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先進的通信、信息技術(shù)是智能電網(wǎng)關鍵技術(shù)的基礎,更靈活、清潔、安全及經(jīng)濟是“智能電網(wǎng)”技術(shù)所追求的目標。有助于實現(xiàn)實時信息快速處理和大電網(wǎng)大區(qū)域信息交互,做到實時掌握自身系統(tǒng)的各種反應系統(tǒng)穩(wěn)定特征的參數(shù)變化,診斷預測故障,增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
1.1智能電網(wǎng)通信技術(shù)
實現(xiàn)智能電網(wǎng)的前提條件是實現(xiàn)通信技術(shù)的智能化,進一步實現(xiàn)各種不同信息相互之間的聯(lián)系,通過這樣的一個智能化通信系統(tǒng)可以建立一個高度的智能電網(wǎng)。也就是說集成度高、靈敏性好,雙向快速反應的通信系統(tǒng)是智能電網(wǎng)實現(xiàn)的基礎,缺少這樣的通信系統(tǒng)的支持,也就無從談起電網(wǎng)的智能化。因此要建設智能電網(wǎng),我們首先就必須的建立這樣的通信系統(tǒng)。
1.2參數(shù)量測技術(shù)
在智能電網(wǎng)基本的組成部件中參數(shù)量測技術(shù)顯得尤為重要,智能電網(wǎng)中的各項數(shù)據(jù)信息可以通過先進的參數(shù)量測技術(shù)獲得,這些信息可以在智能電網(wǎng)的各方面使用。智能電網(wǎng)中使用的是智能固態(tài)表計,智能固態(tài)表計的好處與作用是可以使電力公司與用戶進行很好的雙向通信技術(shù),提高包括功率因數(shù)、相位關系(WAMS)、電能質(zhì)量、表計損壞、設備狀況和故障的定位、線路負荷、變壓器和關鍵元件停電確認、電能消費、預測和溫度等數(shù)據(jù)。
1.3高級的電力電子設備
目前的電能損耗比較嚴重,其中電力電子設備的使用是其中原因之一,落后的電力電子設備會損耗相當多的電能。而要提高電能的有效利用率的措施之一便是對電力電子設備的改善。高級、先進的電力電子設備可以為用戶提供高質(zhì)量的電能,提高電能的利用率,能滿足各種不同的電力需求。高級、先進的電力電子設備設備技術(shù),可以極大地提高輸配電系統(tǒng)的性能,提高功率密度和電力生產(chǎn)的效率。高級的電力電子設備有著重要的作用在發(fā)電和輸電以及配電、用電的過程中。
1.4先進的電力電子技術(shù)
有關研究顯示先進的電力電子技術(shù)的節(jié)能效果可達10%~40%,對電能的控制和變換不在采取傳統(tǒng)的方法,而是采取更先進的電力電子器件進行變換和控制。電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,為電能的控制和變換提供了硬件條件。目前對電力系統(tǒng)運行要求的不斷提高,導致電力電子技術(shù)大范圍的應用于電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用等各個環(huán)節(jié)。當前電力電子市場上出現(xiàn)了SVC為基礎的柔流輸電技術(shù);高壓變頻電氣傳動技術(shù);新型超高壓輸電技術(shù);智能開關同步開斷技術(shù)和靜止無功發(fā)生器、動態(tài)電壓恢復器的電力技術(shù)等。
二、智能電網(wǎng)的展望
根據(jù)現(xiàn)階段我國的國情,在一些遠距離特高電壓輸送上相對落后,智能電網(wǎng)建設必須要解決好這個問題。同時可以通過智能電網(wǎng)的建設,能更進一步加強地區(qū)配電網(wǎng)自動化水平,實現(xiàn)多地區(qū)的電網(wǎng)共用,建設靈活、安全、有效、堅固的配電網(wǎng)絡,實現(xiàn)對傳統(tǒng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級,滿足未來社會與經(jīng)濟的發(fā)展。3.1分布式能源的接入分布式能源接入改變以往單線的接入方式,采用一種新型的接入方式,通過建立混合樹狀、網(wǎng)狀等接入方式,這樣的接入方式可以使每個點既可作為負荷消耗也可作為負荷提供,電力資源的交換得以雙向交換。比如風力發(fā)電太陽能發(fā)電這樣的,發(fā)電量不大,分布在負荷附近的發(fā)電形式叫做分布式能源。與傳統(tǒng)的火電、核電、水電集中上網(wǎng),然后在分布給負荷這種形式相對應的能源接入,節(jié)省輸電網(wǎng)的投資,提高全系統(tǒng)可靠性,為系統(tǒng)運行提供了很高的靈活性。如電網(wǎng)遇到大風暴和冰雪天氣,即使遭到嚴重破壞,但是其中的分布式電源可自行形成孤島或微網(wǎng),向交通樞紐、醫(yī)院和廣播電視等提供應急供電。3.2建立堅強、靈活的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)我國能源分布與生產(chǎn)力布局很不平衡,目前急需解決的問題就是如何進一步、優(yōu)化特高壓和各級電網(wǎng)規(guī)劃。當前全球各國都在努力發(fā)展清潔能源,然而由于清潔能源間歇性、不確定性、隨機性等本身的特點,因此電網(wǎng)的建設不得不加以考慮,這些因素會帶來了極大挑戰(zhàn)給電網(wǎng)的安全運行。解決這一問題的關鍵,在于通過對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的運用靈活,通過電網(wǎng)結(jié)構(gòu)靈活運用可以使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)安全可靠,就算是遇到自然災害和社會災害等突發(fā)災害性也能保證電網(wǎng)的安全運行。而我們現(xiàn)實智能電網(wǎng)的主要目的便是在于提高電力體系安全性與可靠性,希望實現(xiàn)提高清潔能源規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃的協(xié)調(diào)性,能夠更好的將新能源介入電網(wǎng)的運行以及并網(wǎng)的運行控制。
隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展,電力需求量也越來越大,大電網(wǎng)的建設必然是今后電力事業(yè)發(fā)展的方向,這也就意味著電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也會越來越復雜,我國地理地域遼闊氣候復雜,因此電網(wǎng)所面臨的條件很復雜,這就需要利用先進的電力電子技術(shù),采用先進的電子裝置來調(diào)控電力系統(tǒng),以增強電網(wǎng)的構(gòu)架,避免電網(wǎng)故障的擴散,并增強電網(wǎng)的故障抵抗和故障恢復能力,這些問題都是可以通過先進電力電子技術(shù)的應用得到改善。社會的進步對電能的需求量變大同時對電能的質(zhì)量要求也是越來越高,輸出電能質(zhì)量如果達不到要求會對整個電網(wǎng)產(chǎn)生重大影響,帶來的損失也是不可估量的。先進電力電子設備可以改善電網(wǎng)電能質(zhì)量,大大的提高輸電效率和經(jīng)濟發(fā)展。能源是整個人類社會存在與發(fā)展的物質(zhì)基礎,更是經(jīng)濟快速穩(wěn)定增長的根本驅(qū)動力。隨著常規(guī)化石能源的不斷消耗以及生態(tài)平衡、環(huán)境污染等能源安全問題的日益突出,以清潔無污染、循環(huán)可再生為特點的太陽能、風能、生物質(zhì)能等新能源的開發(fā)利用越來越受到世界各國的高度重視。我國雖然是當今世界上最大的發(fā)展中國家,能源資源總量豐富,但是資源分布不均衡,開發(fā)利用難度較大,且人均擁有量較低。當前正值經(jīng)濟飛速發(fā)展、能源高消耗時期,以常規(guī)化石能源為主要能源造成的環(huán)境污染問題與經(jīng)濟快速發(fā)展之間的矛盾較為突出。為了從根本上解決我國的能源問題,滿足經(jīng)濟穩(wěn)定增長和社會和諧發(fā)展的需要,必須保護生態(tài)環(huán)境,實行能源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。一方面要大力提高能源利用效率,另一方面則是加快風能、太陽能等新能源的開發(fā)利用進度。這些新能源的發(fā)對電力電子器件的要求更高。
2先進電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用
柔流輸電包括SVC和STATCOM,通過SVC進行無功補償?shù)碾妷狠敵鲋C波大、基波損耗高、占地面積較大,因此,用STATCOM進行無功補償成為電力系統(tǒng)無功補償?shù)闹饕椒ālo止同步補償器(StaticSynchronousCompensator,STATCOM)是柔流輸電系統(tǒng)的核心裝置和技術(shù)之一。1976年,美國人L.Gyugyi第一次提出了它的概念,即利用半導體變流器進行無功補償?shù)睦碚摗Mㄟ^對系統(tǒng)無功功率實現(xiàn)動態(tài)無功補償,提高系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性,確保系統(tǒng)運行安全,改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能。與傳統(tǒng)的無功補償裝置相比,STATCOM裝置能夠連續(xù)調(diào)節(jié)無功,輸出諧波小,器件損耗低,運行范圍寬,調(diào)節(jié)速度快,可靠性高等優(yōu)點;其輸出電流在電網(wǎng)電壓低時不受影響,具有較硬的低壓無功功率特性;而且接入系統(tǒng)后不會改變系統(tǒng)阻抗特性引起振蕩。近年來,世界上有很多學者都從事STATCOM裝置的研究工作,無論是裝置容量還是產(chǎn)品性能都有了很大的提高。新型電力電子器件(如:IGBT、GTO、IGCT等)、多重化、多電平和單相橋串聯(lián)等技術(shù)被應用到STATCOM裝置中,以提高裝置容量和電壓等級,并通過現(xiàn)代控制技術(shù),提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性,改善裝置輸出諧波。
許多先進的控制方法,例如遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡自適應控制、模糊控制、比例積分(PI)控制、微分代數(shù)控制、魯棒性自適應控制等被應用到STAT-COM裝置非線性特性的研究中。在世界上針對STATCOM裝置的研究工作中,STATCOM裝置的仿真建模及其控制方法研究始終是重點。世界各國對STATCOM的研究,STATCOM技術(shù)和應用情況都取得了突破性的進展。現(xiàn)代電力電子技術(shù)、多重化、多電平和單相橋串聯(lián)等技術(shù)使STATCOM工作性能得到很大的提高。再加上先進控制方法的加入更提高了STATCOM工作的穩(wěn)定性,使之在電力系統(tǒng)領域的應用更加廣泛。關于STATCOM的研究有很多問題,但是最重要的還是它的建模和控制問題,這將直接影響著STATCOM的整體性能。國際上關于STATCOM的研究由來已久,日本是最先運用STATCOM裝置的國家,緊接著美國也在STATCOM的研究上取得成功,并和日本聯(lián)合研制了世界上第一臺采用GTO進行逆變的STATCOM,在1991年投入運行取得很好的效果。之后的德國在1997年也研制出大型的STATCOM裝置并在丹麥的風電場投入運行。我國雖然起步晚,但是發(fā)展速度極快,清華大學在1999年研制出20Mvar的STATCOM裝置,在2011年我國南方電網(wǎng)研究出世界上最大容量的STATCOM裝置,并在東莞投入運行取得良好的效果。從此我國成為能夠研制出大容量STATCOM裝置的國家之一,但是仍有許多不足之處有待改進。
3結(jié)束語
對消費者的具體用電情況進行收集、測量、分析以及儲存,能夠有效實現(xiàn)信息采集、實時通信、數(shù)據(jù)綜合分析、需求響應以及雙向計量。高級量測體系技術(shù)是智能營銷基礎技術(shù)、能源分布式接入以及用戶雙向互動的基礎保障和重要技術(shù)支持。量測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡以及智能電表是目前我國智能電網(wǎng)高級量測體系技術(shù)的主要組成部分。
二、智能電網(wǎng)技術(shù)在用電營銷中的應用
(一)智能化抄表
隨著我國智能電網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展,智能化抄表不斷應用于我國電力營銷中,有效提高了我國用電營銷效率。遠程抄表和抄表設備智能化是目前我國電力營銷中智能化抄表的主要體現(xiàn)。遠程抄表即是利用智能電表上的后臺控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集模塊,采用低壓配電線、通信網(wǎng)絡、現(xiàn)場總線以及串口數(shù)據(jù)傳輸?shù)韧ㄓ嵓夹g(shù),遠程自動抄錄、統(tǒng)計用戶智能電表用電表數(shù)據(jù),同時進行自動計費。對于一些未能實施遠程抄表的地區(qū),抄表人員可以攜帶準確可靠、便于操作的智能化抄表設備進行實地抄表,及時掌握用戶的用電信息。
(二)智能化自動配電系統(tǒng)
智能化自動配電系統(tǒng)即是綜合運用微機控制技術(shù)、電力網(wǎng)絡技術(shù)以及通訊網(wǎng)絡技術(shù),構(gòu)建用電營銷智能化系統(tǒng),提升用電營銷效率。目前,我國用電營銷中的智能化自動配電系統(tǒng)具有覆蓋范圍廣、供電可靠性高以及監(jiān)控實時性強的優(yōu)勢,同時為遠程抄表提供了信息交流基礎。目前,我國智能化自動配電系統(tǒng)在功能方面不斷完善,已能夠兼容GPRS通訊網(wǎng)絡,同時也有效實現(xiàn)了用電營業(yè)管理信息系統(tǒng)與自動抄表系統(tǒng)之間資源共享,有效提升了我國用電營銷管理水平。
(三)營配信息通信一體化平臺
營配信息通信一體化平臺即是在拓撲關系、基礎資源、客戶資料模型以及電網(wǎng)設施的基礎上,采用先進現(xiàn)代化信息傳輸技術(shù),構(gòu)建用戶停屈媛媛國網(wǎng)陜西省電力公司電力科學研究院陜西西安710000電管理、供電穩(wěn)定性管理、報裝業(yè)擴輔助以及線損管理和電網(wǎng)CIS一體化的信息服務平臺。主、輔、補充相結(jié)合的信道組合是目前我國營配信息通信一體化平臺的主要傳輸通道,該傳輸線路以光纖為主要通道,寬帶無線網(wǎng)絡為輔助通道,并在傳輸過程中采用公共信息網(wǎng)絡進行有效補充。目前,我國營配信息通信一體化平臺了公共有效確保用戶用電信息傳輸?shù)恼_性、完整性以及及時性,同時也便于電力企業(yè)對電力營銷的實時監(jiān)控和維護,推動了我國電力營銷的不斷發(fā)展。
(四)智能交互儀表
智能交互儀表即是利用網(wǎng)絡將采集到的有價值的客戶用電信息自行向電力相關部門傳遞的設備。智能交互儀表為雙向交流溝通渠道,電力相關部門能夠?qū)崟r、準確地跟蹤和監(jiān)控電力傳輸和營銷,對于電力運輸及儲存過程中出現(xiàn)的耗損情況和環(huán)節(jié)能夠及時發(fā)現(xiàn),同時采取相關解決措施,有效避免電網(wǎng)出現(xiàn)盜電現(xiàn)象。
三、結(jié)束語
1.1數(shù)據(jù)采集
數(shù)據(jù)采集是用電信息采集系統(tǒng)的主要職能,它使以往耗時耗力的數(shù)據(jù)采集工作變得既簡單又高效,而且根據(jù)各種業(yè)務的各種需要,可以對數(shù)據(jù)采集進行合適的調(diào)整,以滿足不同業(yè)務的需要,這樣,可以保證采集工作的定時性,而且還可以對數(shù)據(jù)進行隨機采集,或直接接受用戶上報的數(shù)據(jù)。
1.2數(shù)據(jù)管理
用電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以使數(shù)據(jù)的運算、分析和儲存得以實現(xiàn),從而實現(xiàn)原始數(shù)據(jù)的安全有效,而且可以保證對異常數(shù)據(jù)的甄別工作的實現(xiàn)。在對數(shù)據(jù)進行分析后,可以得出三項平衡度,另外,可以根據(jù)設定的突變值,定時對線損進行相應的分析,包括用電情況的等。
1.3數(shù)據(jù)控制
為了控制電網(wǎng)功率的定值,我們也可以使用用電信息采集系統(tǒng),對用電時段、總的用電量以及保電工作進行控制,還可以實現(xiàn)遠程遙控。
1.4綜合運用方面
對于用電信息采集系統(tǒng),除了上述應用職能之外,還可以實行預付費管理、對用電管理人員的考勤管理、通過現(xiàn)代化的信息通信(手機短信、語音)及時向用戶發(fā)送用電的相關信息,實現(xiàn)與用戶的及時溝通、及時聯(lián)系,使用戶對自己的用電情況及時了解,此外,互聯(lián)網(wǎng)和銀行卡等相關媒介的使用也可以實現(xiàn)同樣的目的。
2.智能電網(wǎng)用電信息采集系統(tǒng)中各種信息采集系統(tǒng)的優(yōu)缺點
智能電網(wǎng)用電信息采集系統(tǒng)能夠充分利用現(xiàn)有的配電網(wǎng)絡來實現(xiàn)信息的快速傳輸,這是該系統(tǒng)在寬帶通信中的優(yōu)勢,在上述的職能中有充分的體現(xiàn),這里就不再敘述。對于該系統(tǒng)之外的缺點,主要存在于“電磁輻射”、“噪聲干擾”、“變壓器阻隔信號”以及“BPLC協(xié)議”等各方面。第一,在電力線寬帶的通信技術(shù)中,其重要環(huán)節(jié)是減小電磁輻射,但是此時,電力線的工作特性與射頻天線發(fā)射的電磁波,會對現(xiàn)有的短波通訊產(chǎn)生干擾。第二,當電力線寬帶在執(zhí)行通信工作時,配電變壓器使信號不能夠直接從中壓網(wǎng)進入低壓網(wǎng),因此,為了解決這一問題,需要相應的設備的協(xié)助,但是這些設備通常比較昂貴,這是該系統(tǒng)中存在的另一缺點。第三,電力線通道的噪聲干擾比較大,時變性也比較強,而噪聲的來源是各種電器和幾點產(chǎn)品以及電力線本身,很難消除。而且,這些噪聲還會對電力器件產(chǎn)生作用,使其產(chǎn)生周期性噪聲、產(chǎn)生寬帶噪聲。更糟糕的是,一些未接入電網(wǎng)的設備會將其產(chǎn)生的噪聲通過射頻耦合進入電力線。
3.智能電網(wǎng)用電信息采集中電力線寬帶通信技術(shù)的實施要點
電力線寬帶通信技術(shù)采用的是先進的OFDM通信編碼技術(shù),利用電力線來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)通信的傳送,這種電力線的應用范圍和覆蓋面積特別廣泛,利用這種電力線將互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為高頻無線電波,這些電波在特定端口被送回到效用柵格中,并經(jīng)過效用變壓器進入用戶家庭和公司。可以免布線低成本地實現(xiàn)用戶的數(shù)據(jù)終端接入寬帶通信網(wǎng)絡,適應了現(xiàn)代節(jié)約型社會的建設需求。
3.1組網(wǎng)模式
電力線寬帶載波抄表系統(tǒng)由采集器電力線載波交換機集中器主站以及傳輸通道組成。在對其進行組裝時,應將采集器與智能電能表連接,通過耦合環(huán),將采集到的電力數(shù)據(jù)信號耦合進電力線,將其傳輸匯聚至電力線載波交換機,通過這個交換機將數(shù)據(jù)匯聚到寬帶載波集中器中,集中器再通過光纖通道將數(shù)據(jù)傳動到主站。集中器的上行方面采用了EPON光網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳。對于傳輸方式,有許多方式,具體有施工方式、可靠性、運行維護、傳輸速率、訪問機制、影響因素和可擴展性,通過對不同傳輸方式的各種指標的對比,可以更好地選擇不同要求下的合適方式。
3.2組網(wǎng)結(jié)構(gòu)
根據(jù)部署位置,以電力線寬帶載波技術(shù)的低壓用戶集中抄表系統(tǒng)為基礎的系統(tǒng)構(gòu)架可分為三個部分,即主站、通信信道和采集設備。
(1)面對系統(tǒng)主站部分的各種物力結(jié)構(gòu),建議單獨組網(wǎng),應用防火墻來安全隔離營銷應用系統(tǒng)、其他應用系統(tǒng)以及公網(wǎng)信道,從而實現(xiàn)系統(tǒng)信息的安全傳輸。
(2)通信信道主要分為兩部分:遠程通信信道和本地通信信道在這兩種通信信道中,遠程通信信道就是一種通信信道,這種通信信道位于系統(tǒng)主站和遠端網(wǎng)絡集中器之間,包括了多種網(wǎng)絡信道。而由于光纖信道具有高寬帶、高速率、高可靠性的特點,所以在一定的條件下,可將電力通信光纖專網(wǎng)向配網(wǎng)延伸至每個臺區(qū),從而保證主要通信網(wǎng)絡的專有性和安全性。而本地通信信道即網(wǎng)絡集中器和采集器以及采集器與電能表計之間的通信信道。
(3)采集設備是安裝在現(xiàn)場的終端以及計量設備。主要由專一收集各種終端數(shù)據(jù)并進行處理的網(wǎng)絡集中器,用于采集多種電表數(shù)據(jù)的電能信息并可以與集中器交換數(shù)據(jù)的電力線寬帶載波采集器,以及電能表構(gòu)成。
3.3網(wǎng)絡管理
寬帶集抄的全面支持受益于SNMP網(wǎng)絡管理,因此,網(wǎng)絡管理是電力線寬帶通信技術(shù)的重要內(nèi)容,主要包括以下三個方面:
(1)網(wǎng)絡配置的管理
可以對數(shù)據(jù)進行遠程設置、對各種參數(shù)實現(xiàn)獲取。而且支持人工設置和自動下載。
(2)性能檢測
支持對設備運行狀態(tài)的遠程監(jiān)控,可以實時檢測電力線的通信線路的狀態(tài),包括通信速率、信道曲線、載波調(diào)制等。
(3)應用升級
它同樣可以支持通信控制和應用軟件的遠程升級,可以采用整體或分模塊的升級,為新的應用業(yè)務開展提供了簡單、經(jīng)濟的解決手段。
4.總結(jié)
1.1智能電網(wǎng)通信技術(shù)現(xiàn)狀
目前,網(wǎng)絡通信技術(shù)在智能電網(wǎng)領域應用廣泛,在發(fā)、輸、變、配、用等環(huán)節(jié)都有相應的通信標準和應用。比如,變電站與控制中心之間采用IEC61970或IEC61968標準;變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)部使用IEC61850標準通信。當前電網(wǎng)通信技術(shù)及標準種類多且兼容性不足,通信技術(shù)不能滿足不斷發(fā)展的用戶端新的要求,比如電動汽車、智能家居和智能電表等。
1.2智能電網(wǎng)用戶端通信技術(shù)
智能電網(wǎng)用戶端涉及的領域較廣,在不同的應用領域有不同的通信技術(shù)存在,這是由于各種通信技術(shù)在不同時間階段不同行業(yè)發(fā)展有各自不同特點所形成。隨著新技術(shù)的發(fā)展,多元化的通信技術(shù)在智能電網(wǎng)用戶端系統(tǒng)中得到廣泛的應用。
(1)InternetIP使用IP基礎網(wǎng)絡的優(yōu)勢在于與互聯(lián)網(wǎng)的有效銜接。用戶端通信采用基于TCP/IP的網(wǎng)絡,可以非常便捷地與現(xiàn)有網(wǎng)絡互聯(lián)互通。其好處還在于大量IP成熟標準、有效工具能直接應用到用戶端的應用軟件。此外,IP基礎網(wǎng)絡支持帶寬共享和動態(tài)路由能力,在智能電網(wǎng)用戶端中對最小存取延遲,最大丟包率或最小帶寬現(xiàn)狀等有特殊要求的應用,一些IP如多協(xié)議標簽交換(MPLS)技術(shù)可滿足此特殊要求。
(2)光纖以太網(wǎng)通信它采用光纖介質(zhì)運行以太網(wǎng)LAN數(shù)據(jù)包。物理層和數(shù)據(jù)鏈路層以任何標準的以太網(wǎng)速度運行,也可以實現(xiàn)交換機的速率限制功能,以非標準的以太網(wǎng)速度運行,最高可以達到10Gbit/s。目前光纖以太網(wǎng)通信在電力監(jiān)控系統(tǒng)中已有商業(yè)化產(chǎn)品投入運行。
(3)電力線寬帶(BPL)該技術(shù)采用電力線傳輸數(shù)據(jù)。通過電力調(diào)制解調(diào)器可以在一定區(qū)域內(nèi)任意的電源插座上實現(xiàn)網(wǎng)絡接入。電力線寬帶在缺少其它通信網(wǎng)絡的地區(qū)有著廣闊的應用前景,其優(yōu)點在于利用現(xiàn)有電力線上網(wǎng)而無新增通信線纜鋪設投資。但目前的BPL能夠提供的最大帶寬為4MB。因為電力網(wǎng)使用的大多是非屏蔽線,電磁兼容性的問題嚴重影響網(wǎng)絡的傳輸速度。
(4)3G移動通信利用現(xiàn)有3G移動通信可以避免建立專門的無線網(wǎng)絡所需的大量投資,使用方便、靈活。但若大量使用成本投入會較高,且日常的運行、管理、維護費用較高。故此通信技術(shù)適用于重要、且節(jié)點數(shù)少的遠距離智能電網(wǎng)用戶端通信場合。
(5)無線通信(ZigBee、WiMedia、Wi-Fi)Wi-Fi技術(shù)具有較高的成本效益,能夠進行升級擴展以覆蓋大型地域和多個端點,且無需鋪設電纜。ZigBee通信使用跳頻擴頻無線技術(shù),該技術(shù)具有可靠性高、傳輸速率低、傳輸距離遠的優(yōu)點,由此解決了傳輸堵塞和干擾。WiMedia通信的物理層采用超寬帶標準,其解決方案的射頻覆蓋水平與ZigBee相似,其數(shù)據(jù)傳輸速率高,并具有網(wǎng)狀網(wǎng)絡功能。
(6)現(xiàn)場總線通信20世紀80年代中期產(chǎn)生的現(xiàn)場總線技術(shù),相比傳統(tǒng)控制系統(tǒng),其特征為:數(shù)字化、全雙工傳輸、分支結(jié)構(gòu)多。現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)了工業(yè)控制系統(tǒng)的分散化、網(wǎng)絡化和智能化,導致其體系結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生重大發(fā)展。
(7)通用工業(yè)協(xié)議(CIP)CIP是面向?qū)ο蟮墓I(yè)網(wǎng)絡控制協(xié)議。根據(jù)OSI/ISO七層協(xié)議模型,DeviceNet協(xié)議定義了七層模型中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層。而CIP協(xié)議是七層模型中的最上層———應用層。CIP協(xié)議是De-viceNet的應用層,同時是ControlNet、EtherNet/IP、CompoNet的應用層。DeviceNet和ControlNet、Eth-erNet/IP、CompoNet共用同一個應用層協(xié)議CIP,但它們有各自的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。
(8)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)當前,工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的性能不斷提高,成本不斷下降,其在工業(yè)自動化領域的發(fā)展非常迅速。相比其它現(xiàn)場總線技術(shù),以太網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢有:1)數(shù)據(jù)傳輸速率高,達到100Mbit/s;2)不同的傳輸協(xié)議能在相同總線上共存;3)在以太網(wǎng)中,數(shù)據(jù)存取技術(shù)采用變互式和開放式;4)不同的拓樸結(jié)構(gòu)和不同的物理介質(zhì)得以存在和運用。
2走向集成的智能電網(wǎng)用戶端通信技術(shù)
2.1集成的通信技術(shù)
在智能電網(wǎng)設備端,目前仍然是多種現(xiàn)場總線并存。從用戶角度,希望通過通信技術(shù)集成以實現(xiàn)各種智能元器件與控制器之間的互聯(lián)互通,但并非必須用一個通信網(wǎng)絡來實現(xiàn)所有的功能。例如:Internet網(wǎng)絡并非同結(jié)構(gòu)的單一網(wǎng)絡,但用戶確能實現(xiàn)電子郵件、文件下載、網(wǎng)絡瀏覽、網(wǎng)上游戲等不同類型的服務。從通訊協(xié)議的構(gòu)筑模型角度,大多數(shù)用戶端通訊協(xié)議均根據(jù)OSI的七層模型。當前,自底層向上定義構(gòu)筑統(tǒng)一整體的通信協(xié)議大量存在,這使得在相同層次上的互聯(lián)性在各標準協(xié)議之間較難集成。其實,定義OSI分層模型是為了讓不同構(gòu)架、不同發(fā)展階段的通訊協(xié)議能相互獨立,使其能在獨立發(fā)展的同時具備良好的互相配合、結(jié)合,增加其相互間成為一個端對端完整協(xié)議的可能。比如,以TCP/IP協(xié)議棧為核心的Inter-net網(wǎng)絡協(xié)議中,不同的應用層協(xié)議可以在上層網(wǎng)絡存在,而大量的不同局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)可以在下層網(wǎng)絡平臺上實現(xiàn)。隨著通信技術(shù)的發(fā)展,通信集成將應運而生。通信集成是指一個集成的通信軟硬件平臺融合多種通信協(xié)議及通信接口,實現(xiàn)不同通信技術(shù)的互通互聯(lián)。
2.2通信技術(shù)標準的發(fā)展及融合
(1)及時的響應能力
在變電站自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸中要存在實時的運行信息和操作控制信息,要及時有效的進行傳輸,在傳輸?shù)倪^程當中要保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性要求;
(2)可靠性高
電力系統(tǒng)在實際的運行過程當中是有其特殊性質(zhì)的,主要是因為電力系統(tǒng)是24小時不間斷運行的,這也直接導致了數(shù)據(jù)通信也要求24小時不間斷,一旦系統(tǒng)中出現(xiàn)了較大失誤的時候,就會出現(xiàn)設備以及人員造成非常大的損害,設備破壞,所以我們要求一定要保證變電站自動化系統(tǒng)設備之間的通信可靠性,這也是對智能電子設備數(shù)據(jù)通信的要求;
(3)具備良好的兼容性
由于變電站是一個高電磁干擾的環(huán)境,除了自身通信信號傳輸通道復雜以外,惡劣的通信環(huán)境同樣是一個重大的因素,所以說怎樣對設備之間數(shù)據(jù)通信產(chǎn)生的不良影響進行改善,這就要求我們的變電站要具備良好的電磁兼容性,此外在采取其他的一些性對措施來減弱環(huán)境對變電站的影響;
(4)結(jié)構(gòu)要分層設計
這里所說的主要是變電站自動化系統(tǒng)的分層,而只有在通信系統(tǒng)設計成分層式方式的時候,變電站自動化系統(tǒng)才能夠使用分層的分布式結(jié)構(gòu),因此我們的工作人員在進行通信設計的時候一定要根據(jù)各個層次的實際特點進行針對性的設計;
二.智能變電站的網(wǎng)絡通信
1信息記錄技術(shù)
1.1點對點通信記錄技術(shù)
(1)確保采樣的完整性,信息丟失報警,雖然采樣值道德傳遞方式是通過光纖進行直接傳遞的,這在很大程度上是避免了信息的丟失,但是由于在實際的傳遞過程當中,并不是只有光纖傳輸,還有其他介質(zhì)存在,再加上軟件實際使用能力等原因,就有可能會出現(xiàn)信息丟失的現(xiàn)象,所以說在記錄信息之前一定要優(yōu)先考慮信息丟失所帶來的影響;
(2)采樣點的離散程度。由于采樣值是通過光纖直接進行傳輸?shù)模趥鬟f給相關的設備之后,采樣點間隔的波動和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)就已經(jīng)沒有什么關系了。以后出現(xiàn)的波動基本上都是由軟件造成的,所以對于這方面的研究只是做一個數(shù)據(jù)的統(tǒng)計,在以后的對比研究中會用到;
1.2記錄方法點
對點的通信報文是目前較好的記錄方法之一,因為它能夠在不影響通信正常運行的前提下,順利的從采樣值網(wǎng)絡中獲取真實的采樣值信息,因為采樣值在點對點的傳輸當中是不完全都依靠網(wǎng)絡進行的,因此它的傳輸在一定程度上可以擺脫網(wǎng)絡交換的環(huán)境。但是對于SV通信的記錄方法來說,一般是由以下幾種方法的:
(1)第一種方法就是合并單元的輸出端,一般在合并完單元的輸出端之后,就可以直接的從合并單元的輸出端獲取采樣值的信息,實現(xiàn)了對通信的記錄,這樣的一種方式其實是在源端獲取的信息,所以也被稱之為原始信息,但是需要注意的是每一個記錄儀器只能夠聽到一個合并單元的采樣值信息,所以在實際的操作當中要注意這一點;
(2)第二種方法就是在網(wǎng)絡的交換設備方面入手,由于采樣組報文是通過組播的形式發(fā)送的,因此我們可以根據(jù)相應的網(wǎng)絡設置,從網(wǎng)絡交換設備上面獲取相應的采樣值報文,這樣做最終的采樣值信息可能是多個合并單元在網(wǎng)絡上面所傳輸?shù)牟蓸又敌畔ⅲ?/p>
(3)第三種方法就是從裝置的端輸入入手,在裝置采樣值輸入端獲取的采樣值信息是通過裝置進行接收的,通過網(wǎng)絡傳送之后獲取的采樣值信息和上面獲取信息的形式基本上是相同的,也是每一個端口只能夠接收一個裝置所發(fā)出的采樣值信息;由于組網(wǎng)當中采樣值的傳送是在網(wǎng)絡交換設備當中進行的,所以我們在對采樣值進行記錄的時候,不但要記錄采樣值的真實傳輸情況,還要記錄采樣值傳輸?shù)恼鎸嵕W(wǎng)絡環(huán)境,所以說記錄的采樣值信息也要從網(wǎng)絡交換的設備當中進行獲取。
三.總結(jié)