1、引言
“现场无需布置通信线缆，施工成本低，可实现站内移动运维…”4G无线通讯应用于光伏电站中，似乎有很多不可替代的优点。然而，理想很丰满，现实却很骨感。光伏电站数据量大、监测节点多且相对分散、场内存在各种高压信号的干扰，诸多方面的原因给4G无线监控系统运行稳定性与可靠性带来了巨大的挑战，特别是调度可靠性。笔者对某西北光伏电站实地考察后发现：该100MW电站并网运行一年后，系统一个月仍然上报了60387条告警记录，其中30%以上为通讯故障，无独有偶，笔者近日在内蒙某光伏电站考察时同样发现了类似的现象。如果再考虑初始投资成本高、后期需要专业运维等不利因素，4G无线通讯，似乎又成了光伏电站应用中的一个噱头。
到底4G无线通讯监控方案优劣如何呢？笔者接下来以专业技术的角度带您揭开其庐山真面目吧！
2、光伏电站监控系统架构
光伏系统有线通讯方案与4G无线通讯方案系统拓扑如图1所示。
有线方案中，每个发电单元内部以光纤形式输出并组成环网，通过核心交换机将数据上传到监控中心，而4G无线通讯方案中电站内需要建一座无线基站，每个光伏单元通过无线与基站进行通信，基站内核心网设备再将无线信号转成有线信号上传至监控中心。
3、可靠性分析
●4G无线传输速率低，易受山丘等障碍物影响
光纤通讯容量大，传输速率可达10000Mbps，而4G无线方案可采用的通讯信道带宽最大仅为10MHz，理论通讯速率仅为40Mbps，因此，4G无线通讯的传输速度比有线通讯低很多。且无线网络易受建筑物、树木和其它障碍物等结构影响，阻碍电磁波的传输，不是所有的角落都能覆盖得到，比如山丘，只有通过自动降速以实现无线的无缝连接效果，保证接通，那就需损失传输速率！对于大型电站，占地面积比较大，最远端方阵的数传终端距离基站很远，信号传输过程中很容易丢失，造成通讯故障。因此，在大型荒漠电站或山丘电站中，为防止信号被遮挡影响通讯等原因，现场将无线接收基站安装在采集方阵中央，然后通过较长距离的光纤引至集控室，如图2所示。
图2 无线接收基站置于方阵中，信号通过光纤传输到集控室
●4G无线方案抗电磁干扰能力差，易受光伏电站内高压电线等影响
光纤通讯的传输信号是光而不是电，在传输信号时不仅损耗小，而且不会受到厂区内高压电线等产生的强电磁场干扰。同时光纤环网能在网络出现意外故障情况下自动恢复业务，网络生存能力强，自愈合时间小于20ms，通讯链路稳定可靠。而无线系统抗电磁干扰能力差，很容易产生邻频干扰和互调干扰。据中国移动在广州某地区做的无线测试，由于天线互调干扰，导致小区上行吞吐量损失37%~47%，吞吐量的下降将会导致重要数据上报不及时，严重情况下造成通讯链路中断。同时，站内无线信号不仅仅是干扰的“受害者”，也可能成为“污染源”，对电站周围其他无线信号产生干扰，甚至会对航空产生影响。
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