通信技术在智能电网中的应用

通信技术在智能电网中的应用

广东电网公司肇庆供电局周亚光摘要：随着通信技术、计算机信息技术的发展和电力生产调度自动化水平的提高。建设强大的智能电网已成为必然的发展趋势。智能电网就是以稳定的电网框架为基础，以通信网络和计算机信息网络为平台，对电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度等方面进行智能控制，实现电力、信息、业务的高度融合。在智能化电网的建设过程中，通信技术在其中起着至关重要的作用，本文将详细介绍通信技术在智能电网建设过程中的应用。

关键词：智能控制、数据采集、数据传输、通信协议、综合数据网、工业以太网设备

一、智能电网的产生背景；

1、电网规划与建设面临着严峻的用电高峰和电网建设费用的压力，同时规划和建设的合理性的合理性也面临考验。

2、电网的运行方面，用户对供电可靠性的要求越来越高、同时运行单位对电网设备的运行状况需要有更多的了解。

3、资产维护：设备的当前健康状态、设备维修和更换的最佳时机、设备的维修质量电力作业的费用需要得到合理的安排

4、电力营销：需求侧管理服务水平、电费回收率、窃电损失需要及时的掌握。

建设智能电网可应对上述的挑战：

A、通过收集电网各种数据，指导电网和设备的投资，使得设备在逼近设备容量或实际能力的情况下运行，充分挖掘设备的潜力。

B、通过电网的实时重构和优化运行方式，使得设备在其实际容量范围内运行，延长设备使用寿命。

C、充分利用实时信息，缩短停电时间。

D、加强需求侧管理，提高效益。

E、为合理的电网投资提供决策支撑。

在传统电网的基础上，智能电网进一步扩展了自动化的监视范围，增加了信息的收集和整合以及对业务的分析和优化，实现了电网的智能化。可帮助电网企业提高管理水平、工作效率、电网的可靠性和服务水平。

智能电网分五个层面：1、电网数据采集2、数据传输3、信息集成4、分析优化5、信息的展现

（1）、电网数据的实时采集

实时数据是智能化电网的重要支撑，包括以下三方面的数据，A电网运行数据，B 设备状态数据C客户计量数据

目前，因为电网公司的数据采集主要关注电网的运行数据上，对另两方面的欠缺，只有增加了这两方面的数据采集，才能使整个电网可视化，为走向智能化作准备。

（2）、数据传输

基于开放标准的数字通信网络保证客户计量和设备状态数据以及电网运行数据的可靠传输。

（3）、在信息集成、分析优化、住处展现三方面，主要集中了计算机信息网络技术的应用。

通过采集和通信网络传送上来的数据为电网的规划设计、运行和资产的优化提供决策支持

1、电网设计优化

A、通过对用户负荷模式的分析，能够很清楚的确定需要改造的、可能存在过负荷的

线路。

B、利用设备生命周期分析的结果，可以对电网检修计划进行优化。

C、通过对每个用户负荷模式详细信息的掌握，提高三相负荷平衡，减少网络损耗。

2、电网运行分析

A、故障定位，网络重构，隔离故障，快速恢复供电

B、故障信息的离线分析，指导抢修人员迅速定位故障

C、避免为了通过更大的故障电流而对开关设备的更换

E、实时潮流分布，避免过负荷线路的出现，从而避免或延迟对线路的改造

3、电网资产分析

A、通过对设备历史运行记录的分析，可以预测设备的预期剩余使用寿命。

B、利用实时监视数据和离线数据，掌握设备健康水平，提高对设备寿命的预测水平。

C、在设备发生故障前，提前检测到设备可能存在的缺陷（比如，变压器中的油色谱

分析）。

二、智能电网中的的通信需求

从前的通信网络主要表现为区域性的网络，且带宽不足不具备对整个电网的实时数据的监控能力。现代的电网对通信网络的要求逐渐提高，具体表现如下：

1、对SCADA系统的数据传送效率要求提高。

2、监测和计量的表计自动化。

3、对数据通信的带宽要求更高。

4、要求有开放的通信规约。

5、要求有可扩展的监测。

目前通信网络的现状：

1、随着光纤通信技术的发展，光缆的敷设范围逐渐延伸。

2、随着计算机技术的发展，数据的处理能力越来越高。

3、Internet网络的普及以及ICP/IP网络协议的广泛应用，使得不同地点的信息的查询越

来越方便。

下面介绍以下基于IP的网络架构信息传送的优点：

1、多点到多点的网络拓扑使事件的发布和数据的订阅更灵活

2、将网络更灵活、响应更快

3、减少定制代码和专有系统的限制

4、电力公司可以更有效的监测网络，同时减少运营成本

5、规约中立允许任何格式的数据发送到网上

6、安全协议和监测能力

7、设备及应用无关

8、开放标准保护投资

三、通信设备在智能电网中的应用

建立智能电网首先要从配网的自动化入手，在主网中可以现有的SDH网络和综合数据网络为依托做数据的接入。而配网的自动化仍为空白。下面详细介绍以下配网的自动化中的通信设备应用。

骨干层：

采用工业级冗余环网交换机构成冗余光纤环形网络结构，环形网络设备采用工业以太网产品，用光纤链路连成环状拓扑结构，此结构充分利用了工业冗余环网结构的优点，当通信链路发生故障时其网络传输的恢复时间被控制在`50毫秒以内，而如果用普通民用以太网交换机构造链路冗余网络，其恢复时间长达`30秒以上，显然无法满足数据传输的不间断需

求，这也是工业以太网交换机与民用以太网交换机相所具有的一个明显优势。另外，此环形拓扑结构便于工程扩充和维护，安全性能高。采用网络监控软件对网络控制器进行网络实时监控，同时和电网测控系统进行有机协调，保证互不影响。

接入层：

测控点数据量较多且距离光纤网络较近的区域，推荐采用数字工业级配电载波设备构成树型或链型网络结构，环形网络设备采用工业以太网交换机产品，此结构充分利用了载波通信系统的优点，使用现有电缆资源作为通信介质，地埋电缆和架空电缆均适用选择不同的耦合设备即可，载波通信通道建立时间小于`300毫秒，针对电缆干扰的情况有四个频点可供通信设备选用，设备端接受灵敏度可达-70dB，并可在无中继情况传输5公里，载波设备有多种通信接口可供选择如RS232、RJ45，方便级联进上层网络。

采用上述载波设备，由于各地配网的特殊性，需要做实地测试方可采用。

在光纤铺设不便且载波传输距离受限的区域，推荐采用工业级GPRS通信设备体积小、安装、使用方便。可快速的投入使用。

（一）工业以太网交换机方案具有以下几个特点：

1、链路自动冗余备份

在冗余环网中，工业以太网交换机，它能自动冗余备份，能自动协商到达最近节点的路径，如果一处线路损坏，网络拓扑重新配置，达到正常网络状态只需50毫秒，支持工业环境电压18-36VDC。

2、较长的传输距离

环形结构采用光纤介质类型，在传输中有低损耗的特性，使得传输线路的无中继传输距离变长，相邻站之间最大长度多模光纤可达2KM，单模光纤可达20-60KM。

3、具有较大的带宽

环网传输带宽为100Mbps，同时采用新的多数据处理技术，使得网络在重负荷情况下，仍能保持很高的带宽。

4、可靠性高

环型结构在网络出现故障时仍能自行重构，保证系统安全可靠，同时传输光纤具有对电磁和射频干扰掏能力，在传输过程中不受电磁和射频噪声的影响，也不影响其它设备。由于光纤传输的是光信号，两端的电源相对隔离，所以有效地解决了光纤两端电源和地线对设备可能造成的严重威胁。

5、安全性好

光纤在通信时光束在纤维内部传输，水会产生任何形式的辐射，可防止传输过程中被分接，也杜绝了辐射波的窃听，因而是最安全的通信介质。

（二）载波通信系统方案具有以下几个特点：

1、通信通道建立时间短：在300ms内即可建立通道。

2、充分利用现有电力电缆资源，节省通道投资费用，分层分级组建配网网系统，合

理优化了网络。

3、频点切换功能：侦测传输通道的干扰情况，自动切换频点数传数据。保证了数据

的可靠传输，降低了误码率。

4、前向纠错技术

5、提供标准的RS232和RJ45通信接口，连接方便。可以与其他电力设备，光纤设备、

计算机设备、通信设备等完全兼容。

（三）GPRS无线通信方案具有以下几个特点：

1、体积小、安装灵活方便、工期短投入使用快速。

2、受地理位置限制小，在有公网信号覆盖的区域即可使用