智能電網(wǎng)與低壓電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1、智能電網(wǎng)與低壓電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨著國(guó)際金融危機(jī)、與全球能源危機(jī)的深化，二氧化碳減排與低碳經(jīng)濟(jì)的倡導(dǎo), 各國(guó)不約而同地選擇了智能電網(wǎng)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的引擎。它導(dǎo)致了全球范圍的智能電 網(wǎng)熱潮。我國(guó)根據(jù)自己電網(wǎng)的特殊性，提出堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)規(guī)劃。其內(nèi)涵包括特高壓輸電 網(wǎng)架、數(shù)字化變電站、配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，以及用電營(yíng)業(yè)管理與用戶互動(dòng)系統(tǒng)。而就目前我國(guó)的現(xiàn)實(shí)條件而言，只有特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)與用電營(yíng)業(yè)管理系統(tǒng)具備 立即實(shí)施的條件。數(shù)字化變電站與配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化，由于標(biāo)準(zhǔn)還很不完善，暫時(shí)還不 具備全面實(shí)施的條件。一.用電營(yíng)業(yè)管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與低壓電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觯鸿b于用電營(yíng)業(yè)管理與用戶互動(dòng)系統(tǒng)，涉及的產(chǎn)業(yè)鏈最長(zhǎng)，現(xiàn)實(shí)需

2、要的產(chǎn)品數(shù)量 最大,可以容納的企業(yè)也最多,它也成了企業(yè)追捧的熱點(diǎn)、投資商的最愛(ài)！但也就是這個(gè)系統(tǒng),從現(xiàn)場(chǎng)反饋的數(shù)據(jù)分析,存在重大技術(shù)障礙。主要體現(xiàn)在 系統(tǒng)的低壓載波信道的通信可靠性上?？紤]到低壓電網(wǎng)資產(chǎn)屬于供電部門所有，國(guó)家投資形成的資產(chǎn)無(wú)投入或低投入 增值,具有太大的誘惑;加上自家信道不用支付長(zhǎng)年累月日常通信的運(yùn)行費(fèi)用，國(guó)網(wǎng) 首選低壓載波信道作為用電營(yíng)業(yè)數(shù)據(jù)采集與用戶互動(dòng)系統(tǒng)的下段信道。但是這條信道也存在它自身的弱點(diǎn)：由于我國(guó)對(duì)低壓電器上網(wǎng)監(jiān)控不嚴(yán)，電網(wǎng) 載波通信背景噪聲很大;而電網(wǎng)的優(yōu)越的50hz頻率響應(yīng)特性與極差的高頻響應(yīng)特性,面對(duì)劇烈的電網(wǎng)負(fù)載變化，使得電網(wǎng)產(chǎn)生極 高的高頻衰減與難以克

3、服的衰減動(dòng)態(tài)范圍;這都導(dǎo)致了用電營(yíng)業(yè)管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 下段信道通信可靠性達(dá)不到現(xiàn)場(chǎng)適用要求。根據(jù)目前國(guó)際上在低壓電網(wǎng)上允許使用的兩個(gè)載波通信頻段與通信技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀，目前低壓載波通信單純依靠物理層通信，無(wú)法保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的可靠性;這 也為我國(guó)低壓載波集抄系統(tǒng)將近二十年的推廣實(shí)踐所證實(shí)?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外在低壓載波 通信領(lǐng)域，幾乎毫無(wú)例外地都在發(fā)展中繼組網(wǎng)技術(shù)。也就是關(guān)聯(lián)中繼技術(shù)。借助中 繼通信,犧牲部分?jǐn)?shù)據(jù)采集速度,來(lái)提高數(shù)據(jù)采集的可靠性。但是這種解決方案,具有一個(gè)前提,這就是電能表之間的關(guān)聯(lián)性。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn) “孤島”現(xiàn)象時(shí)，“孤島”中的電能表與其他電能表之間喪失了通信上相關(guān)性，中繼 手段就完全無(wú)能為

4、力了。要解決“孤島”現(xiàn)象的唯一手段，就是提高載波通信芯片 物理層通信能力，建立電能表之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。這個(gè)要求，比單純依靠物理層進(jìn)行系 統(tǒng)全覆蓋,要求低一些。它也說(shuō)明系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)指標(biāo)是與教波通信芯片物理層通信能 力是相關(guān)的。中繼通信的關(guān)鍵是電能表之間的相關(guān)性！就關(guān)聯(lián)中繼技術(shù)而言，從中繼的選擇性分類，可以分為非選擇性的自動(dòng)中繼（我 們可以把它稱作盲中繼）與選擇性自動(dòng)中繼兩種。非選擇性的自動(dòng)中繼的典型方案,有l(wèi)onworks總線技術(shù),及其國(guó)內(nèi)的動(dòng)態(tài)組網(wǎng) 技術(shù)。它主要依靠“全網(wǎng)偵聽(tīng)、沖突避讓”，實(shí)現(xiàn)中繼自動(dòng)路由。它對(duì)電能表關(guān)聯(lián)性認(rèn)知度要求最低，因?yàn)樗敲ぶ欣^;但它也沒(méi) 有電能表關(guān)聯(lián)性認(rèn)知的歷史積淀，更不

5、能重復(fù)使用。這種盲中繼,無(wú)法保證中繼效率;也不能人工調(diào)控后備方案;還需要全網(wǎng)互動(dòng)配 合;從工程實(shí)施上，需要系統(tǒng)配套供貨；電能表需要有相應(yīng)硬件、軟件支持,成本、價(jià) 格都相對(duì)高一些。所謂的選擇中繼，也就是低壓電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治雠c中繼路徑自適應(yīng)技術(shù)（Top。- relay技術(shù)），它的指導(dǎo)思想是首先建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龅臄?shù)學(xué)模型,通過(guò)系統(tǒng)調(diào)試,實(shí) 現(xiàn)低壓電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?摸清低壓電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，以及電能表在這個(gè)網(wǎng)架上的 位置,然后根據(jù)電能表的關(guān)聯(lián)關(guān)系,通過(guò)笫一次實(shí)時(shí)直抄結(jié)果與抄收邊界，借助軟件 分析，自動(dòng)選擇中繼表的位置,實(shí)現(xiàn)波狀外延與抄收覆蓋。在這個(gè)系統(tǒng)中，低壓電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鍪顷P(guān)鍵技術(shù)!它需要全面徹

6、底了解低 壓電網(wǎng)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與所有電能表在低壓電網(wǎng)上的準(zhǔn)確位置，直到把電能表的關(guān) 聯(lián)關(guān)系,直觀地呈現(xiàn)出來(lái)。便于通過(guò)集中器軟件控制整個(gè)中繼過(guò)程,并且選擇各種后 備中繼手段,確保系統(tǒng)抄收全覆蓋。在這個(gè)系統(tǒng)中,全部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治雠c中繼過(guò)程， 都由集中器軟件進(jìn)行控制，所有的電能表都是“傻瓜”電能表，只管中繼轉(zhuǎn)發(fā)。這樣, 系統(tǒng)中數(shù)量最大的載波電能表,成本可以相對(duì)降低,進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)造價(jià)降低。而且， 在公開(kāi)通信規(guī)約的前提下,便于集中器與電能表分開(kāi)供貨,對(duì)于有效控制整個(gè)行業(yè)產(chǎn) 業(yè)鏈建設(shè),與系統(tǒng)工程組織實(shí)施,是很有好處的。這種分析方法最大的好處,就在于電能表關(guān)聯(lián)性的歷史積淀！系統(tǒng)不斷修正的 電能表關(guān)聯(lián)性的準(zhǔn)確度

7、;能夠自適應(yīng)系統(tǒng)的各種動(dòng)態(tài)變化;其中包括正常的電能表輪 換校驗(yàn)、損壞更新、線路改造、系統(tǒng)擴(kuò)容、新戶報(bào)裝、氣候變化、季節(jié)更迭、設(shè)備 元器件老化等。而且,運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，這種關(guān)聯(lián)性描述越準(zhǔn)確。這個(gè)關(guān)聯(lián)性還可以重 復(fù)使用，包括智能電網(wǎng)中的其他應(yīng)用。二.分散型綠色電源建設(shè)與低壓電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觯弘S著國(guó)際金融危機(jī)的深化,與全球性的能源危機(jī),一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)一一智能電 網(wǎng)一一全面興起。世界各國(guó)都把低碳經(jīng)濟(jì)與清潔能源建設(shè)當(dāng)作了新興產(chǎn)業(yè)革命的引 擎。而在清潔能源建設(shè)過(guò)程中，替代化石能源的太陽(yáng)能與風(fēng)能,得到各方的極大關(guān) 注。在智能電網(wǎng)工程實(shí)施過(guò)程中，這兩種能源都要轉(zhuǎn)換成電能。因?yàn)殡娔茏鳛槎?能源,使用最方便。如

8、果是集中型太陽(yáng)能與風(fēng)能電站,它接入電網(wǎng)以后的全部管理、運(yùn)行模式,與 普通水電站、火電廠，差別不大。但是，太陽(yáng)能與風(fēng)能電站，其發(fā)電條件受氣候條件 嚴(yán)重制約，不能參加系統(tǒng)調(diào)峰。相對(duì)而言,分散型的綠色能源建設(shè),有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì):分散型綠色電源都在負(fù)荷 中心,這種能源消耗,避免了電能輸送,大大降低了系統(tǒng)線損,提高了能源使用效率。 但它的自然屬性,發(fā)電條件的隨機(jī)性,也給這些新能源上網(wǎng)，帶來(lái)諸多問(wèn)題。智能電網(wǎng)的運(yùn)行管理需要了解電能上網(wǎng)和使用電能的完整流程，以及在那些電 能被轉(zhuǎn)化、在這些位置上電網(wǎng)發(fā)生了什么變化。而且為了電網(wǎng)的安全運(yùn)行，也為了保護(hù)綠色電源設(shè)備，我們還需要計(jì)算、分析電 網(wǎng)的潮流分布、負(fù)荷分配,還有電源點(diǎn)的有功、無(wú)功功率流向、功率因數(shù)參數(shù)、電 網(wǎng)各點(diǎn)電壓分布、各種故障狀態(tài)下的短路電流計(jì)算，繼電保護(hù)整定。一系列的電參 量計(jì)算,都離不開(kāi)低壓電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。而我國(guó)由于歷史變遷的緣故,大多負(fù)荷中心的低壓電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),我們是 不知道的!這就使得上述電參量計(jì)算,變得十分困難。而且,沒(méi)有低壓電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓 撲結(jié)構(gòu)，即使我們利用先進(jìn)的只能表計(jì),采集到現(xiàn)場(chǎng)的電氣參數(shù),它們乂有多少現(xiàn)實(shí) 價(jià)值呢？即使微網(wǎng)技術(shù)得到進(jìn)一步的發(fā)展,它也需要這個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)支撐。當(dāng)然，就目前的技術(shù)發(fā)展來(lái)看,大規(guī)模的分散型綠色電源建設(shè),條件還不具備。 但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，它帶來(lái)的效益是明顯的。值得我們期待。