而言，其工作原理即通過半導體光伏效應使太陽能可以直接變成電能的一項新技術。相較于傳統發電能源，太陽能屬于清潔且可再生性資源，它憑借著安全、環保以及便捷等諸多優點而在近些年得到了較為廣泛的應用。目前，我國分布式光伏的安裝地點極多，例如大型建筑物的屋頂、居民住宅以及工廠屋頂和空地荒地等位置，就近發電、并網、就近轉換以及就近使用是分布式光伏的基本使用原則，借助該方式能夠增強相同規模的電站發電總量，進而讓電能利用的實際效率得到顯著強化[1]。

1 智能并網柜通信系統的設計方案

1.1 基本闡述

一個完整的智能并網柜主要包括以下幾部分，分別是監測、電源、通信以及匯流等分系統。其中監測系統最為關鍵的一個作用即對配電柜當中設備運行的具體情況與信息進行實時化監測并利用觸摸顯示屏來顯示監測結果，計量電度表、智能化的斷路器與逆變器等是其主要組成部分；電源系統是觸摸顯示器與通信網關得以正常工作的基礎，它為二者提供充足的能量；通信系統主要負責兩部分的通信，其一是和配電柜中各個設備間進行通信，把設備的檢測數據進行匯總，其二是和云端的服務器進行通信，以此實現遠程監控和管理的目的；而匯流系統則是把不同的分布式光伏發電部分的輸出進行匯集然后和電網進行連接，從而達到并網等目的。分布式光伏智能并網柜通信系統實際上是針對現階段分布式光伏發電裝置具有的分散和小型化等特點而研發出的一種新型并網柜，它將監測、并網以及匯流進行了科學整合，為用戶管理提供了極大便利。

1.2 基本結構

相較于傳統配電柜，智能并網柜把普通的塑料材質的斷路器更換成了具有檢測能力的自動式重合閘斷路器，從而減少了安裝電壓互感器與電流互感器的步驟，這不只是節省了安裝成本，同時還讓安裝工作的流程更為簡便。計量表以及自動式重合閘斷路器是智能并網柜最為主要的兩個組成部分，其中自動式重合閘能夠對三相電壓與三相電流等進行檢測，可以針對不同的電流異常現象做出與之相對應且科學的保護措施，通過通信總線和通信網關的實施通信，能夠對逆變器與各支路的斷路器進行精準監測，一旦支路被斷路器發現存在問題，那么便會立即進行報警處理，同時執行與之相關的保護動作，把報警信息以及斷路器的狀態信息上報至通信網關，而通訊網關再把信息上傳至云服務器以及顯示屏中，進而實現實時化監測等功能[2]。

1.3 硬件設計

首先挑選合適的智能并網柜的斷路器。斷路器實際上屬于一類電流式的開關裝置，通過這一裝置能夠將出現故障處的分斷電流做切斷處理，以此確保工作人員與其它裝置的安全。按照電壓的等級，能夠把斷路器細分為低壓以及高壓兩種類型，在使用低壓斷路器時應當使用AC1200V 與DC1500V 以下的專用斷路器，因此在當前智能并網柜中低壓斷路器的應用范圍極為廣泛與普遍。

在本篇文章的設計與研究中所使用的為TGM2LC 的斷路器，其具有保護剩余電流、欠壓、過壓、短路、缺相以及過載的功能，而且還是具備重合閘等功能的綜合性斷路器。在選擇從機時選用斷路器，應用RS485 型號的串行電氣接口，并且將DLT-645 以及Modbus 等作為此系統的通信協議，借助RS485 串行的電氣接口，而通訊協議則使用DLT-645 或Modbus 等協議，在和主機完成連接之后，主機會將數據請求幀發送到下級設備，從機在接收到了由主機發送的命令后會在合理時間區間內做出準確回應，進而實現分閘與合閘升級以及檢測數據的交換等。

其次是電源設計。現階段，我國智能并網柜工作時兩端電壓為380V 的交流電壓，通信網關、觸控顯示屏與電操機構以及四遙模塊等不能直接使用由電源提供能量，所以需要通過電源模塊來把較大的交流電壓轉換成直流較小的電壓，通常觸摸屏、電操機構和四遙模塊需要24V 的電源進行供電，而通信網關則需要12V 的電源進行供電。本篇文章使用型號是NES-50-24 的電源模塊，其對短路、過壓以及過載等情況有著較好的保護效果，而且輸出相對穩定，可以滿足系統對于電源的要求。除此之外，在實際工作過程中，相關人員還需要對顯示觸摸屏、控制模塊的電路以及網絡通信模塊的電路等進行科學設計與選擇，以此確保系統能夠正常且穩定的運行[3]。

2 系統測試

在該環節主要是對通訊性能以及丟包等進行測試，此次測試分別在以太網、無線網絡（即WIFI）以及GPRS 無線信號等環境中進行，而測試的方法即檢測云服務器和通信系統的數據接收與發送數量。最終的測試結果如表1、表2。

表1 通信性能在優化前的測試數據

表2 優化之后通信性能的測試數據

在通過以太網與GPRS 進行連接時不存在丟包問題，而WIFI環境下丟包率較高，在經過了分析之后，得到了導致該問題的原因是由于WIFI 的網絡環境不穩定所造成。但是不管是通訊性能還是丟包率，當借助操作系統進行算法優化之后均得到了明顯改善。

總而言之，本篇文章針對于分布式光伏發電系統所具有的分布光伏與規模不同等特點，設計出了一種全新且更為先進化的智能并網柜通信系統，該系統解決了傳統并網柜中存在的諸多不足，但是因為研究時間較短因此仍舊存在一些不足，例如在并網柜之中的網絡連接方式、通訊網關處理器的存儲空間較小以及系統在指導、管理與派單等領域存在一定缺陷等，但是相信在后續的研究與開發過程中，上述問題必然能夠得到妥善解決，最終使得管理中心運維效率得到顯著提高。