智能配用电通信网

智能配用电通信网（精选四篇）

智能配用电通信网 篇1

1 配用电通信网结构分析

配用电通信网与其电网拓扑结构相似, 如图1所示, 由中压通信网 (l0k V) 和低压通信网 (0.4 k V) 构成树形或环形网络:以配电自动化、用电信息采集等各类远力一终端为下行终点, 以110 k V或35 k V变电站骨十通信网节点为上行终点, 为信息系统提供接入通道。

2 通信网行业需求及定制化方向

2.1 配用电通信网业务定位

在进行智能配用电业务的过程中, 其相关信息可以依据几个不同的主体类型来进行划分:首先, 必须要对各项电网设备进行远程监控, 该项监控工作涉及到了配电的变压器的监控和配电的自动化等各个重要环节;其次, 让用户终端能够直接和电力公司进行良好的互动, 其互动的内容则是包括了对配电的自动化处理以及对配电变压器的控制;最后, 还要保证其现场的语音、食品、数据等各个方面的辅助业务能够切实有效的正常运行。从整个配用电通信网的业务信息观察来看, 前两个方面的业务直接和整个电力系统的生产环节并轨, 这部分恰恰也是电力系统之中的核心环节。而在承建这两个部分的配用电通信网络的过程中, 务必要保证传统电力工业在进行电力系统控制过程中所具有的实时性, 同时还要保证其安全性完全符合相关的要求, 以此来充分的满足在网络化发展之后所出现的多接点同时连接的要求, 完整的体现出了广域工业控制网自身所具有的各项特征。配用电业务中的最后一个环节, 和整个公共用电体系以及辅助体系之间没有本质上的差异。

2.2 通信网络结构和承载需求

(1) 平台化要求。通信网络的平台化将为综合业务提供有效的承载服务, 同时提高网络利用率。由面向各业务部门的应用层、承担信息处理任务的信息层以及实现信息传输的通信层组成。这要求配用电通信网既要考虑对信息层各项配用电业务的综合承载能力, 也要解决通信层不同设备问的接口统一、管理统一、资源备份、扩展能力等问题。 (2) 传输性能要求。配用电业务当前处于整合阶段, l0 k V段通信信息量涉及配电自动化和营销业务流程。配电变压器监测终端 (TTU) 、馈线终端单元 (FTU) 、集中器、采集器等智能终端的单点数据量一般在l0 kbit/s、数量级, 变电站辖区汇聚数据量约在l0 Mbit/s、数量级。由此可见, 工业控制信息的数据量远比公网多媒体数据量小, 更注重实时性、可靠性指标。

3 配用电通信网的构建方法分析

新一代智能配用电通信网络技术本身就极具复杂性, 再加上资产属性高度混杂, 所以该网络在实际构建时需要综合多方面影响因素, 并结合当前的大网络结构以及工业控制特点进行考虑, 以构造、建设出结构完整, 性能完全, 且符合当前时代要求的智能配用电通信网络。笔者认为, 在构建新的配用电通信网络时, 可采取以下几种构建方法:

3.1 组网:将专网与公网混合

配用电网络构建时需要重点考虑网络工程的投资规模、行业分工等问题, 而为了解决这些问题, 构建出更为经济合理的通信网络, 可以正确采用率专网与公网混合组网的方式来构建。构建时所采用的专网可在网络运营中负责承载控制类业务运营的专用网络, 而对于一些非生产控制核心业务的运营则选择公网承载, 以获得最佳的网络构建性价比。

3.2 通信组网的功能分离与藕合

智能配用电通信网的平滑演进应将功能模块化, 避免单一功能改进对系统的影响。例如:下一代网络 (NUN) 划分了信息应用层、网络管理控制层、核心传输层与接入层, 定义了灵活的信息服务接口与通信接入网络接口。

电信网络由于规模庞大, 其移动网络和固网独立建设, 从而降低了运维管理复杂度。然而, 这样就造成了通信接入网络的管道资源、控制和管理设备的重复建设和采购。对于规模相对较小的电力通信专网则可以在保障功能分离的前提下, 通过网络设备的藕合减少实际工程中的设备及其线路资源消耗。

3.3 配用电通信网工程演进策略

平滑演进是智能配用电通信网规划的重要策略, 允分利用现有网络基础设施保护现有投资, 可以有效实施网络升级与扩容。智能配用电通信网有“广域宽带”和“工业控制”的特点, 而“专网技术公网化, 公网管理专网化”是建设的总体原则。从配用电网核心业务保障层面出发, 应该是“专网为主, 公网为辅”;从设备技术选择层面出发, 应该是“光纤为主, 无线为辅”。

结束语

综上所述, 新一代智能配用电通信网络的构建成功是推动智能电网发展与进步的一种重要手段, 同时也是突破智能配用电通信网络建设瓶颈的一种重要方式。智能配用电通信网络构建成功以后, 不仅可进一步满足更大范围内工业通信网络的控制要求, 还能为电力行业与通信行业的发展确立出新方向, 提出新要求。因此本文认为, 在当前推进新一代智能配用电通信网络建设是极具前瞻性的, 且极有必要的, 国内电力公司应该将其放至电力电网建设工作的首位, 采取实际行动, 切实加强智能配用电通信网络建设。

摘要：智能配用电网是一个集合了电力技术、控制技术以及信息技术的新领域, 在这个新研究领域中, 通信网络以及电力配用网络的建设是值得深入研究的重点。本文现针对新一代智能配用电通信网络的构建问题进行分析, 从配用电通信网络的结构构造入手, 对配用电通信网络的构建方法进行详细论述, 得出结论供同行参考借鉴。

关键词：新一代,智能配用电,通信网,构建建议

参考文献

[1]王金丽, 盛万兴, 王金宇, 杨洪磊, 宋祺鹏.中低压配电网统一数据采集与监控系统设计和实现[J].电力系统自动化, 2012 (18) .

智能配用电通信网 篇2

位于温州的鹿西岛微网(并网型)示范工程是我国863课题“含分布式电源的微电网关键技术研发”的重要示范工程,该工程计划利用鹿西岛光伏、风能等可再生能源,结合配网自动化、单户微网、储能等先进技术和理念,建设并完成智能风光储系统,打造智能利用清洁能源岛屿。

智能配用电系统包含智能配电系统和智能用电服务系统。配用电系统的传感器和计量单元沿电网一次网架至用户,包含中、低压线路和电缆。如何有效地利用信息通信技术保证智能配用电系统安全、稳定、经济、可靠运行,通信网络部署的分析和研究显得尤为重要[1]。

文章通过分析鹿西岛微网工程中配用电系统对通信系统的要求及目前常用的通信技术的选择和比较,结合鹿西岛实际情况,采用以太网无源光网络 (Ethernet Passive Optical Network,EPON)技术对鹿西岛配用电通信系统进行设计和规划。

1 鹿西岛配用电通信系统现状

鹿西岛主要由35 k V大门变电站1回10 k V鹿西823线经过海底电缆向其供电,岛上建设有2台780 k W的并网运行的华仪风机。鹿西岛配电变压器共计59台,其中公用变压器15台,专用变压器44台。岛上用电信息采集基本靠人工抄表。

在本项目实施前,岛上无智能配用电通信系统和电力光缆网络系统。

2 鹿西岛配用电建设规模及需求

2.1 鹿西岛微网建设规模

鹿西岛微网示范工程系统本期一次建设规模如下。

1)储能系统:新建500 k W×2 h铅酸电池 组4套,500 k W×15 s功率型超 级电容器1套,新建630 k VA升压变压器5台。

2)中心配电室:新建22台10 k V开关柜,其中含3台快速开关(每台快速开关需与1台普通开关并联),新建1台800 k VA变压器。

3)配电线路:新建风电厂至中心配电室10 k V线路;新建光伏电站至中心配电室10 k V线路;新建鹿西电网西区(连接外部电网)并网点至中心配电室10 k V线路;新建鹿西电网东区(山坪支线)改接点至中心配电室10 k V线路;新建35 k V鹿西变至中心配电室10 k V线路。

4)单户模式微网系统:新建光伏发电单元20 k W(20×1 k W)、风力发电单元20 k W(20×1 k W)、蓄电池储能单元80×12 V 200 AH。

鹿西岛配套建设1套智能配用电系统,建设范围覆盖中心配电室至各开关站及风机、光伏、单户模式微网系统等。

2.2 配用电系统对通信系统的要求及技术选择

2.2.1配用电系统对通信系统的要求

配用电系统主要任务是把从电源或输电网获得的电能直接分配给不同电压等级的用户,是用户直接感受供电服务质量的主要环节[2]。

通信系统作为配用电系统各类信息传送的基本载体,支持分布式电源、配电自动化、用电信息采集、电能量监测和电动汽车充换电等业务接入,是智能电网的重要组成部分。

为了实现智能配用电系统,通信系统需满足以下要求。

1)安全性。通信系统要抵御各种网络攻击,保证通信安全性、保密性。

2)可靠性。通信系统要保证配用电系统的可靠运行,具备高可靠性、较强的组网性、抗干扰能力,关键节点具备冗余保护能力。

3)实时性。通信系统要满足配用电业务的大带宽、实时性、双向通信、高速率等特点。

4)适应性。通信系统要满足各种复杂的电力应用场景,在任何时候均能可靠的工作,且通信设备具备较强的兼容性和网络的可扩展性,并支持各种常见的电力电源。

5)经济性。配用电系统终端数量繁多,信息采集点大,通信系统投资不能太大。

2.2.2配用电系统的技术选择

目前常用的配用电通信方式主要有工业以太网技术、无线公网通信技术、无线专网通信技术、有源光网络(Active Optical Network,AON)、电力线载波技术、EPON等。

1)工业以太网技术为有源设备,扩容成本大,且无法抵挡多点失效。

2)无线公网 通信技术,如GPRS、CDMA等, 易受环境影响,使用费较高,且受制于运营商,安全性差。

3)无线专网通信技术需要专用频率资源,易受环境影响,投资较大。

4)AON技术即有源光网络,技术体制成熟,网络运维困难,扩容成本大。

5)电力线载波技术通信噪声大,信号衰减严重, 组网困难,实时性差。

6)EPON具有抗多点失效、点对多点、高Qo S保障以及灵活组网的特点,真正落实以太网分布式功能,是智能电网通信系统建设的首选[3]。

各种通信方式的比较见表1所列。

3 EPON 通信系统

3.1 EPON 技术

EPON是一种新型的光纤接入网技术,采用点到多点结构、无源光纤传输,在以太网之上提供多种业务[4]。EPON网络组网较灵活,可以组成总线形、树形、星形等网络结构。

EPON系统网络 主要采用 光线路终 端(Optical Line Terminal,OLT)、光分配网 络(Optical Distribution Network,ODN)和光网络单元(Optical Network Unit,ONU)组成(见图1),局端OLT设备通过PON口与ODN连接,ODN由光纤、光纤配线单元及分光器组成,用于连接多个用户测监控装置点ONU单元[5]。

EPON网络采用单纤双向传输机制,其中下行方向(从局端OLT到用户侧ONU)通过采用1 490 nm光波以加密广播形式发送给所有用户侧ONU,上行方向(从用户侧ONU到局端OLT)通过采用1 310 nm光波并结 合时分多 址接入方 式(Time Division Multiple Access,TDMA)将发送的信号只送达OLT设备。

3.2 EPON 技术的优点

1)以光纤为传输介质,抗干扰性能强,传输距离较长,采用无源分路节点,组网灵活,易就近接入。

2)可以实现点对多点,通过分光器形成点到多点网络结构,适应各种线路情况。

3)可以实现双PON口冗余保护,具备良好的扩容性,不需要额外的电源,运维成本低,节省光纤资源。

4)带宽较大,EPON目前可以提供上下行对称的1.25 Gbit/s的带宽,可以通过动态带宽分配算法实现对各用户带宽的弹性分配[6,7,8]。

3.3 EPON 组网形式

EPON系统组网结构比较灵活,常用的有树形、总线形等网络结构(见图2和图3)。

4 鹿西岛配用电通信系统建设方案

4.1 鹿西岛光缆网络建设方案

为满足鹿 西岛配用 电系统需 求,鹿西岛建 设1套覆盖中心配电室至各开关站及风机、光伏、单户模式微网等系统的光缆网络系统。

鹿西岛光 缆网络系 统采用12芯的全介 质自承式 光缆(All-Dielectric Self-Supporting Optical Cable,ADSS),纤芯类型G.652,单模,沿10 k V线路敷设。

4.2 鹿西岛配电系统建设方案

鹿西岛中心配电室部署OLT 2台,其余10 k V开关站、风机、光伏、储能系统等各部署1个ONU,采用“手拉手”型保护组网方式,组成双总线类环形全保护倒换型网络,由ONU自动快速选择OLT的PON口。实现开关站和风机、光伏、储能系统信息数据的收发, 同时与上级调度数据采集与监视控制(Supervisory Control And Data Acquisition,SCADA)系统相连, 实现数据的传送。

鹿西岛配电通信系统接入典型结构如图4所示。

4.3 鹿西岛单户微网通信系统建设方案

单户微网即单户小型分布式电源用户,是指在岛上电源用户点安装一套分布式电源系统,包含风机、光伏和储能系统。

本工程在鹿西岛上选取了15个点作为示范点, 建设范围覆盖幼儿园、派出所以及海岛居民用户等。对微电网系统而言,单户微网系统即为一个独立可控系统。

本工程通过在各单户信息点安装集中器和ONU设备,以“RS485表 + 集中器 +ONU+ 光纤”的方式接入到集中器,由集中器统一上传到控制中心,实现用户信息的实时采集,同时还可以将与微电网联络线上的功率信息上送到控制中心并通过接受控制中心的命令,进行并离网运行切换。单户微网系统信息采集方式结构如图5所示。

4.4 信息采集终端接口配置方案

鹿西岛配用电通信系统为各信息采集终端提供通信通道,要求ONU设备上行接口提供PON口,下行接口提供以太网口和RS232/485口。

根据鹿西 岛配用电 实际情况,信息采集 终端同时具备百兆以太网接口和RS232/485口。ONU设备提供2路PON口,4路百兆以 太网接口,2路RS232口。在工程具体实施中采用百兆以太网接口。

4.5 鹿西岛配用电通信主站配置方案

配用电通信系统配置1台主机及1台数据服务器,同时部署数据库及智能配用电软件。

各信息采集终端通过ONU上传到OLT设备, OLT通过千兆光口的三层交换机接入到主机系统。同时,OLT设备通过光口将信息传送到35 k V的鹿西变,鹿西变将相关信息上传至洞头县调。

5 工程实施注意问题

结合鹿西岛的实际情况,提出以下建议。

1)由于海岛施工的特殊性,光缆芯数和路由规划要按照终期考虑,避免重复投资。

2)为了便于今年扩展,在施工过程中,对于暂未改造完成的采集点需要在两侧各预留50 m光缆,待采集点建设或改造完成后,利用预留长度在新的采集点进行熔接、配纤[9]。

3)通信设备选型除了要满足电力工业级标准, 还要针对海岛气候,做好防腐蚀等措施。

4)影响项目工程工期的主要有:系统勘测设计、设备招投标、光缆敷设及安装调试。本项目系统勘测设计周期约6个月,设备招标约3个月,光缆敷设及安装调试约2个月。

6 结语

智能配用电技术创新与发展 篇3

智能配电和智能用电的技术, 主要包括配电自动化、微电网、智能电能表、需求响应、用能信息标准化、电网楼宇集成等涉及的相关技术。智能配用电作为智能电网研究最为活跃的领域, 涌现出大量新研究课题, 从常规的配电自动化系统建设、有功无功的优化调度、电压无功的自动控制, 到与发电和电源侧相关的灵活的分布式电源 ( 太阳能、风能, 电力存储器 ) 的接入;从与用电和负荷侧相关的需求响应, 到电动汽车充放电技术、微电网、主动配电网、直流配电技术的研究;从智能家居、智能建筑和智能园区的研究, 到智能电网和智慧城市的建设;从智能电网发展到智能能源系统;从物联网、云计算到大数据和能源互联网, 智能配用电技术已成为技术创新和工程应用的前沿, 它的进展为未来配用电领域的发展提供了坚实的技术基础和实施条件。

本期特别策划以“智能配用电技术”为主题, 在系统综述配用电技术的基础上, 从配电设备管理、用电信息采集、通信系统技术, 以及平台建设和标准研究等角度展示当前国内外配用电领域的研究成果, 并探讨配用电技术的发展趋势。

智能配用电通信网 篇4

1 配用电通信组网技术

1.1 主要技术类型

1光纤技术。该技术又叫做以太网或者GPON/EPON, 最大的特点就是带宽较高, 系统容量很大, 覆盖的范围非常广泛, 具有良好的扩展性。而且, 该技术的安全性、可靠性和时效性都很高, 使用性能良好。但是, 该技术需要一定的建设成本, 尤其是光纤铺设成本较高。2中压电力线通信。和光纤技术不同, 建设成本低是该技术的最大优势, 因为它不需要布线, 施工比较简单, 而且能实现专网运行, 安全性有可靠保障。但是该技术的带宽很低, 很容易受到配电线运行等因素的影响, 可靠性不足。3无线宽带专网。这种技术融合了光纤技术和中压电力线通信技术的优势, 不仅具有较高的带宽和系统容量, 还有良好的扩展性和较广泛的覆盖范围, 施工也方便。频点问题以及地形干扰大等是该技术存在的问题, 地下室的覆盖难度大, 而且技术有待进一步认证。4无线窄带专网。该技术具有230MHz的电力专用频点, 不需要布线, 施工操作比较简单, 成本低, 优势显著, 但是也存在带宽容量不足和地形干扰大等不足。5无线公网通信。除了建设成本低和施工便利的优势之外, 该技术的应用范围非常广泛, 具有良好的实用性, 但是在运行中会产生较高的费用, 时效性和安全性有待进一步提高。

1.2 技术的选择

通过对上述内容进行综合分析可知, 光纤技术最适合用于配用电通信网建设。在采用该技术组网时, 我们可以在10k V变电站的出线部位安装OLT (光线路终端) 设备, 然后在其他位置安装ONU (用户端的光网络单元) 设备。同时, 通信业务需要进行分区隔离, 以满足电力系统的安防要求。在接入端, 可以安装两套OLT设备, ONU则根据业务类别设置即可。在部分区域, 为了满足特定的需求, 我们可以采用中压电力线通信和无线宽带专网技术, 对其进行辅助和补充。

2 用户网接入组网技术

2.1 主要技术类型

电力系统中, 用电的业务主要是由用户接入网承担的。除此之外, 它的业务范围还包括智能居家、双向营销互动和增值业务等, 适合采用的技术类型主要有如下几种:

1 PFTTH光线专网技术。该技术具有很大的系统容量, 带宽也高, 可以完全满足用户接入网的所有业务需求, 还能够促进多网融合建设, 时效性、可靠性和安全性高是其主要优势, 但是该技术的应用要耗费高额的建设费用。

2电力线宽带通信技术。这种技术会受到电网运行的干扰, 可靠性缺乏有利保障, 但是它和PFTTH光线专网技术一样, 具有很大的系统容量和带宽, 而且不需要进行布线, 施工比较简单, 建设成本也不高。

3电力线窄带通信技术。施工简单, 建设成本低是该技术的主要优势, 但是仍存在很多问题有待解决, 例如, 传输效率较低, 无法完全满足智能用电业务的使用需求, 传输的距离有限, 而且很容易受到电网的干扰, 可靠性有待提升。

4微功率无线。这种技术不需要布线, 施工非常简单, 而且信道的质量比较稳定, 不会受到电网质量的影响。同时, 在自行组织的网络中, 它的可靠性和节点的数量呈正比例, 可以满足部分用户的智能用电业务需求。但是这种技术在传输距离中, 会受到障碍物的干扰, 而且安装和调试的过程比较繁琐, 必须要进行加密才能保证其安全性。

2.2 技术选择

为了满足用户接入网的需求, 要求必须选择具有较高的时效性、安全性、可靠性以及通道带宽, 所以我们可以优先使用PFTTH光纤专网通信技术或者电力线宽带通信技术。如果用户的需求不多, 只需要采集用电信息系统, 则可以选择剩余的几种组网技术。

3 室内网技术

用户的室内网能够在用电设备和用户之间形成即时连接和网络互动, 有助于实现交互式的供用电服务, 可以实现分布式的能源上网关口管理, 实现智能的家居和安全防护等增值业务。目前, 室内网的组网技术主要有如下几种:

1电力线宽带通信技术, 虽然会受到配电网运行的干扰, 但是却具有带宽高的优势, 可以满足多种宽带业务的需求。2电力线窄带通信技术。这种技术最大的长处就是建设的费用较低, 但是也会受到配电网的干扰, 带宽有限, 无法满足所有家电控制的业务需求。3微功率无线技术。虽然这种技术可以有效防止配电网的干扰的, 但是只能满足一部分的智能业务需求。

综合上述分析, 我们在室内网组网接入时, 可以优先选择电力线宽带通信技术。因为该技术具有成本合理, 带宽高, 施工简单等优势。

4 配用电通信网业务接入技术

4.1 自动化站点接入

配网的自动化站点包括的内容很多, 例如, 开闭所、柱上开关、环网柜、配电室等站点。如果上述站点需要实现遥信、遥测和遥控等功能, 就要选择网络安全性, 可靠性很高的组网技术。同时, 在所有的配网站点分别安装ONU。

4.2 配变信息采集点接入

配电变压器和专用变压器站点需要解决遥信和遥测信息的传输, 以及台变视频监控, 用电业务信息的远程通信传输, 所以应在配电变压器站点和专变采集点配置ONU。

除了上述业务之外, 还有智能用电小区业务、分布式电源、微网接入、电动汽车充放电站及储能装置等也应该结合实际情况进行组网, 仔细分析各种组网技术的优缺点, 选择适当的组网技术, 才能组成以电力通信骨干网为依托, 选择合适的组网技术。

参考文献

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