智能配电网通信业务需求分析及通信方案

智能配电网通信业务需求分析及通信技术方案

摘要：配电通信网是发展智能配电网的基础条件，随着智能配电网、分布式新能源站和智能用户的接入，配电通信网的业务需求发生了很大变化。本文分析了智能配电网各部分（高级量测体系、高级配电运行、高级输电运行、高级资产管理）通信业务需求，并初步给出了主要采用配网光纤、宽带无线接入方式实现智能配电网通信技术方案，为进一步智能配电网通信规划设计提供参考。

关键词：智能电网、智能配电网、高级配电运行（ADO）、高级量测体系（AMI）、智能配电通信网

Smart distribution network communication communications services requirements analysis and communication technology program

Huangsheng (Guangdong Electric Power Design Institute Guangzhou GuangDong 510663) Abstract：Distribution communication network is the base of the Smart distribution network. With the smart distribution network, distributed new energy stations and smart user access, distribution communications network services requirements great changes have taken place. This paper analyzes the various parts of the Smart distribution Grid (AMI,ADO,ATO,AAM) communications business requirements, and a preliminary paper mainly uses distribution Grid optical fiber, broadband wireless access Smart distribution Grid Communications Technology Program, in order to further Smart distribution Grid communications planning and design for reference.

Keywords: Smart Grid, Smart distribution Grid, ADO, AMI, Smart Grid distribution communication network

1.前言

1.1 智能电网与智能配电网

近来国外和国内的“智能电网”的研究很热[1-3]。智能电网是使用健全的双路通信。高级的传感器和分布式计算机的电力传输与分配网络，其目的是改善电力传送和使用的效率、可靠性和安全[3]。智能电网覆盖发、输、配、用电整个链条中，根据国际、国内目前研究报告，智能电网主要由4部分组成[3]：

（1）高级量测体系（Advanced Metering Infrastructure ，AMI)

（2）高级配电运行（Advanced Distribution Operations ，ADO)

（3）高级输电运行（Advanced

Transmission Operations，A TO)

（4）高级资产管理（Advanced Asset Management，AAM)

在各个部分中配电运行部分ADO 是目前装备较薄弱的环节，所以国际上关于智能电网的研究报告中，配电网是大家关注的重点。

1.2 智能配电通信网覆盖范围

智能配电通信网是智能配电网的重要组成部分，可以说是实现智能配电网的基础条件。智能配电通信网建设目标是利用经济合理、先进成熟通信技术，满足智能配电网发展各阶段对电力通信网络的需求，支持各类业务的灵活接入，为电力智能化系统或设备提供“即插即用”的电力通信保障。为电力用户与分布式能源提供信息交互通信渠道。

配网通信主要有三种技术：光通信、无线通信、低压电力线载波，为智能配电网监测、控制、用户互动等业务提供安全可靠的通信手段[4-7]。

智能配电通信网要求覆盖ADO中高级配电自动化、网络保护、分布式能源接入的业务节点，覆盖AMI中智能电表和负荷控制管理的业务节点，覆盖AAM中设备运行状态监测节点。

智能配电通信网各类业务覆盖面、通信通道需求各不相同，需要进行重点分析，为配电通信网建设的技术选型、方案选择提供依据。

2.智能配电通信网业务需求分析2.1 ADO通信需求

2.1.1纵联网络保护通信需求：

目前配电网线路保护业务采用不需要通道的电流保护方式，智能电网时代保护方式将发生改变，利用配网通信通道进行纵联网络保护方式[8-9]。配电网线路保护不需要考虑电力系统稳定性因素，只需要考虑保护电力元器件，故动作时间比高压输电网线路保护动作时间略长，约500~700ms，通信通道时延应不大于100ms，通信带宽约为64K~1M级别。

2.1.2高级配电自动化通信需求：

智能配电网通信需要主要满足配电网设备（FTU、DTU、TTU）监测信息、自愈控制信息、故障定位信息的传送。从智能配电网自愈动作速度要求为<3s，除去元件采集和调度系统处理时间，双向通信通道时间应小于1s，则单向通信时延要求<500ms，通信带宽约为30k级别。

2.1.3分布式电源、储能站通信需求：

储能站状态监测、控制、管理信息与配电网调度端交互通信时延为秒级，通信带宽约为64K~1M级。

分布式能源站DER（Distributed

Energy Resources）：SCADA、AGC、A VC 控制信息与配电网调度端交互通信时延为秒级，通信带宽约为30K级。

分布式能源站预测负荷曲线通常为15分钟一次，24小时96点预测点曲线上传调度端，通信时延为分钟级，通信带宽约为5k级。

2.2 AMI通信需求

2.2.1智能电表通信需求

电力用户智能电表实时采集用户用电量信息，各智能家电用电功率、状态等信息给配电调度，向用户传送实时电费、分时电价、智能家电控制等信息。每电表按300字节/15分钟信息量考虑，通信带宽<0.01K/s，1个110kV站通常20条10kV出线，配电400个台区，共有20万户智能电表。通信通信方式是各智能电表通过RS485电缆、载波、WiFi等方式汇聚到台区集中点，再通过配电通信网上送。

2.2.2负荷需求侧管理通信需求

针对大负荷用户的特殊需求和影响，需要进行负荷需求侧管理，包括负荷预测、电能质量监测、负荷控制参数下发等功能。负荷需求侧管理带宽为5K级别，时延为分钟级。

2.3 AAM通信需求

智能电网新的业务需求为电网设备全生命周期的管理，以提高电网资产利用率。需要对全网设备（线路）运行状态进行在线监测[10]，提高检修效率，延长使用寿命。设备运行状态监测为秒级业务，单点流量约为4K，110kV站覆盖配网范围内监测信息点包括（变压器、断路器、避雷器、二次设备、线路故障指示器等），数量约为2000个。

2.4 总结智能配电通信网业务需求

配电网范围通常以110kV变电站向下配电输送范围来计算，配电网通信业务流量统计也应以110kV变电站覆盖范围来统计。根据上文所述，智能配电通信网业务需求应如表1所示：

表1：智能配电网通信业务需求表

Table 1: Smart Distribution Grid Communications business requirements table