【文章內(nèi)容簡介】 tion Grid）是智能電網(wǎng)的重要組成部分。 智能電網(wǎng) =智能輸電網(wǎng) +智能配電網(wǎng) 智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的區(qū)別在配電網(wǎng)上表現(xiàn)的更為明顯，發(fā)展智能電網(wǎng)應(yīng)把配電網(wǎng)作為重點(diǎn)。 為適應(yīng)“數(shù)字信息時(shí)代”的步伐，智能化配電網(wǎng)將成為今后的發(fā)展方向，而智能化配電網(wǎng)的核心之一就是各種信息的可靠準(zhǔn)確傳輸，因此，采用何種技術(shù)和方案構(gòu)建高效率、高質(zhì)量、高可靠的通信網(wǎng)絡(luò)承載智能化配電網(wǎng)各種業(yè)務(wù)信息，已成為急需研究的問題。通過對(duì)智能化配電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)和通信需求的分析， 結(jié)合智能化配電網(wǎng)各種新業(yè)務(wù)對(duì)通信網(wǎng)提出的新要求，闡述了配電網(wǎng)通信系統(tǒng)規(guī)劃的原則和步驟 ，論證了各種最新通信技術(shù)和通信裝備在智能化配電網(wǎng)通信系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性和經(jīng)濟(jì)性， 提出了配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用層次化的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，充分利用現(xiàn)有通信資源，積極采用最新通信技術(shù)和最新通信裝備，為配電網(wǎng)各項(xiàng)業(yè)務(wù)提供安全性保障和高質(zhì)量服務(wù)。 為更進(jìn)一步改善供電可靠性，降低運(yùn)行損耗，提高電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益， 國家電網(wǎng)公司提出建設(shè)智能化配電網(wǎng)的戰(zhàn)略構(gòu)想。 智能化配電網(wǎng)即通過先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、 數(shù)字系統(tǒng)控制技術(shù)和寬帶網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的全面、高效、精確的掌控，從而保證電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，企業(yè)效益的持續(xù)提高， 社會(huì)滿意度不斷提升和社會(huì)的和諧發(fā)展。智能化電網(wǎng)是智能化配電網(wǎng)的進(jìn)一步延伸，是對(duì)電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和信息系統(tǒng)畢文遠(yuǎn)：論電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信及網(wǎng)絡(luò)管理 20 的高度集成。通過電子化控制， 在非常大的彈性范圍內(nèi)提供廣泛的需求響應(yīng)，配電網(wǎng)進(jìn)行智能的控制，以“自愈”的方式處理緊急狀況， 可以即時(shí)地將問題和事故就地處理并更正，從而避免了連鎖效應(yīng)，從根本上提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性， 并且可以正確及時(shí)地響應(yīng)能源市場(chǎng)和電力公司的業(yè)務(wù)需求， 是一個(gè)從整個(gè)電力行業(yè)的整體出發(fā)， 站在更高的角度提出的十分具有前瞻性、創(chuàng)造性的先進(jìn)觀點(diǎn)和理論。通信系統(tǒng)是建設(shè)智能化配電自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)。配 電自動(dòng)化要借助可靠的通信手段，將控制中心的控制命令下發(fā)到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)或遠(yuǎn)方終端，同時(shí)將各遠(yuǎn)方監(jiān)控單元（ ETU、 DTU、FTU、 TTU 等）所采集的各種信息上傳至控制中心， 以實(shí)現(xiàn)智能化配電網(wǎng)的各種功能。 智能化配電網(wǎng)通信模式初步研究 智能化配電網(wǎng)管理系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì) 由于智能化配電網(wǎng)的發(fā)展變化， 與之相對(duì)應(yīng)的智能化配電網(wǎng)管理系統(tǒng)也有新的發(fā)展， 一般應(yīng)具備以下主要功能。 1）管理規(guī)模逐步擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)越來越復(fù)雜 ,雙電源向多電源發(fā)展。 2） DA（ Delayed Action，延遲作用）方案由自 動(dòng)分段 /重合器向電流型 /集中控制發(fā)展。 3）配電自動(dòng)化系統(tǒng)基本模式分層控制得到確認(rèn)。 4） 管理的功能由單一配電 SCADA 向 SCADA/DA/DMS/DG（分散發(fā)電） /DSM（需方用電管理） /電網(wǎng)效益和實(shí)用的配網(wǎng)規(guī)劃工具綜合管理系統(tǒng)發(fā)展。 5） AM/FM/GIS 配電管理向 SCADA/DA 一體化發(fā)展。 6）一次 /二次系統(tǒng)逐步統(tǒng)一向智能化開關(guān)發(fā)展。 智能化配電網(wǎng)管理系統(tǒng)對(duì)通信系統(tǒng)的主要需求 智能化配電網(wǎng)通信模式的設(shè)計(jì)主要取決于相應(yīng)配電網(wǎng)的規(guī)模和要求2020屆電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 實(shí)現(xiàn)的具體希望水平。 由于智能化配 電網(wǎng)系統(tǒng)擁有眾多的配變、用戶變、箱 變、開閉所、配電變壓器、柱上開關(guān)、分段開關(guān)、并聯(lián)補(bǔ)償電容器、 用戶電能表和重要負(fù)荷等電氣設(shè)備，站點(diǎn)一般會(huì)有成百上千甚至上萬個(gè)之多，地域分布廣、種類多、運(yùn)行狀態(tài)復(fù)雜、自然環(huán)境惡劣，要對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控就需要安裝大量的 RTU、 FTU、 DTU、 TTU 等終端設(shè)備， 規(guī)模較大的配電網(wǎng)還要配置子站因此，智能化配電網(wǎng)的通信信息有如下特點(diǎn)： ①通信節(jié)點(diǎn)數(shù)量相對(duì)較大； ②通信節(jié)點(diǎn)間距離短； ③每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)量小。 針對(duì)這些特點(diǎn)， 智能化配電網(wǎng)對(duì)通信系統(tǒng)有如下要求： ①通信可靠性 要高； ②效能費(fèi)用比要高；③配電通信的實(shí)時(shí)性要快；④具備停電和故障時(shí)的通信能力。⑤使用和維護(hù)方便；⑥具備可擴(kuò)充性。 智能化配電網(wǎng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)選擇 智能化配電網(wǎng)管理系統(tǒng)的基本架構(gòu) 智能化配電網(wǎng)的主要特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量龐大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由于面對(duì)用戶，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式變化多而快，要求處理問題及時(shí)，這些特點(diǎn)直接影響智能化配電網(wǎng)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。所以，我國的智能化配電網(wǎng)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)多按下述原則考慮配電網(wǎng)管理系統(tǒng)通常都設(shè)計(jì)成開放的積木式結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)是可以采取分期實(shí)施的策略，在系統(tǒng)建設(shè)初期 , 可以先控制在適 當(dāng)?shù)囊?guī)模和實(shí)現(xiàn)基本的功能 , 然后根據(jù)需要逐步擴(kuò)充容量和全面實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。這樣，既能見效快、便于實(shí)施，又不使規(guī)劃遠(yuǎn)景受影響。 當(dāng)前的配電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)多分為 3 個(gè)層次 ,即地區(qū)調(diào)度中心、地區(qū)電網(wǎng)管理中心、分散現(xiàn)場(chǎng)操作區(qū)（饋電網(wǎng)絡(luò)區(qū)域）。 畢文遠(yuǎn)：論電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信及網(wǎng)絡(luò)管理 22 配電通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu) 配電通信系統(tǒng)可利用專網(wǎng)或公網(wǎng)， 配電主站與配電子站之間的 通信通道為骨干層通信網(wǎng)絡(luò)， 配電主站（子站）至配電終端的通 信通道為接入層通信網(wǎng)絡(luò)。 其中： ， 在條件不具備的特 殊情況下，也可采用其它專網(wǎng)通信方式 作為補(bǔ)充。 骨干層網(wǎng)絡(luò)應(yīng) 具備路由迂回能力和較高的生存性。 2. 接入層通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)因地制宜， 可綜合采用光纖專網(wǎng)、 配電線 載波、 無線等多種通信方式。 采用多種通信方式時(shí)應(yīng)實(shí)現(xiàn)多種方 式的統(tǒng)一接入、 統(tǒng)一接口規(guī)范和統(tǒng)一管理， 并支持以太網(wǎng)和標(biāo)準(zhǔn) 串行通信接口。 智能化配電網(wǎng)通信系統(tǒng)基本架構(gòu) 智能化配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建應(yīng)為一個(gè) 4 層的架構(gòu)， 每層根據(jù)當(dāng)?shù)啬壳巴ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)情況， 可以采用相同或不同的通信技術(shù)及設(shè)備，以滿足配網(wǎng)管理系統(tǒng)的需求。 1）第 1 層：用戶級(jí)通信。電力公司（主站系統(tǒng)）內(nèi)部間各 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的通信， 它們一般通過局域網(wǎng)相連，相互之間的通信為用戶級(jí)通信。該類信息主要通過調(diào)度中心內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)， 多采用 LAN 技術(shù)，雙絞線連接。 2）第 2 層：主站級(jí)通信（主站和主站間、主站和子站間通信）。 一個(gè)完整的配電管理系統(tǒng)包括配電自動(dòng)化主站、配電自動(dòng)化子站、遠(yuǎn)方監(jiān)控單元 3 部分。 主站和主站間、主站和子站間通信有共同特點(diǎn)，其中一方必為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，另一方為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或其他監(jiān)控單元，建議把它們分為一層。 主站級(jí)通信的另一個(gè)特點(diǎn)是通信距離比較遠(yuǎn)，可能為幾 km，甚至幾十 km。 2020屆電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 實(shí)際上，配電 主（子）站系統(tǒng)還得和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行通信，還應(yīng)與變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)或變電站遠(yuǎn)方終端 FTU 進(jìn)行通信，把它們一并歸類到主站級(jí)通信。 3）第 3 層：子站級(jí)通信（子站至現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)施（ FTU 間）的通信）。主要指子站和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元間的通信。 該層的特點(diǎn)是通信距離短、 通信采集點(diǎn)多、數(shù)據(jù)量較小。 4）第 4 層：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)通信（ FTU 與 TTU 之間和 TTU 之間的通信）。 各種遠(yuǎn)方監(jiān)控單元相互之間也需要進(jìn)行通信，這一層次為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信包括饋線遠(yuǎn)方終端 FTU 相互間的通信 配電變壓器遠(yuǎn)方終端 TTU 相互 間的通信 以及 FTU 和 TTU 之間的通信等智能化配電網(wǎng)通信模式技術(shù)分析 配電網(wǎng)管理系統(tǒng)的通信需求分析 從智能化配電網(wǎng)管理系統(tǒng)的主要功能來看配電網(wǎng)管理系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)可主要分成 2 種 1 靜態(tài)數(shù)據(jù)或結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù) 該類數(shù)據(jù)說明了配電網(wǎng)有形的固定資產(chǎn) 由 3 個(gè)方面構(gòu)成 電網(wǎng)及控制設(shè)備規(guī)格的技術(shù)數(shù)據(jù) 在電網(wǎng)顯示圖及地圖上的地理數(shù)據(jù) 用戶運(yùn)行數(shù)據(jù) 如電網(wǎng)接線 負(fù)荷模型等 2 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)或配電過程性數(shù)據(jù) 該類數(shù)據(jù)是根據(jù)配電過程的事件而來的 需要連續(xù)不斷地更新 由 5 個(gè)方面構(gòu)成 :來自 RTU/FTU 的遙信數(shù)據(jù)和遙測(cè)抄表 現(xiàn)場(chǎng)工作班的信息 事故數(shù)據(jù) 工作計(jì)劃數(shù)據(jù) 用戶接口數(shù)據(jù)等 智能化配電網(wǎng)通信系統(tǒng)流量預(yù)測(cè)以一個(gè)典型的配電網(wǎng)絡(luò)為例進(jìn)行配電網(wǎng)通信系統(tǒng)帶寬分析 具體的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是地區(qū)調(diào)度中心下轄 A 變電站下掛著 B 開閉站 B 開閉站共有 6 條 10 kV 出線 分別連著 2 號(hào)配電室 3 號(hào) 8 號(hào)箱變 共計(jì) 7 個(gè)用戶 每個(gè)配電室或箱變都有 2條 10 kV 進(jìn)線為其供電 該配電網(wǎng)的通信系統(tǒng)主要需要傳輸 3 類數(shù)據(jù) 1 開閉站到用戶之間的數(shù)據(jù) 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)通信 開閉站到用戶之間的數(shù)據(jù)畢文遠(yuǎn)：論電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信及網(wǎng)絡(luò)管理 24 需要采集的信息點(diǎn)較多 但 每個(gè)采集點(diǎn)的配網(wǎng)自動(dòng)化信息數(shù)據(jù)量不大 依照 配電系統(tǒng)自動(dòng)化規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則 中的規(guī)定 每個(gè) FTU/TTU 的最大傳輸速率是 kbit/s 即需要通信系統(tǒng)提供 kbit/s 的帶寬即可 2 開閉站到變電站控制中心之間的數(shù)據(jù) 由于開閉站下的所有用戶端數(shù)據(jù)都要經(jīng)過開閉站傳送到變電站 數(shù)據(jù)量比較大 以 A 變電站到 B 開閉站為例 B 開閉站下有 6 條 10 kV 出線 共計(jì) 14 個(gè) FTU 按照每個(gè) FTU 的最大傳輸速率為 kbit/s 計(jì)算 A 變電站與 B 開閉站間理論上的最大傳輸 帶寬要求為 kbit/s 即需要通信系統(tǒng)至少提供 kbit/s 的帶寬 3 變電站至地區(qū)調(diào)度中心的數(shù)據(jù) 因該網(wǎng)絡(luò)地區(qū)調(diào)度中心只轄 1 個(gè)變電站 所以變電站至地區(qū)調(diào)度中心的數(shù)據(jù)寬要求等同于開閉站到變電站控制中心之間的數(shù)據(jù) 也為 kbit/s 假如地區(qū)調(diào)度中心下轄 200 個(gè)左右的變電站 帶寬需要 10 Mbit/s 左右 當(dāng)前主流通信技術(shù)比較 目前主流的通信方式有一點(diǎn)多址無線通信微波通信 衛(wèi)星通信 光纖通信 擴(kuò)頻通信 電力線載波通信 有線電視電纜 無線尋呼 網(wǎng) 租用電話線等 智能配電網(wǎng)的主要技術(shù)內(nèi)容 1配電網(wǎng)運(yùn)行自動(dòng)化配電 SCADA: 配電網(wǎng)監(jiān)控，調(diào)度自動(dòng)化。變電所自動(dòng)化（ SA）配網(wǎng)（饋線）自動(dòng)化（ FA）：中壓電網(wǎng)監(jiān)控、故障定位 /隔離 /自動(dòng)恢復(fù)供電。虛擬發(fā)電廠（ VPP， Virtual Power Plant）：分布式電源（ DER）調(diào)度管理配電網(wǎng)管理自動(dòng)化配電 GIS（地理信息系統(tǒng)）：設(shè)備管理、檢修管理、停電管理（ Trouble Call） 、工作票管理 2用戶自動(dòng)化高級(jí)量測(cè)體系（ AMI， Advanced Metering Infrastructure)：支持雙向 通信、智能讀表、用戶能源管理（需求側(cè)管理 DSM）、家庭自動(dòng)客戶信息系統(tǒng)（ CIS）分布式電源并網(wǎng)控制有源網(wǎng)絡(luò)（ Active Network）2020屆電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 微網(wǎng)技術(shù)（ Micro Grid） 3 定制電力 /DFACTS 定制電力（ Custom power)：應(yīng)用電子電力設(shè)備實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量的改善與控制，為用戶提供電能質(zhì)量滿足其特定需求的電力。靜止無功發(fā)生裝置（ SVC）、靜止同步補(bǔ)償器（ STATCOM）、有源濾波器（ APF）、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器（ DVR）、固態(tài)斷路器（ SSCB）故障電流限制器超導(dǎo)故障電流限制器基于電力電子器件的故障電流限制器 SDG vs. DA /1 智能配電網(wǎng)是以前配電自動(dòng)化（ DA ， Distribution Automation ）技術(shù)的發(fā)展。 智能化配電網(wǎng)通信模式建議 考慮一個(gè)包含主站 子站 FTU TTU 以及電量集抄系統(tǒng)的完整的智能化配電管理系統(tǒng) 下面分層次對(duì)通信系統(tǒng)規(guī)劃情況進(jìn)行說明 1 主站與子站之間 使用單模光纖 實(shí)施智能化配電網(wǎng)管理的電力企業(yè) 或供電局 大多在調(diào)度中心與變電所之間已經(jīng)建立了單模光纖通信網(wǎng)絡(luò) 配網(wǎng)管理系統(tǒng)主站與子站之間的通信可以借用這個(gè)通道 ,以節(jié)省再次鋪設(shè)通信線路的投資 而且 主 站與子站之間的通信距離相對(duì)較遠(yuǎn) 中間又沒有中繼裝置 單模光纖的傳輸距離在 6 km 以上 完全