淺談光伏電站典型通訊故障診斷及處理

淺談光伏電站典型通訊故障診斷及處理摘要集中式光伏電站普遍占地面積較廣，發(fā)生電氣故障時(shí)人員巡視較為困難，為保證光伏組件安全穩(wěn)定的運(yùn)行，光伏電站電力監(jiān)控系統(tǒng)在電站運(yùn)維起了很大的作用，本文依托某20MW地面集中式光伏電站的站控層為剖析面，分析光伏電站站控層對(duì)下典型通訊故障，通過(guò)對(duì)光伏電站通訊故障存在的問(wèn)題點(diǎn)進(jìn)行深入的分析與研究，從物理以及網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)方面研判，并根據(jù)實(shí)際情況采取可行性的解決方案解決相關(guān)的問(wèn)題點(diǎn)。關(guān)鍵詞：通訊;光伏電站;故障AbstractPhotovoltaicpowerstationsarewidelydistributed,anditisdifficultforpersonneltopatrolincaseofelectricalfailure.Inordertoensurethesafeandstableoperationofphotovoltaicmodules,thepowermonitoringsystemofphotovoltaicpowerstationplaysagreatroleintheoperationandmaintenanceofthepowerstation.Thispaperanalyzesthetypicalcommunicationfailureofthestationcontrollayerofphotovoltaicpowerstationbasedonthestationcontrollayerofa20MWphotovoltaicpowerstation,Throughin-depthanalysisandResearchontheproblempointsexistinginthecommunicationfaultofphotovoltaicpowerstation,itisjudgedfromtwoaspectsofphysicsandnetwork,andfeasiblesolutionsaretakentosolvetherelevantproblempointsaccordingtotheactualsituation.keywords:communication;Photovoltaicpowerstation;fault0引言光伏發(fā)電具有顯著的能源、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益。近年來(lái)，國(guó)家大力支持太陽(yáng)能發(fā)電，為達(dá)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，我國(guó)光伏發(fā)電行業(yè)迅速發(fā)展，光伏電站裝機(jī)容量和占比不斷增加，勢(shì)頭迅不可擋。我們?cè)跀U(kuò)大光伏裝機(jī)容量的同時(shí)，也應(yīng)該保證現(xiàn)有光伏電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。并網(wǎng)光伏系統(tǒng)中，在技術(shù)層面，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障、快速處理故障，防止事故擴(kuò)大并減少電量的損失，保證光伏電站無(wú)故障運(yùn)行，在管理層面，為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率達(dá)到“無(wú)人值班，少人值守”的局面，都需要健全穩(wěn)定的通訊系統(tǒng)支持，因此光伏電站電力監(jiān)控系統(tǒng)非常重要。變電站通信體系IEC61850將變電站通信體系分為3層過(guò)程層、間隔層、站控層。過(guò)程層主要由匯流箱智能單元、逆變器智能單元、箱式變壓器測(cè)控裝置等就地信息采集系統(tǒng)組成；間隔層主要由測(cè)控單元、計(jì)量單元、保護(hù)單元、故障錄波等組成；站控層主要由GPS、綜自后臺(tái)監(jiān)控、五防系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)、保信子站等組成。本文主要以站控層為主，分析對(duì)下通訊典型故障，以新疆維吾爾自治區(qū)某20MW集中式并網(wǎng)光伏電站為例，進(jìn)行分析研究，與大家共同學(xué)習(xí)、參考及交流。1概括該20MW集中式并網(wǎng)光伏電站工程通過(guò)匯流箱RS-485接口采集光伏組件電壓、電流、溫度等信息，然后每一個(gè)匯流箱16支路，每個(gè)1MW方陣16臺(tái)匯流箱，每個(gè)方陣1-8號(hào)匯流箱通過(guò)RS-485通訊線手牽手組成環(huán)網(wǎng)，9-16號(hào)匯流箱通過(guò)RS-485通訊線手牽手組成環(huán)網(wǎng)，分別接入南瑞RCS-9794A裝置COM板卡，逆變器A、B兩臺(tái)通過(guò)RS-485通訊線接入南瑞RCS-9794A裝置COM板卡，該電站20箱變采用國(guó)電南自PSR660U系列綜合測(cè)控裝置箱變監(jiān)控設(shè)備.基于工業(yè)以太網(wǎng)的分布式數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)箱式變電站內(nèi)變壓器和保護(hù)部分的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制，箱變數(shù)據(jù)通過(guò)CPU系統(tǒng)以太網(wǎng)接口通過(guò)網(wǎng)線連接RCS-9794A裝置CPU板卡NET2口。箱變、逆變、匯流箱的數(shù)據(jù)通過(guò)modbus協(xié)議傳入通訊管理機(jī)NR9794A裝置，通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換變?yōu)?04協(xié)議后將數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)口傳輸至NRPCS-9882C環(huán)網(wǎng)交換機(jī)。該電站有20個(gè)方陣，每個(gè)方陣通過(guò)光纖串聯(lián)，5個(gè)方陣為一條線，共有4條線，一線和四線組成環(huán)網(wǎng)，二線和三線組網(wǎng)環(huán)網(wǎng)接入繼保室站控層交換機(jī)，站控層交換機(jī)通過(guò)網(wǎng)口將數(shù)據(jù)傳送綜自監(jiān)控后臺(tái)。過(guò)程層通訊故障及解決方法過(guò)程層通訊流程圖2.1匯流箱通訊中斷通訊故障的排查需要先根據(jù)綜自監(jiān)控后臺(tái)判斷通訊斷點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通訊故障進(jìn)行分析，縮小排查范圍，力爭(zhēng)最快時(shí)間處理故障。2.1.1通訊裝置參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤，主要包含站地址設(shè)置錯(cuò)誤、站波特率設(shè)置錯(cuò)誤、通訊模式設(shè)置錯(cuò)誤。處理辦法：一般情況匯流箱通訊參數(shù)主要包含站地址、波特率及通訊協(xié)議，其中地址根據(jù)上位機(jī)定義進(jìn)行設(shè)置，如1號(hào)匯流箱設(shè)置為01，依次類(lèi)推;波特率根據(jù)匯流箱說(shuō)明書(shū)選擇設(shè)置，一般波特率為9600;通訊協(xié)議根據(jù)設(shè)備說(shuō)明書(shū)進(jìn)行設(shè)置，一般選擇modbus通訊協(xié)議。2.1.2通訊電纜接線錯(cuò)誤，主要包括A、B、屏蔽層線接反、電纜虛接、通訊管理機(jī)內(nèi)實(shí)際接線與通訊裝置回路不對(duì)應(yīng)。處理辦法：匯流箱RS-485通訊組網(wǎng)連接時(shí)，僅需將A、B、屏蔽層接至端子排對(duì)應(yīng)端子即可（A、B接匯流箱智能監(jiān)測(cè)模塊，屏蔽層空懸或一端接地），且滿足以下要求:通訊電纜必須用雙絞屏蔽電纜，端子屏蔽層需剝離干凈，以免通訊端子螺絲直接壓接在屏蔽層，造成通訊線虛接。2.1.3設(shè)備故障包括但不限于匯流箱智能監(jiān)測(cè)裝置、熔斷器保險(xiǎn)燒壞等。處理辦法：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況使用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量判斷，謹(jǐn)記停電驗(yàn)電確保無(wú)電后進(jìn)行設(shè)備更換。2.2逆變器通訊故障綜自后臺(tái)通訊界面2.2.1后臺(tái)查看逆變器通訊中斷，箱變通訊正常，現(xiàn)場(chǎng)查看逆變器停機(jī)，逆變器控制面板失電。處理辦法：故障范圍縮小至逆變器本體，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)逆變器24V電源模塊燒壞，導(dǎo)致控制面板掉電通訊中斷。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維實(shí)踐，還有一種可能逆變器直流側(cè)斷路器斷開(kāi)，會(huì)導(dǎo)致單臺(tái)逆變器通訊中斷。2.2.2逆變器正常運(yùn)行，后臺(tái)顯示通訊中斷處理辦法：現(xiàn)場(chǎng)檢查，先檢查逆變器控制面板是否正常，查看IP是否沖突，檢查485通訊線是否松動(dòng)，測(cè)量逆變器至南瑞規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置RS-485通訊口電壓是否在2.0-6.0V范圍內(nèi)。當(dāng)以上都正常時(shí)，查看485通訊線是否存在斷開(kāi)現(xiàn)象，可更換485通訊線后再次進(jìn)行查看。2.3箱變通訊中斷2.3.1后臺(tái)顯示逆變器通訊正常，箱變通訊中斷處理辦法：先查看箱變測(cè)控裝置是否正常運(yùn)行，告警燈是否亮，查看測(cè)控裝置至規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置連接的對(duì)應(yīng)網(wǎng)口燈是否正常閃爍，如果網(wǎng)口燈不亮，更換好的網(wǎng)線進(jìn)行測(cè)試，更換后如果網(wǎng)口燈依舊不亮，則判斷網(wǎng)口損壞，南瑞9794A裝置CPU板卡由4個(gè)網(wǎng)口，更換網(wǎng)口插線即可。2.3.2后臺(tái)顯示逆變器、箱變通訊中斷處理辦法：如果逆變器、箱變通訊都中斷，應(yīng)將范圍所致規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置和交換機(jī)范圍，基本判斷為通訊柜電源空開(kāi)跳閘導(dǎo)致通訊柜失電。2.3.2站控層通訊故障及解決方法3.1站控層網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴圖1.電站光纖環(huán)網(wǎng)示意圖圖2.電站光纖環(huán)網(wǎng)實(shí)際圖光伏方陣的行為管理機(jī)通過(guò)光交換機(jī)從兩個(gè)方向（南瑞RCS9882B23口和24口）接收發(fā)送信息的，保證了冗余原則。網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴造成的原因：光交換機(jī)不具備環(huán)網(wǎng)功能（或者交換機(jī)具備環(huán)網(wǎng)功能但未配置環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)口），現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際以環(huán)網(wǎng)模式運(yùn)行，正常運(yùn)行中無(wú)異常，若存在數(shù)據(jù)流較大時(shí)將導(dǎo)致不能抑制網(wǎng)絡(luò)流量或者由于局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)回造成成環(huán)問(wèn)題，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴問(wèn)題。解決方法:通過(guò)增加RSTP管理功能來(lái)提高環(huán)網(wǎng)的自愈時(shí)間，詳細(xì)解釋現(xiàn)將圖3和圖4：圖3：環(huán)網(wǎng)交換機(jī)網(wǎng)口配置說(shuō)明圖4:環(huán)網(wǎng)功能配置簡(jiǎn)介1）針對(duì)此故障舉一反三，針對(duì)所有南瑞PCS-9882系列交換機(jī)具備環(huán)網(wǎng)連接的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全部核查交換機(jī)配置，配置對(duì)應(yīng)功能。2）結(jié)合目前網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，對(duì)該系列交換機(jī)其他配置進(jìn)行全面核查，避免默認(rèn)配置導(dǎo)致的其他故障。3）針對(duì)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，達(dá)到退役年限的核心交換機(jī)在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測(cè)裝置加裝期間對(duì)交換機(jī)進(jìn)行適應(yīng)性改造和退役更換。3.2AGC拉停故障3.2.148V通訊電源故障導(dǎo)致調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備全部掉電處理辦法：先給主要設(shè)備接插線板供電，再排查48V電源故障問(wèn)題3.2.2AGC系統(tǒng)軟件卡死，導(dǎo)致實(shí)時(shí)有功上不去解決辦法：每天定時(shí)查看AGC數(shù)據(jù)庫(kù)軟件后臺(tái)進(jìn)程，定期清理無(wú)關(guān)數(shù)據(jù)；增加庫(kù)表的容量控建及對(duì)離十?dāng)?shù)據(jù)的清庫(kù)處理。3.2.3站內(nèi)AGC和現(xiàn)場(chǎng)逆變器通訊故障，逆變器不受控導(dǎo)致AGC拉停故障。解決辦法：先手動(dòng)停機(jī)逆變器防止超發(fā)，再排查通訊故障。根據(jù)逆變器不受控?cái)?shù)量分析故障點(diǎn)，全部逆變器不受控可能是站控層交換機(jī)故障。3.2.4遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)故障導(dǎo)致AGC運(yùn)行異常（調(diào)度指令一直為1MW，調(diào)度收到站端傳來(lái)的實(shí)時(shí)功率值一直都是0）解決辦法：?jiǎn)栴}分析得出非調(diào)度側(cè)問(wèn)題，立即重啟遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)、AGC服務(wù)器后依舊未解決故障，再經(jīng)分析為遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的配置丟失，重新配置和更新AGC系統(tǒng)后恢復(fù)正常。AGC通訊故障如果處理不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致被拉停，現(xiàn)就現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維及預(yù)防措施進(jìn)行小結(jié)：1、針對(duì)系統(tǒng)服務(wù)器卡死、軟件退出問(wèn)題：（1）優(yōu)化服務(wù)器硬件配置，提高CPU、內(nèi)存、顯卡、硬盤(pán)等配置。（2）人工定期檢查CPU和顯卡散熱情況，保證散熱通風(fēng)環(huán)境良好。在調(diào)度不限電不考核的時(shí)候，定期對(duì)服務(wù)器清灰除塵、主要是內(nèi)存條。（3）日常AGC服務(wù)器使用，要減輕內(nèi)存負(fù)擔(dān)，關(guān)掉跟AGC無(wú)關(guān)的程序、軟件。嚴(yán)禁在AGC電腦上使用辦公軟件。（4）人工定期清除軟件內(nèi)存、緩存。在調(diào)度不限電、不考核的時(shí)候，適當(dāng)對(duì)軟件、系統(tǒng)進(jìn)行重啟。（5）AGC系統(tǒng)改造要增加聲光告警功能，方便監(jiān)盤(pán)人員第一時(shí)間得知系統(tǒng)運(yùn)行異常，進(jìn)行處理。2、針對(duì)AGC系統(tǒng)控制性能、調(diào)節(jié)策略缺陷問(wèn)題：（1）建議在條件允許、改造成本節(jié)約的情況下，聯(lián)系廠家對(duì)軟件程序進(jìn)行升級(jí)改造，改良AGC系統(tǒng)應(yīng)對(duì)調(diào)度下發(fā)指令頻率過(guò)快、調(diào)節(jié)幅度過(guò)大的策略優(yōu)化。（2）調(diào)節(jié)性能慢或超調(diào)等問(wèn)題，其中也跟逆變器通訊質(zhì)量好壞有直接關(guān)系，必須要排查逆變器通訊是否存在響應(yīng)慢、通訊中斷等現(xiàn)象，并及時(shí)進(jìn)行改造。3、針對(duì)逆變器、遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)等通訊異常問(wèn)題：（1）改造底層逆變器通訊結(jié)構(gòu)，優(yōu)化逆變器通訊管理機(jī)配置。保證逆變器通訊數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新頻率能滿足AGC系統(tǒng)調(diào)節(jié)要求（2）針對(duì)站內(nèi)通訊異常設(shè)備，及時(shí)上報(bào)運(yùn)維部進(jìn)行更換、整改。必須保證AGC系統(tǒng)能調(diào)控所有機(jī)組運(yùn)行。4、運(yùn)維手段：針對(duì)系統(tǒng)卡死導(dǎo)致AGC系統(tǒng)停止運(yùn)行，監(jiān)盤(pán)人員需第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)卡死，并及時(shí)匯報(bào)調(diào)度，說(shuō)明情況，盡量避免調(diào)度對(duì)電站做拉停、退網(wǎng)的處罰，并手動(dòng)去調(diào)節(jié)逆變器達(dá)到功率限制跟蹤的要求，從而避免了被調(diào)度考核、拉停退網(wǎng)的處罰。3.3五防系統(tǒng)通訊中斷3.3.1五防系統(tǒng)與監(jiān)控后臺(tái)通訊中斷，無(wú)法遙控操作處理辦法：遠(yuǎn)動(dòng)通訊屏至五防主機(jī)網(wǎng)線接口處是否松動(dòng)、網(wǎng)線損壞、水晶頭損壞（可使用ping命令來(lái)測(cè)試是否為該故障導(dǎo)致通訊中斷）。檢查接口處是否松動(dòng)，重新插拔；更換網(wǎng)線；重新制作水晶.結(jié)束語(yǔ)隨著節(jié)能減排步伐的加快，光伏電站的規(guī)模數(shù)量越來(lái)越多，保證光伏電站通訊正常關(guān)乎著電站現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維質(zhì)量，本文重點(diǎn)講解了光伏電站通訊故障解決辦法，對(duì)光伏電站運(yùn)維具有一定借鑒意義。5.注釋RS485總線：RS485總線有A、B兩根信號(hào)線，采用差分信號(hào)負(fù)邏輯，邏輯「0」以兩線間的電壓差為+(2~6)V表示;邏輯「1」以兩線間的電壓差為-

(2~6)

V表示。傳輸速率最高10Mbps，傳輸距離最遠(yuǎn)2km，總線最大支持節(jié)點(diǎn)數(shù)32個(gè)，特殊驅(qū)動(dòng)器可支持256個(gè)節(jié)點(diǎn)或更多。485通訊網(wǎng)絡(luò)接線必須采用菊花鏈即手拉手方式。AGC：（AutomaticGenerationControl），即自動(dòng)發(fā)電控