一种灵活稳定的光伏通讯系统
摘
要:随着光伏行业的快速发展,光伏项目趋于多样化、复杂化,导致光伏通讯系统难面
临全新的挑战。光伏通讯系统在光伏系统中至关重要,是整个系统良好运行的标志。目前光
伏发电的类型众多,规模也大小不一,有由若干厂区组成的屋顶式发电系统,也有规模几
十公里的地面电站,还有集装箱式的能源小屋。总之随着通讯下位设备增多,通讯距离变远,
传统单一的通讯方式很难满足要求。由此提出一种由
RS485 通讯为基础,串口服务器和
TCP 通讯方式共同组成的通讯系统,这种新型通讯系统弥补单一 RS485 通讯的不足,满足
光伏发电通讯系统的要求,而且使整个通讯系统更加灵活,稳定。
关键词:串口服务器;通讯子站;通讯下位机
这种新型灵活稳定的光伏通讯系统主要由采集中心电脑、串口服务器、
RS485 通讯和
TCP/IP 通讯四个部分组成。
该新型通讯系统中,
RS485 使用到设备端。因为常见的光伏发电通讯系统中,通讯下位
机主要包括光伏发电设备,智能检测设备和智能电表等等,这些设备均支持且部分设备只
支持
RS485 通讯,所以 RS485 通讯作为和下位设备通讯的基础,是必不可少的。而且
RS485 在组网时应遵循少线少串的原则,尽量使用较短的双绞线,每条线路尽量少串联设
备,这样既满足扩充性,支持所有设备通讯,而且减少了干扰。
RS485 通讯的优点是实施简
单方便,但是因为其组网特性,在传输距离、带载能力和抗干扰能力上都达不到目前光伏发
电通讯的要求。
串口服务器作为
RS485 与 TCP/IP 协议相互转换的桥梁安装在设备侧,为 RS485 通讯
提供串口,所以在设备相对集中地方,以串口服务器作为通讯子站,管理各路
RS485 通讯。
另外组网时可根据类型相同或特点相同对
RS485 设备分组接入,可以使组网结构清晰,方
便布线,还可以规避部分共模干扰。
TCP/IP 通讯用于将串口服务器端子站与通讯采集电脑相连,建立由子站与采集中心电
脑组成的局域网。由于支持
TCP/IP 协议的通讯方式有多种,可根据现场实际情况灵活选择。
例如,在通讯距离不超过
100 米无特殊要求时可使用普通网线,普通网线最大的优点是成
本较低。超过
1000 米时可使用光纤,光纤可以弥补普通网线传输长度不足的缺点,而且稳
定性好,抗干扰能力强,但需要加装光纤模块,布线和设备费用均比普通网线要高。还可以
使用无线技术,无线是利用
wifi 或者无线 AP 模块建立的通讯方式,这种方式的优点是无
需布线、安装快捷,但是稳定不如前两者,成本费用较高。
采集中心电脑一般指运行设备通讯采集软件的电脑,由电脑向下位设备发送和接收通
讯协议帧,并且解析和对数据处理。采集中心电脑要求具备长时间工作的能力,抗电磁干扰
能力。
设计通讯组网时首先要制定通讯结构,要根据现场条件、实际要求选择最合理的通讯方
式。如图
1 是某光伏通讯系统结构图,设计结构时由采集电脑到通讯下位机逐次向下,该方
案中采集中心电脑与三个通讯子站采用环网结构建立局域网。子站一中,将设备按照不通过
的类别分组,使用
RS485 通讯线将其逐个连接,其中个别重要设备,采用一对一的方式与
COM 口连接。子站二中,由于设备特性以及采集精度和速率的要求,这里设备均使用一对
一方式。子站三中,设备数量众多,所以各个串口的
RS485 双绞线均使用手拉手方式与设
备相连。该通讯系统有效解决了远距离传输的问题,各个子站中由串口服务器管理各路
RS485 通讯,方便扩充和维护。
光伏发电通讯系统的干扰不能完全避免,但是可以通过有效措施减少干扰的影响。在光
伏发电系统中,大功率器件工作会产生电磁干扰,是影响光伏通讯的重要因素,所以首先