周華

(云南云電信息通訊股份有限公司,云南昆明 650200)

智能電網(wǎng)通訊系統(tǒng)探討

周華

(云南云電信息通訊股份有限公司,云南昆明 650200)

全球領(lǐng)先的信息與通信解決方案供應(yīng)商華為采用支持任意拓?fù)浣M網(wǎng)的全光交換網(wǎng)絡(luò)新架構(gòu),成就讓世界矚目。華為的AOSN架構(gòu),使用業(yè)界首創(chuàng)的光時(shí)隙疏導(dǎo)技術(shù)(OTSI,Optical Time Slot Interchange),解決了多維度、多波長(zhǎng)光突發(fā)包沖突的業(yè)界難題,使得任意拓?fù)涞娜饨粨Q組網(wǎng)成為了現(xiàn)實(shí)。華為的成功為電網(wǎng)通信提供了技術(shù)支撐。智能電網(wǎng)通訊是整個(gè)智能電網(wǎng)的神經(jīng)中樞,文章從通訊入手,首先論證智能電網(wǎng)量測(cè)和通信設(shè)備的重要性,然后對(duì)信息管理系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行分析,最后對(duì)決策與控制理論 進(jìn)行討論,闡述信息通訊在智能電網(wǎng)存在的重要性。通過對(duì)智能通訊技術(shù)的分析,有助于理順智能電網(wǎng)發(fā)展方向,并且為智能電網(wǎng)的深入研究和應(yīng)用提供了保證。

智能電網(wǎng) 智能通訊智 智能能控制

1 量測(cè)與通信設(shè)備

量測(cè)設(shè)備和通信設(shè)備相輔相成,共同為系統(tǒng)運(yùn)行、保護(hù)以及設(shè)備監(jiān)測(cè)和維修提供依據(jù);兩者既可能相互獨(dú)立,也可能集成為一體。前者側(cè)重于實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地測(cè)量和就地處理各種電氣量和非電氣量,后者側(cè)重于實(shí)現(xiàn)高速、大容量的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息交互。量測(cè)系統(tǒng)包括 3部分:(1)需求側(cè)量測(cè):主要具有家電控制、電能質(zhì)量分析、防偷電、功率和用電量測(cè)量、實(shí)時(shí)電價(jià)處理、成本控制、自備電源監(jiān)測(cè)等功能;(2)電網(wǎng)側(cè)量測(cè):主要具有同步相位測(cè)量、廣域測(cè)量、動(dòng)態(tài)設(shè)備監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)安全穩(wěn)定監(jiān)測(cè)等功能;(3)發(fā)電側(cè)量測(cè):主要用于監(jiān)測(cè)發(fā)電廠的出力、設(shè)備狀態(tài)、履約狀況、煤耗和排放等。

通信系統(tǒng)的研究主要包括四個(gè)方面:(1)通信方式的多樣化,合理使用 Internet、光纖、衛(wèi)星、無線、3G、傳感器網(wǎng)絡(luò)等通信方式;(2)精確的數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)和同步能力;(3)重視電磁兼容,降低對(duì)外部的輻射和電磁干擾;(4)提高抵御外部通信干擾的能力。

2 信息管理系統(tǒng)

智能電網(wǎng)中的信息管理系統(tǒng)應(yīng)主要包括采集與處理、分析、集成、顯示、信息安全五個(gè)個(gè)功能。(1)信息采集與處理。主要包括詳盡的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、分布式的數(shù)據(jù)采集和處理服務(wù)、智能電子設(shè)備(intelligent electronic device,IED)資源的動(dòng)態(tài)共享、大容量高速存取、冗余備用、精確數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)等。(2)信息分析。對(duì)經(jīng)過采集、處理和集成后的信息進(jìn)行業(yè)務(wù)分析,是開展電網(wǎng)相關(guān)業(yè)務(wù)的重要輔助工具?？v向包括“發(fā)電 –輸電–配電–需求側(cè)”四級(jí)產(chǎn)業(yè)鏈業(yè)務(wù)分析和“國(guó)家–大區(qū)–省級(jí)–地縣”四級(jí)電網(wǎng)信息分析。橫向包括發(fā)電計(jì)劃、停電管理、資產(chǎn)管理、維護(hù)管理、生產(chǎn)優(yōu)化、風(fēng)險(xiǎn)管理、市場(chǎng)運(yùn)作、負(fù)荷管理、客戶關(guān)系管理、財(cái)務(wù)管理、人力資源管理等業(yè)務(wù)模塊分析。(3)信息集成。智能電網(wǎng)的信息系統(tǒng)在縱向上要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈信息集成和電網(wǎng)信息集成,橫向上要實(shí)現(xiàn)各級(jí)電網(wǎng)企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)的信息集成。為此有必要借鑒或利用面向服務(wù)架構(gòu)(service-oriented architecture,SOA)、IEC 61850、IEC 61968、IEC 61970等系統(tǒng)架構(gòu)或標(biāo)準(zhǔn),開發(fā)高效標(biāo)準(zhǔn)化的信息集成系統(tǒng)。(4)信息顯示。為各類型用戶提供個(gè)性化的可視化界面,需要合理運(yùn)用平面顯示、三維動(dòng)畫、語音識(shí)別、觸摸屏、地理信息系統(tǒng)(GIS)等視頻和音頻技術(shù)。(5)信息安全。智能電網(wǎng)必須明確各利益主體的保密程度和權(quán)限,并保護(hù)其資料和經(jīng)濟(jì)利益。因此,必須研究復(fù)雜大系統(tǒng)下的網(wǎng)絡(luò)生存、主動(dòng)實(shí)時(shí)防護(hù)、安全存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)病毒防范、惡意攻擊防范、網(wǎng)絡(luò)信任體系與新的密碼等技術(shù)。

3 決策與控制理論

在智能電網(wǎng)中,電網(wǎng)決策與控制的實(shí)時(shí)性、易用性、互操作性將大大提高,因此對(duì)以下幾方面技術(shù)提出了新的要求:(1)快速負(fù)荷和氣象預(yù)測(cè)技術(shù);(2)快速安全穩(wěn)定計(jì)算方法、判據(jù)和控制策略;(3)高性能計(jì)算方法和設(shè)備,如并行計(jì)算、云計(jì)算、海量存儲(chǔ)、系統(tǒng)容錯(cuò)等;(4)快速仿真和建模;(5)超短期潮流分析;(6)故障定位;(7)合理應(yīng)用新型人工智能技術(shù),比如分散式智能代理、智能感知技術(shù)、自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等;(8)開發(fā)個(gè)性化人機(jī)交互界面及其內(nèi)核技術(shù),融合多媒體、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)分布系統(tǒng)、生物特征識(shí)別技術(shù)等;(9)針對(duì)電網(wǎng)智能化展開電力規(guī)劃的研究。

4 智能控制中心

智能控制中心是現(xiàn)有的EMS、DMS、SCADA、虛擬電廠(virtual power plant)等技術(shù)的升級(jí)和結(jié)合,在研究中應(yīng)根據(jù)分層分區(qū)的原則,明確不同級(jí)別控制中心的權(quán)責(zé)和功能,進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì),這其中包括:(1)可視化互操作平臺(tái)。該平臺(tái)能利用多媒體技術(shù)顯示潮流、電壓、功角、穩(wěn)定裕度、故障位置、變電站和線路運(yùn)行、發(fā)電廠狀態(tài)等信息,監(jiān)視控制中心各功能模塊,實(shí)現(xiàn)個(gè)性化信息披露,接收運(yùn)行人員指令。(2)預(yù)測(cè)功能。以高性能通信和信息處理為依托,與氣象部門、水利部門等相關(guān)部門聯(lián)合,實(shí)現(xiàn)信息的短時(shí)甚至超短時(shí)預(yù)測(cè);(3)交易與調(diào)度功能。該功能包括數(shù)據(jù)管理、機(jī)組調(diào)度、電網(wǎng)協(xié)調(diào)、信息披露等。數(shù)據(jù)管理用于處理機(jī)組狀態(tài)、電網(wǎng)拓?fù)?、?shí)時(shí)電網(wǎng)模型、預(yù)測(cè)參數(shù)、檢修計(jì)劃、電力交易基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(如雙邊合約、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)、節(jié)能調(diào)度、可再生能源扶持政策、金融和約等)等信息。電網(wǎng)協(xié)調(diào)功能是在綜合處理各級(jí)智能控制中心的決策后,協(xié)調(diào)各級(jí)電網(wǎng)的運(yùn)行,對(duì)網(wǎng)間交易、機(jī)組組合、出力分配、安全校核、AGC、備用等方面進(jìn)行優(yōu)化協(xié)調(diào)。信息披露功能則在服從相關(guān)保密和監(jiān)管條例的前提下,對(duì)發(fā)電計(jì)劃、購電成本、網(wǎng)間交易、能耗排放、阻塞情況、預(yù)測(cè)參數(shù)以及其他必要的信息進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的披露。(4)快速安全穩(wěn)定分析功能。目前的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析主要以離線分析為主,不能完全反映系統(tǒng)的真實(shí)情況。在智能電網(wǎng)中,應(yīng)推動(dòng)安全穩(wěn)定分析的在線化和實(shí)時(shí)化。該功能首先利用高性能量測(cè)和通信系統(tǒng)到得拓?fù)?、潮流、頻率、電壓、設(shè)備實(shí)時(shí)模型等信息;然后據(jù)此進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)和在線建模分析;最后確定當(dāng)前系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。(5)智能保護(hù)整定。目前的保護(hù)整定以離線整定為主。在智能電網(wǎng)中,將在快速安全穩(wěn)定分析、實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛥?shù)、實(shí)時(shí)負(fù)荷特性的基礎(chǔ)上計(jì)算出母線、線路、變壓器保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的定值。

[1]陳樹勇,宋書芳,李蘭欣,等.智能電網(wǎng)技術(shù)綜述[J].電網(wǎng)技術(shù),2009.

[2]林宇鋒,鐘金,吳復(fù)立.智能電網(wǎng)技術(shù)體系探討[J].電網(wǎng)技術(shù),2009.

[3]陳振宇,王鋼,李海鋒,等.基于智能多代理技術(shù)的廣域電網(wǎng)協(xié)調(diào)保護(hù)系統(tǒng)[J].電網(wǎng)技術(shù),2008.