浅谈光伏电站典型通讯故障诊断及处理

王文昕、马红喜、马发发、陈国振、约麦尔江、吴国强

三峡能源新疆分公司 新疆吐鲁番 838000

摘 要

集中式光伏电站普遍占地面积较广，发生电气故障时人员巡视较为困难，为保证光伏组件安全稳定的运行，光伏电站电力监控系统在电站运维起了很大的作用，本文依托某20MW地面集中式光伏电站的站控层为剖析面，分析光伏电站站控层对下典型通讯故障，通过对光伏电站通讯故障存在的问题点进行深入的分析与研究，从物理以及网络两个方面研判，并根据实际情况采取可行性的解决方案解决相关的问题点。

关键词：通讯;光伏电站;故障

Abstract

Photovoltaic power stations are widely distributed, and it is difficult for personnel to patrol in case of electrical failure. In order to ensure the safe and stable operation of photovoltaic modules, the power monitoring system of photovoltaic power station plays a great role in the operation and maintenance of the power station. This paper analyzes the typical communication failure of the station control layer of photovoltaic power station based on the station control layer of a 20MW photovoltaic power station, Through in-depth analysis and Research on the problem points existing in the communication fault of photovoltaic power station, it is judged from two aspects of physics and network, and feasible solutions are taken to solve the relevant problem points according to the actual situation.

key words:communication ;Photovoltaic power station;fault

0引言

光伏发电具有显著的能源、环保、经济效益。近年来，国家大力支持太阳能发电，为达“碳达峰、碳中和”目标，我国光伏发电行业迅速发展，光伏电站装机容量和占比不断增加，势头迅不可挡。我们在扩大光伏装机容量的同时，也应该保证现有光伏电站的安全稳定运行。并网光伏系统中，在技术层面，为及时发现故障、快速处理 故障，防止事故扩大并减少电量的损失，保证光伏电站无故障运行，在管理层面，为提高劳动生产率达到“无人值班，少人值守”的局面，都需要健全稳定的通讯系统支持，因此光伏电站电力监控系统非常重要。

变电站通信体系IEC61850将变电站通信体系分为3层过程层、间隔层、站控层。过程层主要由汇流箱智能单元、逆 变 器 智 能 单元、箱式变压器测控装置等就地信息采集系统组成；间隔层主要由测控单元、计量单元、保护单元、故障录波等组成；站控层主要由GPS、综自后台监控、五防系统、远动、保信子站等组成。本文主要以站控层为主，分析对下通讯典型故障，以新疆维吾尔自治区某20MW集中式并网光伏电站为例，进行分析研究，与大家共同学习、参考及交流。

1概括

该20MW集中式并网光伏电站工程通过汇流箱 RS-485 接口采集光伏组件电压、电流、温度等信息，然后每一个汇流箱16支路，每个 1MW 方阵 16 台汇流箱 ，每个方阵1-8号汇流箱通过RS-485通讯线手牵手组成环网， 9-16号汇流箱通过RS-485通讯线手牵手组成环网，分别接入南瑞RCS-9794A装置COM板卡，逆变器A、B两台通过RS-485通讯线接入南瑞RCS-9794A装置COM板卡，该电站20箱变采用国电南自PSR660U系列综合测控装置箱变监控设备.基于工业以太网的分布式数据采集与控制系统，实现对箱式变电站内变压器和保护部分的自动监测和控制，箱变数据通过CPU系统以太网接口通过网线连接RCS-9794A装置CPU板卡NET2口。箱变、逆变、汇流箱的数据通过 modbus 协议传入通讯管理机NR9794A装置，通过协议转换变为 104 协议后将数据通过网口传输至NRPCS-9882C环网交换机。该电站有20个方阵，每个方阵通过光纤串联，5个方阵为一条线，共有4条线，一线和四线组成环网，二线和三线组网环网接入继保室站控层交换机，站控层交换机通过网口将数据传送综自监控后台。

2. 过程层通讯故障及解决方法

过程层通讯流程图

2.1汇流箱通讯中断

通讯故障的排查需要先根据综自监控后台判断通讯断点，对现场设备通讯故障进行分析，缩小排查范围，力争最快时间处理故障。

2.1.1通讯装置参数设置错误，主要包含站地址设置错误、站波特率设置错误、通讯模式设置错误。

处理办法：一般情况汇流箱通讯参数主要包含站地址、波特率及通讯协议，其中地址根据上位机定义进行设置，如1号汇流箱设置为01，依次类推;波特率根据汇流箱说明书选择设置，一般波特率为9600;通讯协议根据设备说明书进行设置，一般选择modbus通讯协议。

2.1.2通讯电缆接线错误，主要包括A、B、屏蔽层线接反、电缆虚接、通讯管理机内实际接线与通讯装置回路不对应。

处理办法：汇流箱RS-485通讯组网连接时，仅需将A、B、屏蔽层接至端子排对应端子即可（A、B接汇流箱智能监测模块，屏蔽层空悬或一端接地），且满足以下要求:通讯电缆必须用双绞屏蔽电缆，端子屏蔽层需剥离干净，以免通讯端子螺丝直接压接在屏蔽层，造成通讯线虚接。

2.1.3设备故障包括但不限于汇流箱智能监测装置、熔断器保险烧坏等。

处理办法：根据现场实际情况使用万用表进行测量判断，谨记停电验电确保无电后进行设备更换。

2.2逆变器通讯故障

综自后台通讯界面

2.2.1后台查看逆变器通讯中断，箱变通讯正常，现场查看逆变器停机，逆变器控制面板失电。

处理办法：故障范围缩小至逆变器本体，经现场检查，发现逆变器24V电源模块烧坏，导致控制面板掉电通讯中断。通过现场运维实践，还有一种可能逆变器直流侧断路器断开，会导致单台逆变器通讯中断。

2.2.2逆变器正常运行，后台显示通讯中断

处理办法：现场检查，先检查逆变器控制面板是否正常，查看IP是否冲突，检查485通讯线是否松动，测量逆变器至南瑞规约转换装置RS-485通讯口电压是否在2.0-6.0V范围内。当以上都正常时，查看485通讯线是否存在断开现象，可更换485通讯线后再次进行查看。

2.3箱变通讯中断

2.3.1后台显示逆变器通讯正常，箱变通讯中断

处理办法：先查看箱变测控装置是否正常运行，告警灯是否亮，查看测控装置至规约转换装置连接的对应网口灯是否正常闪烁，如果网口灯不亮，更换好的网线进行测试，更换后如果网口灯依旧不亮，则判断网口损坏，南瑞9794A装置CPU板卡由4个网口，更换网口插线即可。

2.3.2后台显示逆变器、箱变通讯中断

处理办法：如果逆变器、箱变通讯都中断，应将范围所致规约转换装置和交换机范围，基本判断为通讯柜电源空开跳闸导致通讯柜失电。

2.3.2

2. 站控层通讯故障及解决方法

3.1站控层网络风暴

图1.电站光纤环网示意图

图2.电站光纤环网实际图

光伏方阵的行为管理机通过光交换机从两个方向（南瑞RCS9882B23口和24口）接收发送信息的，保证了冗余原则。网络风暴造成的原因：光交换机不具备环网功能（或者交换机具备环网功能但未配置环网网络口），现场实际以环网模式运行，正常运行中无异常，若存在数据流较大时将导致不能抑制网络流量或者由于局域网的网络环回造成成环问题，导致网络风暴问题。

解决方法:通过增加RSTP管理功能来提高环网的自愈时间，详细解释现将图3和图4：

图3：环网交换机网口配置说明

图4:环网功能配置简介

1）针对此故障举一反三，针对所有南瑞PCS-9882系列交换机具备环网连接的网络结构进行全部核查交换机配置，配置对应功能。

2）结合目前网络现状，对该系列交换机其他配置进行全面核查，避免默认配置导致的其他故障。

3）针对运行时间较长，达到退役年限的核心交换机在进行网络安全监测装置加装期间对交换机进行适应性改造和退役更换。

3.2AGC拉停故障

3.2.148V通讯电源故障导致调度数据网设备全部掉电

处理办法：先给主要设备接插线板供电，再排查48V电源故障问题

3.2.2AGC系统软件卡死，导致实时有功上不去

解决办法：每天定时查看AGC数据库软件后台进程，定期清理无关数据；增加库表的容量控建及对离十数据的清库处理。

3.2.3站内AGC和现场逆变器通讯故障，逆变器不受控导致AGC拉停故障。

解决办法：先手动停机逆变器防止超发，再排查通讯故障。根据逆变器不受控数量分析故障点，全部逆变器不受控可能是站控层交换机故障。

3.2.4远动机故障导致AGC运行异常（调度指令一直为1MW，调度收到站端传来的实时功率值一直都是0）

解决办法：问题分析得出非调度侧问题，立即重启远动机、AGC服务器后依旧未解决故障，再经分析为远动机的配置丢失，重新配置和更新AGC系统后恢复正常。

AGC通讯故障如果处理不当会导致被拉停，现就现场运维及预防措施进行小结：1、针对系统服务器卡死、软件退出问题：

（1）优化服务器硬件配置，提高CPU、内存、显卡、硬盘等配置。

（2）人工定期检查CPU和显卡散热情况，保证散热通风环境良好。在调度不限电不考核的时候，定期对服务器清灰除尘、主要是内存条。

（3）日常AGC服务器使用，要减轻内存负担，关掉跟AGC无关的程序、软件。严禁在AGC电脑上使用办公软件。

（4）人工定期清除软件内存、缓存。在调度不限电、不考核的时候，适当对软件、系统进行重启。

（5）AGC系统改造要增加声光告警功能，方便监盘人员第一时间得知系统运行异常，进行处理。

2、针对AGC系统控制性能、调节策略缺陷问题：

（1）建议在条件允许、改造成本节约的情况下，联系厂家对软件程序进行升级改造，改良AGC系统应对调度下发指令频率过快、调节幅度过大的策略优化。

（2）调节性能慢或超调等问题，其中也跟逆变器通讯质量好坏有直接关系，必须要排查逆变器通讯是否存在响应慢、通讯中断等现象，并及时进行改造。

3、针对逆变器、远动机等通讯异常问题：

（1）改造底层逆变器通讯结构，优化逆变器通讯管理机配置。保证逆变器通讯数据实时刷新频率能满足AGC系统调节要求

（2）针对站内通讯异常设备，及时上报运维部进行更换、整改。必须保证AGC系统能调控所有机组运行。

4、运维手段：

针对系统卡死导致AGC系统停止运行，监盘人员需第一时间发现系统卡死，并及时汇报调度，说明情况，尽量避免调度对电站做拉停、退网的处罚，并手动去调节逆变器达到功率限制跟踪的要求，从而避免了被调度考核、拉停退网的处罚。

3.3五防系统通讯中断

3.3.1五防系统与监控后台通讯中断，无法遥控操作

处理办法：远动通讯屏至五防主机网线接口处是否松动、网线损坏、水晶头损坏（可使用ping命令来测试是否为该故障导致通讯中断）。检查接口处是否松动，重新插拔；更换网线；重新制作水晶.

2. 结束语

随着节能减排步伐的加快，光伏电站的规模数量越来越多，保证光伏电站通讯正常关乎着电站现场运维质量，本文重点讲解了光伏电站通讯故障解决办法，对光伏电站运维具有一定借鉴意义。

5.注释

RS485总线：RS485总线有A、B两根信号线，采用差分信号负逻辑，逻辑「0」以两线间的电压差为+(2~6)V表示;逻辑「1」以两线间的电压差为- (2~6) V表示。传输速率最高10Mbps，传输距离最远2km，总线最大支持节点数32个，特殊驱动器可支持256个节点或更多。485通讯网络接线必须采用菊花链即手拉手方式。

AGC：（Automatic Generation Control），即自动发电控制，电厂通过AGC调节机组的出力来控制电网系统的频率和联络线功率等。

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