## **一、項(xiàng)目背景**

某100MW大型光伏電站需按照電力調(diào)度要求，將站內(nèi)所有光伏逆變器的實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)接入省級**電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)**。站內(nèi)光伏逆變器均支持**Modbus RTU/TCP通信協(xié)議**，而省級調(diào)度主站系統(tǒng)采用電力行業(yè)國際標(biāo)準(zhǔn)**IEC 61850協(xié)議**進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。

**項(xiàng)目核心需求：**

1. **協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換**：將逆變器私有Modbus協(xié)議轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)IEC 61850協(xié)議。

2. **四遙功能實(shí)現(xiàn)**：滿足調(diào)度端的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)功能需求。

3. **模型規(guī)范化**：按照61850標(biāo)準(zhǔn)建立邏輯設(shè)備、邏輯節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)對象模型。

4. **實(shí)時可靠傳輸**：關(guān)鍵數(shù)據(jù)變化實(shí)時上報，通信鏈路高可靠。

5. **標(biāo)準(zhǔn)配置文件**：生成符合國內(nèi)電網(wǎng)要求的ICD配置文件，便于平臺快速集成。

## **二、解決方案**

采用上海仰科**VFBOX協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)**作為通信協(xié)議轉(zhuǎn)換核心設(shè)備。針對光伏電站的兩種典型組網(wǎng)方式，推薦兩款網(wǎng)關(guān)型號：

- **VB301-1200**（1網(wǎng)口+2串口）：適用于集中式逆變器通過RS485總線組網(wǎng)。

- **VB302-2400**（2網(wǎng)口+4串口）：適用于組串式逆變器通過交換機(jī)匯集后接入。

**網(wǎng)關(guān)核心功能：**

- **Modbus數(shù)據(jù)采集**：通過RS485或以太網(wǎng)采集多臺逆變器運(yùn)行數(shù)據(jù)。

- **61850模型構(gòu)建**：將采集數(shù)據(jù)映射為標(biāo)準(zhǔn)61850邏輯節(jié)點(diǎn)（LN）模型。

- **MMS服務(wù)提供**：作為61850服務(wù)器，為調(diào)度主站提供MMS（制造報文規(guī)范）服務(wù)。

- **ICD文件生成**：導(dǎo)出符合國內(nèi)電網(wǎng)要求的ICD配置文件，加速工程實(shí)施。

## **三、系統(tǒng)架構(gòu)與現(xiàn)場部署**

### **1.系統(tǒng)拓?fù)鋱D**

```

[光伏逆變器集群]

|

|--- (Modbus RTU) --- RS485總線 --- [VFBOX網(wǎng)關(guān) COM1/COM2]

| |

|--- (Modbus TCP) ---交換機(jī) --- [VFBOX網(wǎng)關(guān) Eth1] ---|

|

|--- (IEC 61850 MMS over TCP/IP) --- [電網(wǎng)調(diào)度平臺]

```

### **2.現(xiàn)場部署要點(diǎn)**

- **網(wǎng)關(guān)安裝**：部署于光伏箱變或通信柜內(nèi)，采用DIN35mm導(dǎo)軌安裝。

- **電源接入**：接入站內(nèi)DC 24V或AC/DC 220V電源，建議由UPS供電保障。

- **通信連接**：

- **串口逆變器**：通過RS485總線手拉手連接，A/A、B/B線序正確，終端電阻匹配。

- **網(wǎng)絡(luò)逆變器**：通過網(wǎng)線接入交換機(jī)，交換機(jī)再接入網(wǎng)關(guān)Eth1。

- **網(wǎng)絡(luò)配置**：網(wǎng)關(guān)Eth2接入電站調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，與調(diào)度平臺網(wǎng)絡(luò)可達(dá)。

## **四、VFBOX Studio詳細(xì)配置流程**

### **1.工程創(chuàng)建與Modbus采集配置**

1. **新建工程**：打開VFBOX Studio，選擇對應(yīng)網(wǎng)關(guān)型號（如VB302-2400）。

2. **添加逆變器設(shè)備**（**關(guān)鍵步驟**）：

-點(diǎn)擊"新建設(shè)備"，根據(jù)逆變器接口選擇`Modbus RTU`或`Modbus TCP`驅(qū)動。

- **設(shè)備名稱**：**必須**按照61850規(guī)范設(shè)置為`GGIO1`、`GGIO2`...等（后續(xù)添加的設(shè)備依次遞增）。

-配置通信參數(shù)：IP地址/串口參數(shù)、站號等與逆變器實(shí)際配置一致。

3. **添加光伏數(shù)據(jù)標(biāo)簽（嚴(yán)格按照61850命名規(guī)范）**：

**標(biāo)簽命名規(guī)則（必須遵守）：**

- **遙信（DI）**：逆變器狀態(tài)、告警等布爾量→ 標(biāo)簽名：`Ind1`、`Ind2`、`Ind3`...

- **遙測（AI）**：電壓、電流、功率等模擬量→ 標(biāo)簽名：`AnIn1`、`AnIn2`、`AnIn3`...

- **遙控（DO）**：遠(yuǎn)程啟停等控制命令→ 標(biāo)簽名：`SPCSO1`、`SPCSO2`、`SPCSO3`...

- **遙調(diào)（AO）**：功率因數(shù)設(shè)定等→ 標(biāo)簽名：`APC1`、`APC2`、`APC3`...

**光伏逆變器數(shù)據(jù)點(diǎn)映射表示例（單臺逆變器）**：

|光伏參數(shù) | Modbus地址 |數(shù)據(jù)類型 | VFBOX標(biāo)簽名 | 61850功能 |

|:---|:---|:---|:---|:---|

|運(yùn)行狀態(tài) | 00001 (線圈) | Boolean | `Ind1` |遙信（1=運(yùn)行，0=停機(jī)） |

|故障告警 | 00002 | Boolean | `Ind2` |遙信 |

|電網(wǎng)狀態(tài) | 00003 | Boolean | `Ind3` |遙信（1=并網(wǎng)，0=離網(wǎng)） |

|直流電壓 | 30001 (輸入寄存器) | Float | `AnIn1` |遙測 |

|直流電流 | 30003 | Float | `AnIn2` |遙測 |

|交流電壓 | 30007 | Float | `AnIn3` |遙測 |

|交流電流 | 30009 | Float | `AnIn4` |遙測 |

|有功功率 | 30013 | Float | `AnIn5` |遙測 |

|無功功率 | 30015 | Float | `AnIn6` |遙測 |

|功率因數(shù) | 30017 | Float | `AnIn7` |遙測 |

|日發(fā)電量 | 40001 (保持寄存器) | Float | `AnIn8` |遙測（累計值） |

|總發(fā)電量 | 40005 | Float | `AnIn9` |遙測（累計值） |

|遠(yuǎn)程啟停 |控制點(diǎn) | Boolean | `SPCSO1` |遙控 |

|有功設(shè)定 |控制點(diǎn) | Float | `APC1` |遙調(diào) |

4. **多臺逆變器配置**：重復(fù)步驟2-3，添加第二、第三臺逆變器。設(shè)備名稱依次為`GGIO2`、`GGIO3`...，標(biāo)簽名從`Ind1`、`AnIn1`重新開始編號（每臺設(shè)備獨(dú)立命名空間）。

5. **下載并驗(yàn)證采集**：點(diǎn)擊"下載"將工程下發(fā)至網(wǎng)關(guān)，點(diǎn)擊"查看數(shù)據(jù)"確認(rèn)所有逆變器數(shù)據(jù)采集正常。

### **2. IEC 61850服務(wù)配置**

1. **啟用61850服務(wù)**：

-進(jìn)入"服務(wù)" -> "IEC61850"。

- `啟用`：`Yes`

- `端口`：`102`（默認(rèn)）

- `啟用上報`：`Yes`，啟用自動上報功能。

- `上報觸發(fā)GI`：`Yes`（關(guān)鍵設(shè)置），數(shù)據(jù)變化立即上報，實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控。

- `上報周期間隔`：`10000`（毫秒，10秒周期上報作為心跳和全數(shù)據(jù)備份）。

- `控制模式`：`Direct`（直控模式，調(diào)度主站可直接下發(fā)控制命令）。

2. **關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置**：

- `IED名稱`：設(shè)為調(diào)度平臺分配的唯一站址標(biāo)識，如`PV_STATION_01`。

- `邏輯設(shè)備名稱`：填寫`GGIO1`（與第一臺逆變器設(shè)備名稱一致，注意：當(dāng)使用多邏輯設(shè)備方案時此處留空）。

- `上報實(shí)例數(shù)量`：根據(jù)調(diào)度主站數(shù)量設(shè)置（通常為1-2個）。

- `數(shù)據(jù)集內(nèi)容`：根據(jù)平臺要求選擇`DA`或`DO`。

- `SPS附加屬性`/`MV附加屬性`：設(shè)為`Yes`，確保導(dǎo)出的ICD文件包含完整信息。

3. **數(shù)據(jù)對象映射**：

-點(diǎn)擊"添加"，將采集的標(biāo)簽映射到對應(yīng)的61850數(shù)據(jù)對象：

- `SPS單點(diǎn)狀態(tài)`：選擇所有`Ind1`、`Ind2`...等遙信點(diǎn)。

- `MV測量`：選擇所有`AnIn1`、`AnIn2`...等遙測點(diǎn)。

- `SPC可控單點(diǎn)`：選擇`SPCSO1`等遙控點(diǎn)。

- `APC可控模擬設(shè)點(diǎn)`：選擇`APC1`等遙調(diào)點(diǎn)。

4. **多邏輯設(shè)備配置（大型電站推薦）**：

-當(dāng)接入逆變器數(shù)量多或數(shù)據(jù)點(diǎn)總量大時，采用多邏輯設(shè)備方案。

-在61850配置中，將`邏輯設(shè)備名稱`留空。

-在Modbus采集標(biāo)簽的`標(biāo)簽名稱`中使用復(fù)合格式：`DEV1_GGIO1_Ind1`

- `DEV1`：邏輯設(shè)備名稱（如逆變器區(qū)域1）

- `GGIO1`：邏輯節(jié)點(diǎn)名稱（對應(yīng)一臺逆變器）

- `Ind1`：數(shù)據(jù)點(diǎn)名稱

-系統(tǒng)會自動解析并創(chuàng)建多級61850模型。

5. **下載配置**：完成設(shè)置后，點(diǎn)擊"下載"使61850服務(wù)生效。

### **3.導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)ICD配置文件**

1. **安裝IEDScout工具**：在工程師站電腦上以管理員權(quán)限安裝IEDScout軟件（注意提前卸載可能沖突的Npcap/WinPcap驅(qū)動）。

2. **發(fā)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)IED**：

-打開IEDScout，選擇連接網(wǎng)關(guān)的物理網(wǎng)卡。

-手動設(shè)置IED名稱（與網(wǎng)關(guān)`IED名稱`配置一致）。

-點(diǎn)擊"Discover IED"，輸入網(wǎng)關(guān)IP地址，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)設(shè)備。

3. **導(dǎo)出ICD文件**：

-點(diǎn)擊菜單"Save SCL"。

- **關(guān)鍵選擇**：選擇"Edition 1 (Schema V1.4)"（國內(nèi)電網(wǎng)平臺如南瑞、南自、四方等多采用此版本）。

-保存為`.icd`文件，文件命名建議包含電站名稱和日期，如`PV_Plant_X_20231027.icd`。

## **五、電網(wǎng)調(diào)度平臺對接與聯(lián)調(diào)**

1. **平臺側(cè)建模與導(dǎo)入**：

-將ICD文件提交給調(diào)度平臺維護(hù)人員。

-平臺側(cè)將ICD文件導(dǎo)入系統(tǒng)，自動創(chuàng)建IED、邏輯設(shè)備、邏輯節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)對象模型。

-核對數(shù)據(jù)點(diǎn)描述、量綱、系數(shù)、報警限值等參數(shù)，補(bǔ)充中文注釋。

2. **通信建立**：

-調(diào)度主站作為61850客戶端，配置連接網(wǎng)關(guān)的IP地址和端口（`102`）。

-建立TCP連接后，發(fā)起關(guān)聯(lián)（Associate）建立應(yīng)用連接。

-網(wǎng)關(guān)主動上送總召（GI）數(shù)據(jù)，主站接收并核對數(shù)據(jù)完整性。

3. **全功能測試**：

- **遙測遙信測試**：在逆變器本地調(diào)整輸出功率，觀察調(diào)度主站畫面數(shù)據(jù)刷新延遲（應(yīng)小于3秒）。

- **遙控測試**：從調(diào)度主站下發(fā)"遠(yuǎn)程停機(jī)"命令，驗(yàn)證逆變器是否正確執(zhí)行。

- **遙調(diào)測試**：從調(diào)度主站下發(fā)"0.9功率因數(shù)運(yùn)行"指令，驗(yàn)證逆變器是否響應(yīng)。

- **實(shí)時性測試**：模擬電網(wǎng)故障（如電壓跌落），檢查告警信號是否秒級上送。

- **雪崩測試**：同時操作多臺逆變器，驗(yàn)證網(wǎng)關(guān)處理能力與數(shù)據(jù)不丟失。

## **六、項(xiàng)目成效與價值**

- **標(biāo)準(zhǔn)化接入**：解決光伏設(shè)備協(xié)議多樣性與電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一性矛盾，實(shí)現(xiàn)"即插即用"式接入。

- **提升調(diào)度能力**：為調(diào)度中心提供實(shí)時、準(zhǔn)確的電站運(yùn)行數(shù)據(jù)，支持AGC/AVC等高級應(yīng)用。

- **降低工程成本**：ICD配置文件標(biāo)準(zhǔn)化，減少平臺側(cè)建模工作量，縮短并網(wǎng)調(diào)試周期。

- **增強(qiáng)運(yùn)維能力**：通過遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷，減少現(xiàn)場巡檢，實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)。

- **符合規(guī)范要求**：完全滿足國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)關(guān)于新能源場站通信接入的技術(shù)規(guī)范。

## **七、注意事項(xiàng)**

1. **標(biāo)簽命名紀(jì)律**：必須嚴(yán)格遵守`Ind*`、`AnIn*`、`SPCSO*`、`APC*`命名規(guī)則，否則主站無法識別。

2. **ICD版本確認(rèn)**：提前與調(diào)度平臺確認(rèn)支持的SCL Schema版本（V1.4或V1.6），導(dǎo)出對應(yīng)版本。

3. **網(wǎng)絡(luò)安全性**：

-在網(wǎng)關(guān)與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)之間部署縱向加密裝置或防火墻。

-僅開放102端口，并設(shè)置IP白名單訪問控制。

4. **時鐘同步**：配置網(wǎng)關(guān)作為NTP客戶端，與電站時鐘同步裝置或調(diào)度主站時間服務(wù)器同步，確保SOE時標(biāo)準(zhǔn)確。

5. **數(shù)據(jù)品質(zhì)處理**：在VFBOX中設(shè)置關(guān)鍵數(shù)據(jù)的"失敗值"，當(dāng)通信中斷時上報特定品質(zhì)，避免誤判。

## **八、技術(shù)支持**

- **詳細(xì)配置指南**：《采集modbus設(shè)備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)61850使用說明2.3》

- **網(wǎng)關(guān)通用手冊**：《VFBOX網(wǎng)關(guān)采集和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)使用說明》

- **標(biāo)準(zhǔn)參考**：IEC 61850-7-2（ACSI）、61850-7-3（CDC）、61850-7-4（兼容邏輯節(jié)點(diǎn)）

- **現(xiàn)場服務(wù)**：仰科提供遠(yuǎn)程配置支持與現(xiàn)場調(diào)試服務(wù)

**通過本方案實(shí)施，光伏電站成功構(gòu)建了符合電力行業(yè)最高標(biāo)準(zhǔn)的通信接入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了逆變器群的標(biāo)準(zhǔn)化、智能化監(jiān)控，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和可再生能源的高效消納提供了可靠的技術(shù)保障。**

審核編輯 黃宇