新能源場站IEC104規(guī)約轉(zhuǎn)換器五大主流方案橫評:四方CSC、南瑞PCS-2220、國電南自PS、ABB REF615、西門子SCALANCE
新能源場站(光伏、風(fēng)電、儲能)要接入省級/網(wǎng)級電力調(diào)度系統(tǒng),“IEC104 規(guī)約轉(zhuǎn)換”幾乎是繞不開的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文從協(xié)議轉(zhuǎn)換能力、調(diào)度接入經(jīng)驗(yàn)、新能源適配度、運(yùn)維成本四個維度,對五大主流方案進(jìn)行橫向評測,幫助 EPC、設(shè)計院、集成商快速鎖定最適合自己的方案。
一、新能源場站為什么離不開 IEC104 規(guī)約轉(zhuǎn)換器
在新型電力系統(tǒng)建設(shè)背景下,“四可”(可觀、可測、可控、可調(diào))已成為分布式光伏并網(wǎng)硬性要求,AGC/AVC 群調(diào)群控、一次調(diào)頻等調(diào)度業(yè)務(wù)也對數(shù)據(jù)通道提出了更高要求。但場站端設(shè)備和調(diào)度主站之間長期存在”協(xié)議鴻溝”:
- 場站底層設(shè)備:逆變器、匯流箱、BMS、PCS、箱變測控、智能電表等大多使用 Modbus RTU/TCP、DL/T645、各廠商私有協(xié)議;
- 電網(wǎng)調(diào)度主站:普遍要求 IEC 60870-5-104(即 IEC104)作為標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)動規(guī)約,部分新一代調(diào)度還要求 IEC 61850;
- 中間橋梁:規(guī)約轉(zhuǎn)換器(Protocol Gateway)承擔(dān)”雙向翻譯”角色,把場站數(shù)據(jù)按 IOA 信息對象地址映射后上送調(diào)度,并把調(diào)度指令(遙控/遙調(diào))下發(fā)到場站設(shè)備。
典型應(yīng)用場景包括:
- 分布式光伏”四可”改造(10kV/380V)
- 集中式光伏/風(fēng)電場接入省調(diào)
- 獨(dú)立/共享儲能電站調(diào)度數(shù)據(jù)上傳
- 110kV/35kV 升壓站綜自系統(tǒng)接入調(diào)度
- 工商業(yè)儲能 EMS 與電網(wǎng)協(xié)同
二、五大主流方案深度對比
1. 四方繼保 CSC 系列(CSC-861 / CSC-1321 / CSD-1321)
定位:110kV~750kV 變電站自動化與新能源場站通信管理主控單元,新能源場站側(cè)傳統(tǒng)強(qiáng)項(xiàng)方案。
核心規(guī)格(公開資料匯總):
- 嵌入式高性能處理器(ARM/PowerPC),嵌入式 Linux 實(shí)時 OS
- 下行接口:多路 10/100/1000M 以太網(wǎng)(可選光電)+ 多路 RS-232/RS-485/RS-422,部分型號支持 PROFIBUS-DP、LonWorks、CAN
- 上行協(xié)議:IEC 61850(MMS/GOOSE)、IEC 60870-5-101/102/103/104、Modbus RTU/TCP、DNP3.0、CDT、DL/T 645
- 機(jī)械尺寸:約 157mm×40mm×181mm(4U 插箱結(jié)構(gòu))
- 工作溫度:-25℃ ~ +55℃(部分可達(dá) -25℃ ~ +70℃)
- 電源:DC 110V/220V 或 AC/DC 220V
- 子型號:CSC-861C / CSC-861D / CSC-861F,覆蓋分布式自動化主控、測控集成、保護(hù)測控
優(yōu)勢:
- 在國網(wǎng)/南網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)知名度高,調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)對接經(jīng)驗(yàn)豐富
- 子型號 CSC-1321、CSD-1321 進(jìn)一步覆蓋純站級通信裝置和網(wǎng)關(guān)(Gateway)形態(tài)
- CSD-1321 單網(wǎng)模塊支持 20 萬數(shù)據(jù)點(diǎn),模塊化設(shè)計,支持雙電源冗余和熱插拔
- IEC 61850 與 IEC 104 長期支持穩(wěn)定
注意點(diǎn):
- 主控單元價格偏高(4U 插箱結(jié)構(gòu)成本),對小型分布式光伏項(xiàng)目性價比一般
- 新能源場站”非電力主業(yè)”對接經(jīng)驗(yàn),主要服務(wù)傳統(tǒng)變電站
- 部分新能源協(xié)議(儲能 BMS 內(nèi)部規(guī)約、華為/陽光私有協(xié)議)需現(xiàn)場開發(fā)適配
2. 南瑞繼保 PCS-2220 / PCS-9700 / PCS-992 系列
定位:廠站通信網(wǎng)關(guān)與規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置,南瑞系在國家電網(wǎng)調(diào)度體系內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)配置之一。
核心規(guī)格(公開資料匯總):
- PCS-2220 系列:規(guī)約轉(zhuǎn)換器,可實(shí)現(xiàn) IEC 60870-5-104 等多種通信規(guī)約之間的轉(zhuǎn)換
- PCS-9700 系列:通信網(wǎng)關(guān)裝置,模塊化插箱結(jié)構(gòu)
- PCS-9785 通信網(wǎng)關(guān):用于智能變電站多業(yè)務(wù)匯聚
- PCS-992 系列:廠站通信網(wǎng)關(guān),對接遠(yuǎn)動主站
- PRC 系列:通用通信網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品
- 典型應(yīng)用:廠站端與調(diào)度主站之間的協(xié)議適配、智能變電站站控層通信
優(yōu)勢:
- 國網(wǎng)體系內(nèi)認(rèn)可度最高,與南瑞主站/OPEN3000 系統(tǒng)兼容性最好
- 協(xié)議庫覆蓋完整,對國網(wǎng)統(tǒng)推 IEC 104 信息表支持扎實(shí)
- 在大型升壓站、新能源匯集站中應(yīng)用廣泛
注意點(diǎn):
- 采購周期長、對接門檻高,小型分布式項(xiàng)目獲取技術(shù)支持相對慢
- 設(shè)備本身偏向”站控層”使用,對工商業(yè)儲能、新能源場站邊緣側(cè)場景適配有限
- 與南瑞主站以外的第三方主站對接需要額外配置
3. 國電南自 NSC-806 / NSA-3000 / PS 系列
定位:變電站綜合自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)關(guān)與遠(yuǎn)動裝置,主流國產(chǎn)電力二次方案之一。
核心規(guī)格(公開資料匯總):
- NSC-806 系列通信網(wǎng)關(guān):支持 IEC 60870-5-104 主/從站、IEC 60870-5-103 主站、Modbus 主/從站等多種協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換,主要應(yīng)用于變電站綜合自動化系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)不同廠商設(shè)備間的互聯(lián)互通
- NSA-3000 遠(yuǎn)動裝置:支持 IEC 104、IEC 101、Modbus、CDT、DISA 等多種規(guī)約,可作為規(guī)約轉(zhuǎn)換器使用
- PS 系列覆蓋保護(hù)、自動化、規(guī)約轉(zhuǎn)換等多產(chǎn)品線
優(yōu)勢:
- 國電南自產(chǎn)品在華東、華中、西北電力系統(tǒng)應(yīng)用廣泛
- NSC-806 多協(xié)議覆蓋 IEC104/103/Modbus 主流規(guī)約
- 作為遠(yuǎn)動裝置使用時,可同時承擔(dān)規(guī)約轉(zhuǎn)換+數(shù)據(jù)采集+調(diào)度上送三重職能
- 與南自綜自系統(tǒng)集成度高
注意點(diǎn):
- “PS 規(guī)約轉(zhuǎn)換器”在公開產(chǎn)品體系中通常以 NSC-806、NSA-3000 等子型號出現(xiàn),并非獨(dú)立 SKU
- 在工商業(yè)儲能、戶用光伏等小型場景中滲透率較低
- 部分省網(wǎng)(南網(wǎng))項(xiàng)目對國電南自支持存在差異
4. ABB REF615(Relion? 615 系列饋線保護(hù)測控裝置)
定位:中壓饋線保護(hù) + IEC 61850 數(shù)字化站核心 IED,需配合 ABB COM600 或第三方網(wǎng)關(guān)才能完成 IEC 104 接入。
核心規(guī)格(公開資料匯總):
- Relion? 615 系列專用饋線保護(hù)測控裝置(IED),用于電力公用事業(yè)變電站和工業(yè)電力系統(tǒng)
- 原生支持協(xié)議:IEC 61850(Edition 1 & 2,含 GOOSE、HSR、PRP、9-2 LE)、Modbus、DNP3(Serial/TCP)、IEC 60870-5-103
- IEC 60870-5-104 不原生支持(這是關(guān)鍵限制)
- 主要保護(hù)功能:三相過流保護(hù)、方向過流、接地故障保護(hù)、電壓/頻率保護(hù)、斷路器失靈、電弧光保護(hù)(可選)、自動重合閘、故障錄波
- 事件記錄 1000+ 事件
- 可編程邏輯(PL)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖、備自投等
優(yōu)勢:
- 饋線保護(hù)功能完整,IEC 61850 一致性認(rèn)證齊全
- 在外資項(xiàng)目、工業(yè)配電、風(fēng)光儲饋線保護(hù)場景認(rèn)可度高
- 與 ABB COM600 網(wǎng)關(guān)組合可實(shí)現(xiàn) IEC 61850 ? IEC 104 轉(zhuǎn)換
注意點(diǎn):
- 本身不支持 IEC 104——若需 IEC 104 上送調(diào)度,必須配置 ABB COM600 或第三方規(guī)約轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)(如領(lǐng)祺 61850 規(guī)約轉(zhuǎn)換器)
- 整體方案成本高(IED + COM600 + 配置工具鏈),適合中高端項(xiàng)目
- 在國內(nèi)”四可”改造、分布式光伏高密度項(xiàng)目中性價比一般
- 現(xiàn)場配置和點(diǎn)表映射需要 ABB PCM600 工具,學(xué)習(xí)曲線較陡
5. 西門子 SCALANCE 系列
定位:工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)/路由器/安全設(shè)備,西門子工業(yè)通信產(chǎn)品線主力,并非原生 IEC 104 協(xié)議網(wǎng)關(guān)。
核心規(guī)格(公開資料匯總):
- 主流型號:SCALANCE XC-200EEC、SCALANCE X-200 系列(10/100/1000 Mbps 管理型工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī))
- 網(wǎng)關(guān)類:IE/PB LINK(PROFIBUS 轉(zhuǎn) PROFINET)、PN/PN 耦合器、PN/CAN LINK、PN/BACnet LINK 等
- IEC 104 協(xié)議不直接作為 SCALANCE 系列功能,通常需配合:
- SIMATIC S7-1500/S7-400 PLC + CP 1243-1/CP 1543-1/CP 443-1 通信處理器
- SICAM 系列產(chǎn)品(如 SICAM A8000、SICAM PAS)——西門子專門用于電力自動化和 IEC 104 通信
注意點(diǎn):
- SCALANCE 本體不是 IEC 104 協(xié)議網(wǎng)關(guān),需配合 SICAM 或第三方網(wǎng)關(guān)才能接入國內(nèi)調(diào)度系統(tǒng)
- 整套方案成本遠(yuǎn)高于國產(chǎn)規(guī)約轉(zhuǎn)換器
- 適合西門子 PLC 體系集成度高的工業(yè)場景,在純新能源場站 IEC 104 接入場景中并非首選
三、綜合參數(shù)對比表
| 維度 | 四方 CSC-861/1321 | 南瑞 PCS-2220 | 國電南自 NSC-806 | ABB REF615 | 西門子 SCALANCE |
|---|---|---|---|---|---|
| IEC 104 原生支持 | ? 原生支持 | ? 原生支持 | ? 原生支持 | ? 需配 COM600 | ? 需配 SICAM |
| IEC 61850 支持 | ? MMS/GOOSE | ? | ? | ? Edition 1&2 | ? 需配 PLC/SICAM |
| Modbus 轉(zhuǎn)換 | ? RTU/TCP | ? | ? | ? | 有限 |
| 設(shè)備形態(tài) | 4U 插箱主控/網(wǎng)關(guān) | 模塊化插箱/網(wǎng)關(guān) | 通信網(wǎng)關(guān)/遠(yuǎn)動 | IED(保護(hù)測控) | 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī) |
| 點(diǎn)容量 | 萬級~20 萬點(diǎn)(CSD-1321) | 萬級 | 千級~萬級 | 取決于配置 | N/A |
| 新能源適配 | ★★★★ | ★★★★ | ★★★ | ★★(外資場景) | ★(需配 SICAM) |
| 價格區(qū)間 | 中高 | 中高 | 中 | 高 | 高 |
| 國網(wǎng)調(diào)度對接經(jīng)驗(yàn) | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★ | ★★ | ★ |
| 南網(wǎng)調(diào)度對接經(jīng)驗(yàn) | ★★★★ | ★★★★ | ★★★ | ★★ | ★ |
四、領(lǐng)祺方案:61850 規(guī)約轉(zhuǎn)換器(專為老舊設(shè)備 IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計)
針對新能源場站”協(xié)議異構(gòu) → IEC 61850/IEC 104 → 調(diào)度主站”的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換場景,領(lǐng)祺科技提供 61850 規(guī)約轉(zhuǎn)換器:
核心特性:
- 零編程配置:圖形化點(diǎn)表映射,開箱即用,大幅壓縮調(diào)試工期
- 400+ 規(guī)約庫:覆蓋 Modbus、DL/T 645、IEC101/103/104、IEC 61850 等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,同時支持私有協(xié)議定制
- 雙向轉(zhuǎn)換:Modbus → 61850 / DLT645 → 61850 / 61850 → Modbus / IEC 104 → 61850
- 典型場景:老舊設(shè)備改造、配電自動化、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、新能源場站 IEC 61850 一致性接入
- 與領(lǐng)祺通信管理機(jī)(PBox6217A/PBox6218A/PBox6219A)無縫協(xié)同:規(guī)約轉(zhuǎn)換器作為前置網(wǎng)關(guān),把異構(gòu)協(xié)議統(tǒng)一到 IEC 61850 后,再由通信管理機(jī)上送調(diào)度
適用場景:
- 分布式光伏”四可”改造中,老逆變器、老 BMS 的 IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)化
- 儲能電站 BMS/PCS 多品牌接入,統(tǒng)一上送 EMS 或調(diào)度
- 配電網(wǎng)自動化 DTU/FTU 升級 IEC 61850
五、選型建議
1. 110kV 及以上升壓站、大型新能源匯集站
- 優(yōu)先四方 CSC-861/CSD-1321、南瑞 PCS-2220/PCS-992、國電南自 NSC-806——主站對接經(jīng)驗(yàn)豐富,調(diào)度認(rèn)可度最高
2. 中壓 35kV/10kV 光伏/風(fēng)電場站
- 推薦四方 CSC-861 系列(中小項(xiàng)目)或領(lǐng)祺 PBox6218A + 61850 規(guī)約轉(zhuǎn)換器(國產(chǎn)化替代、協(xié)議庫完整)
3. 分布式光伏”四可”改造(10kV/380V)
- 推薦領(lǐng)祺 PBox6218A(全國通用)/ PBox6218Ee(浙江)/ PBox6218Es(江蘇)/ PBox6218Ei(國網(wǎng))/ PBox6218Et(南網(wǎng))+ 61850 規(guī)約轉(zhuǎn)換器
- 與傳統(tǒng)四方/南瑞/南自規(guī)約轉(zhuǎn)換器相比,集成度更高、配置更輕
4. 外資項(xiàng)目或工業(yè)配電(ABB/西門子生態(tài))
- 保護(hù)核心選 ABB REF615(IEC 61850 完整性最佳)+ ABB COM600 網(wǎng)關(guān)完成 IEC 104 轉(zhuǎn)換
- 或西門子 SCALANCE + SICAM A8000/PAS 組合
5. 老舊設(shè)備 IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)化改造
- 首選領(lǐng)祺 61850 規(guī)約轉(zhuǎn)換器(零編程配置、400+ 規(guī)約庫),降低調(diào)試成本
六、FAQ
Q1:IEC104 規(guī)約轉(zhuǎn)換器與 IEC 61850 轉(zhuǎn)換器有什么區(qū)別?
A:IEC104 規(guī)約轉(zhuǎn)換器面向調(diào)度主站接入(遠(yuǎn)動規(guī)約);IEC 61850 轉(zhuǎn)換器面向站內(nèi)數(shù)字化(IED 通信規(guī)約)。領(lǐng)祺 61850 規(guī)約轉(zhuǎn)換器支持雙向轉(zhuǎn)換,可根據(jù)調(diào)度需求靈活適配。
Q2:ABB REF615 能否直接接入國內(nèi)調(diào)度系統(tǒng)?
A:不能。REF615 原生支持 IEC 61850、Modbus、DNP3、IEC 103,但不支持 IEC 104。需配置 ABB COM600 網(wǎng)關(guān)或第三方 IEC 61850→IEC 104 轉(zhuǎn)換器(如領(lǐng)祺 61850 規(guī)約轉(zhuǎn)換器)。
Q3:四方 CSC-861 與 CSC-1321/CSD-1321 在 IEC 104 轉(zhuǎn)換場景下如何選型?
A:CSC-861 是分布式自動化主控單元(兼具通信管理+保護(hù)測控),適合需要綜自功能的升壓站;CSC-1321 是純站級通信裝置;CSD-1321 是模塊化網(wǎng)關(guān),單網(wǎng)模塊支持 20 萬數(shù)據(jù)點(diǎn),適合高密度數(shù)據(jù)點(diǎn)場景。
Q4:新能源場站 IEC 104 規(guī)約轉(zhuǎn)換的核心技術(shù)指標(biāo)有哪些?
A:① 協(xié)議覆蓋(IEC 104 + IEC 103 + Modbus + DL/T 645 等);② 點(diǎn)容量(小型 512 點(diǎn),大型 20 萬點(diǎn));③ 實(shí)時性(AGC 指令響應(yīng) <300ms);④ 對時精度(GPS/NTP,<1ms);⑤ 工業(yè)級可靠性(-40℃~+85℃、EMC 4 級、雙電源冗余)。
Q5:為什么領(lǐng)祺 61850 規(guī)約轉(zhuǎn)換器更適合老舊設(shè)備改造?
A:① 零編程配置,圖形化點(diǎn)表映射;② 400+ 規(guī)約庫覆蓋主流逆變器、BMS、PCS;③ 雙向轉(zhuǎn)換靈活(Modbus?61850、DLT645?61850、61850→Modbus);④ 與領(lǐng)祺通信管理機(jī)無縫協(xié)同,整體調(diào)試成本低。