張 巖，葛 坤

（國網(wǎng)陜西省電力有限公司 銅川供電公司，陜西 銅川 727000）

0 引 言

隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)的電力工程中逐漸暴露了諸多問題，為全面提高電力事業(yè)的發(fā)展水平，迎合時代趨勢，電力企業(yè)需要將智能化、自動化作為主要方向。隨著信息時代的到來，5G通信技術(shù)日漸成熟并被應(yīng)用到各個領(lǐng)域[1]。未來的電力事業(yè)發(fā)展中，電力企業(yè)需要重點關(guān)注5G通信技術(shù)在智能分布式配電自動化中的應(yīng)用，實現(xiàn)技術(shù)改進(jìn)與創(chuàng)新。

1 智能分布式配電自動化

結(jié)合國家在電力工程方面出臺的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，智能分布式配電自動化方面陸續(xù)產(chǎn)生了多種技術(shù)，這些技術(shù)在速動型分布式饋線自動化、緩動型分布式饋線自動化中的應(yīng)用較為廣泛。速動型分布式饋線自動化在配電線路分?jǐn)嚅_關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)、斷路器線路的應(yīng)用較多，且應(yīng)用效果顯著。該方式下配電終端與同一供電環(huán)路內(nèi)的其他終端可靠連接，利用高速通信網(wǎng)絡(luò)作為媒介，供配電過程中雙方可高效、安全地傳輸信息，即使線路中出現(xiàn)異常情況，也能在變電站出口斷路器保護(hù)動作之前判定故障類型、位置及原因，同時進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，從而減小故障對其他部分的影響。緩動型分布式饋線自動化多出現(xiàn)于配電線路分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)的負(fù)荷開關(guān)線路上，同一供電環(huán)路的配電終端之間實時交互，一旦遇到故障情況，可立即由變電站出口部位的斷路器實施保護(hù)動作[2]。

無論電力工程中選用何種分布式系統(tǒng)，為保障系統(tǒng)的高效、安全運轉(zhuǎn)，都對通信方面有一定的規(guī)定。當(dāng)同一環(huán)路配電終端的高速通信達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時，能夠有效提高分布式配電自動化系統(tǒng)終端之間、終端與主站之間的通信質(zhì)量和通信效率。國家相關(guān)部門愈發(fā)重視電力配電自動化，不僅制定了有關(guān)的法律法規(guī)與技術(shù)體系，也給予了有關(guān)主體以政策等支持。依據(jù)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，速動型分布式饋線自動化系統(tǒng)中的通信時延有明確規(guī)定，終端之間、終端與主站之間的通信時延一般應(yīng)在20 ms以內(nèi)，故障上游側(cè)開關(guān)隔離時延應(yīng)在150 ms以內(nèi)。在智能分布式配電自動化中應(yīng)用5G通信技術(shù)不僅能滿足通信延時、動作隔離延時的基本規(guī)定，還能大大提高供配電質(zhì)量，未來有較大的發(fā)展空間。

2 5G通信技術(shù)在智能分布式配電自動化中的應(yīng)用

為了在智能分布式配電自動化系統(tǒng)中展現(xiàn)5G通信技術(shù)的優(yōu)越性，相關(guān)人員在設(shè)計系統(tǒng)時應(yīng)意識到配電終端與終端之間存在的聯(lián)系，構(gòu)建5G通信網(wǎng)絡(luò)來提高通信速率。采用個人對個人（Peer To Peer Lending，P2P）作為通信傳輸?shù)幕A(chǔ)環(huán)節(jié)，將IEC61850中面向通用對象的變電站事件（Generic Object Oriented Substation Event，GOOSE）作為通信的起點，為數(shù)據(jù)傳輸創(chuàng)造良好的條件[3]。就當(dāng)前的配電網(wǎng)設(shè)計與使用情況來看，為提高通信可靠性，結(jié)合技術(shù)要求與標(biāo)準(zhǔn)安裝特定型號、規(guī)格的5G通信終端設(shè)備，達(dá)到跨網(wǎng)通信的目標(biāo)，保持科學(xué)的信息交換。以采用IEC61850協(xié)議的變電站為研究對象，現(xiàn)場不具備直接引入GOOSE傳輸機制的條件，可以將會基于GOOSE over UDP的通信傳輸直接應(yīng)用在以太網(wǎng)中，此時通信與用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議如圖1所示。

圖1 通信和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議

5G通信技術(shù)作為智能分布式配電自動化系統(tǒng)中的核心技術(shù)，為達(dá)到最佳的技術(shù)應(yīng)用效果，提高供配電可靠性、安全性，需要嚴(yán)格控制各項參數(shù)。對比智能分布式饋線自動化系統(tǒng)、集中型自動化系統(tǒng)、電壓時間型自動化系統(tǒng)的各方面情況，智能分布式饋線自動化系統(tǒng)的優(yōu)勢更為明顯，在配電網(wǎng)運行過程中能實現(xiàn)提前隔離故障，在出口開關(guān)動作前完成隔離任務(wù)，在最短的時間內(nèi)縮小故障范圍，避免因故障處理不及時而危害其他線路的工作。在當(dāng)前的電力工程領(lǐng)域，絕大部分地區(qū)的變電站均為10 kV，開關(guān)保護(hù)延時配置應(yīng)在0.15～0.3 s，變電站高壓斷路器分閘時間應(yīng)在35～70 s。假定變電站出口延時保護(hù)時間為80 ms，設(shè)備終端保護(hù)固有動作的時間應(yīng)在80 ms以內(nèi)。

以某配電網(wǎng)保護(hù)終端為例，相關(guān)人員對該終端的運行狀態(tài)、技術(shù)參數(shù)、故障問題等展開了全面的分析。參考智能分布式饋線自動化系統(tǒng)的智能分布啟動、動作時序情形，發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，本地終端在采集到故障信息后會立即將這些信息反饋給相鄰終端設(shè)備，同時觸發(fā)對應(yīng)開關(guān)啟動自動化模塊開展處理，系統(tǒng)自動進(jìn)入故障搜索倒計時[4]。當(dāng)搜索任務(wù)結(jié)束后，設(shè)備終端與相鄰設(shè)備之間會共享數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)整合與分析結(jié)果為基準(zhǔn)展開故障判定。在此工作模式下，設(shè)備中故障問題的搜索時間應(yīng)與鄰近終端的信息交互時間一樣，但該時間受終端設(shè)備之間通信延遲的影響較大。在配電自動化系統(tǒng)中引入5G通信技術(shù)后能大大提高故障判定的速率，還能在最短的時間內(nèi)處理故障，從而進(jìn)一步降低故障對整個電網(wǎng)造成的危害，具備傳統(tǒng)技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢。

由于5G通信技術(shù)的先進(jìn)性，將該技術(shù)應(yīng)用于智能分布式配電自動化系統(tǒng)后不僅能提前隔離故障，還能縮小停電范圍，在短時間內(nèi)恢復(fù)供電。以某供電企業(yè)所構(gòu)建的智能分布式饋線自動化試驗平臺為研究對象，其中包含分布式保護(hù)終端、工業(yè)級5G路由器、模擬斷路器等，整個系統(tǒng)運行中不同部分之間相互配合，有效保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。該企業(yè)為提高其供配電水平，利用5G通信技術(shù)建立了更為完善的通信網(wǎng)絡(luò)，對環(huán)網(wǎng)柜開展多次線路短路故障模擬測試后，根據(jù)風(fēng)險分析與檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)智能分布式配電自動化系統(tǒng)的故障檢測時間短、準(zhǔn)確度高。智能分布式配電自動化系統(tǒng)中5G通信技術(shù)的應(yīng)用能夠提高故障檢測準(zhǔn)確度，實現(xiàn)對變電站開關(guān)之間的故障情況跟蹤檢測與分析。結(jié)合實際情況，變電站與線路開關(guān)保護(hù)裝置的型號、規(guī)格等有所差異，失壓分閘的延遲時間是需要重點關(guān)注的參數(shù)[5]。此參數(shù)與故障隔離時間、恢復(fù)時間等緊密關(guān)聯(lián)，在利用5G通信技術(shù)時應(yīng)根據(jù)實際情況設(shè)置失壓分閘的延遲時間參數(shù)。為進(jìn)一步提高智能分布式配電自動化中5G通信技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟合理性，需要綜合考慮5G通信技術(shù)與配電自動化系統(tǒng)的兼容性、干擾性等，在系統(tǒng)運行過程中采取有效的措施來消除干擾信號。

3 智能分布式饋線自動化系統(tǒng)中5G通信技術(shù)應(yīng)用的展望

現(xiàn)階段，我國各個地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展參差不齊，在電力工程方面的技術(shù)應(yīng)用也有所差異，部分地區(qū)受限于技術(shù)、經(jīng)濟條件，尚未實現(xiàn)5G通信網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。5G通信技術(shù)的運營成本較高，在未來的電力工程領(lǐng)域要實現(xiàn)多元化應(yīng)用的目標(biāo)，相關(guān)人員需要結(jié)合現(xiàn)階段的技術(shù)情況克服技術(shù)難題，解決智能分布式饋線自動化系統(tǒng)中5G通信技術(shù)應(yīng)用時存在的問題。5G通信技術(shù)是各行各業(yè)的熱點技術(shù)，電力企業(yè)在利用5G通信技術(shù)時需要在終端設(shè)備中安裝5G模組或連接5G路由器，從而彌補光纖通信高成本、環(huán)境干擾大等缺陷。除此之外，應(yīng)用智能分布式饋線自動化系統(tǒng)檢測供電線路時，一旦檢測到線路發(fā)生了故障，系統(tǒng)應(yīng)立即進(jìn)入故障分析環(huán)節(jié)，實現(xiàn)故障準(zhǔn)確定位并將故障信息反饋給相關(guān)人員，以便及時采取有效的處理措施。

4 結(jié) 論

隨著電力事業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，智能分布式配電自動化成為其中的熱點問題。為了在實際應(yīng)用中保障智能分布式配電自動化系統(tǒng)的功能多樣性、性能穩(wěn)定性，相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合用戶需求科學(xué)利用5G通信技術(shù)，充分發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢。