許 寅

（華東送變電工程有限公司，上海201803）

1 上海電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 上海電網(wǎng)負(fù)荷系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

上海目前的電力需求滿足過程中，市外電力能源的供應(yīng)依然發(fā)揮著重要作用，五交四直與電力自動(dòng)需求相呼應(yīng)的供電思路，進(jìn)可攻，退可守。盡管如此，上海電網(wǎng)一旦發(fā)生特高壓直流事故，電網(wǎng)系統(tǒng)中的頻率穩(wěn)定與大功率缺額問題仍然十分棘手，仍有大面積停電或拉閘限電的可能性。

上海電網(wǎng)快速精準(zhǔn)切負(fù)荷控制系統(tǒng)的建設(shè)就是進(jìn)一步強(qiáng)化上海乃至華東電網(wǎng)頻率控制能力及負(fù)荷控制的有序性，最大程度緩減負(fù)荷切除后的社會(huì)影響，系統(tǒng)創(chuàng)新采取可中斷負(fù)荷控制“友好互動(dòng)”的方式，以客戶內(nèi)部照明、空調(diào)等非生產(chǎn)設(shè)備、輔助生產(chǎn)設(shè)備和中斷后不影響安全的負(fù)荷為控制對象，有效保障上海電網(wǎng)和華東電網(wǎng)安全有序的運(yùn)行。

該系統(tǒng)可有效拓展上海電網(wǎng)故障時(shí)的可控資源，進(jìn)一步豐富和完善上海電網(wǎng)安全控制手段，具有點(diǎn)多面廣、選擇性強(qiáng)、對用戶影響小等優(yōu)勢，是保證未來上海電網(wǎng)安全的重要技術(shù)手段，也為上海電網(wǎng)低周減載方案提供了有益的補(bǔ)充和輔助。

2 精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用

2.1 精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)

作為特高壓交直流電網(wǎng)系統(tǒng)保護(hù)的重要組成部分，精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)主要兼顧電網(wǎng)資源與負(fù)荷綜合配置兩項(xiàng)主要任務(wù)，實(shí)現(xiàn)電源、電網(wǎng)、用戶負(fù)荷互濟(jì)互動(dòng)，加強(qiáng)電網(wǎng)特高壓故障處理和相應(yīng)應(yīng)急問題的能力。對負(fù)荷資源根據(jù)照類別、級(jí)別、區(qū)域進(jìn)行定制化的精準(zhǔn)管理，調(diào)度直接發(fā)令對不同用戶的中斷負(fù)荷實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷的精準(zhǔn)控制，變電所或線路集體跳閘的事故概率大大降低，電網(wǎng)故障所帶來的社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失也因此得以降至最低，大電網(wǎng)自身的故障防御能力直線上升。

穩(wěn)定性和可靠性對于電網(wǎng)精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用非常重要，在系統(tǒng)正式運(yùn)行前，對其開展驗(yàn)證測試時(shí)不能省略的步驟，也是電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操控和應(yīng)對突發(fā)事故的底氣所在。 搭建負(fù)荷控制系統(tǒng)的實(shí)際模型，進(jìn)行仿真模擬，是我國電網(wǎng)精準(zhǔn)負(fù)荷系統(tǒng)中最常見的運(yùn)行監(jiān)測方式，上海電網(wǎng)的精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)也是應(yīng)用了該技術(shù)。

2.2 精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

我國目前的精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)，一般是通過以現(xiàn)場總線技術(shù)為基準(zhǔn)的以太網(wǎng)和光纖硬接線的有線通信方式，可以滿足電網(wǎng)通信信號(hào)安全穩(wěn)定、傳輸效率高的運(yùn)行需求，但其敷設(shè)專用線路的應(yīng)用要求，維護(hù)難度和施工成本都非常高。因此，本文查證了上海電網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)有的技術(shù)要求，提出了一種基于無線通信的精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)，與硬接線的精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)相比，無線通信精準(zhǔn)負(fù)荷控制不僅滿足通信穩(wěn)定、安全性高等功能要求，還具備成本較低、維護(hù)簡單、網(wǎng)絡(luò)靈活、簡潔美觀等優(yōu)點(diǎn)。

2.3 精準(zhǔn)負(fù)荷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 關(guān)鍵技術(shù)之快速檢索

在電網(wǎng)的精準(zhǔn)負(fù)荷系統(tǒng)之中，每個(gè)子站的命令都需要借由無線通信發(fā)往240個(gè)切負(fù)荷終端，其中每個(gè)切負(fù)荷終端又將連接6個(gè)層級(jí)的負(fù)荷，這個(gè)過程中系統(tǒng)將會(huì)從全部的負(fù)控終端采集11 520個(gè)負(fù)荷數(shù)據(jù)，在這些數(shù)據(jù)中選取要被切除的負(fù)荷線路開關(guān)。整個(gè)檢索過程涉及的數(shù)據(jù)龐大，且需要盡可能的降低誤差，因此精準(zhǔn)負(fù)荷系統(tǒng)中的快速檢索的功能設(shè)計(jì)必不可少。

快速檢索技術(shù)在電網(wǎng)精準(zhǔn)負(fù)荷系統(tǒng)中，主要運(yùn)用子站裝置切負(fù)荷控制策略的每一層、每一級(jí)來進(jìn)行處理，最終通過中斷任務(wù)機(jī)制來完成快速檢索的任務(wù)。這個(gè)過程中，切除的負(fù)荷層級(jí)，判斷所有負(fù)控終端的可切負(fù)荷量的每個(gè)層級(jí)，這個(gè)復(fù)雜的工作由各子站負(fù)責(zé)和執(zhí)行?？焖贆z索功能加快了提供數(shù)據(jù)的速度和精準(zhǔn)度，從而很大程度降低了子站切負(fù)荷策略需要篩選的數(shù)據(jù)，工作效率大幅提升，社會(huì)影響也進(jìn)一步降低。這個(gè)過程中，負(fù)控終端需要根據(jù)子站所發(fā)出的控制命令來判定執(zhí)行切負(fù)荷控制的策略，是否需要切量執(zhí)行，與此同時(shí)，快速開展定位工作，以最小誤差顆粒度找到需跳開的負(fù)荷線路對象。

2.3.2 關(guān)鍵技術(shù)之定時(shí)中斷的通信數(shù)據(jù)處理機(jī)制

精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)中，還有一項(xiàng)技術(shù)能夠提高通信中斷任務(wù)的完成時(shí)效，準(zhǔn)確刻畫間隔中斷任務(wù)的處理邊界，精簡中斷任務(wù)，這就是定時(shí)中斷任務(wù)的通信數(shù)據(jù)處理機(jī)制。定時(shí)中斷任務(wù)的執(zhí)行，主要涵蓋了平臺(tái)緩存中讀取FPGA緩存的通信數(shù)據(jù)、判別控制命令下發(fā)狀態(tài)及連續(xù)三幀有效觸發(fā)裝置策略自動(dòng)、切負(fù)荷控制策略執(zhí)行、策略結(jié)果寫入數(shù)據(jù)發(fā)送緩存等多個(gè)方面。

系統(tǒng)中斷任務(wù)主要借由函數(shù)注冊、函數(shù)回調(diào)來實(shí)現(xiàn)，確定裝置運(yùn)行狀態(tài)及通信方向的自動(dòng)選擇執(zhí)行，與此同時(shí)裝置平臺(tái)的通用性也得以保證。任務(wù)執(zhí)行完整穩(wěn)定執(zhí)行的前提下，確保數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與讀取的準(zhǔn)確無誤，在系統(tǒng)執(zhí)行函數(shù)回調(diào)功能時(shí)，針對數(shù)據(jù)對象進(jìn)行數(shù)據(jù)加鎖功能，確定數(shù)據(jù)處理完成后，自動(dòng)將數(shù)據(jù)對象解鎖；在確認(rèn)連續(xù)三幀有效控制命令觸發(fā)裝置啟動(dòng)后，對上行的執(zhí)行控制策略所需的負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行鏡像，防止控制策略執(zhí)行過程中更新，影響策略執(zhí)行結(jié)果。

2.3.3 無線通信精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)設(shè)置

無線通信的快速反應(yīng)，能夠使調(diào)度員在精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)的系統(tǒng)故障排除且頻率恢復(fù)正常的第一時(shí)間，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行裝置面板的操作，一鍵恢復(fù)電網(wǎng)的精準(zhǔn)負(fù)荷，快速恢復(fù)電網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，提升工作效率，降低經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。

3 通信技術(shù)在上海電網(wǎng)精準(zhǔn)負(fù)荷系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)踐

3.1 通信接口配置要求

上海電網(wǎng)精準(zhǔn)負(fù)荷系統(tǒng)中，需要在每個(gè)電網(wǎng)端為大用戶的接入配置1個(gè)E1/光纖通信接口裝置，可將變電站的2M通道轉(zhuǎn)換為光纖通道，同時(shí)，對原有通信設(shè)備的接口裝置進(jìn)行升級(jí)，升級(jí)優(yōu)化原有的接入方式為“一對八”，這種配置方式可以大大降低接口屏柜和數(shù)配柜的數(shù)量，減少專用通道資源的占用，減低成本，保證系統(tǒng)運(yùn)行流暢的同時(shí)，保障負(fù)控終端的數(shù)量。

3.2 通信技術(shù)的功能要求

3.2.1 硬件功能

精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)的架設(shè)，需要有2M通道和多路單模光纖通道接口，其光纖通道按照所適配的環(huán)境靈活調(diào)整，既不能少于2個(gè)，又不能高于8個(gè)；若接入的大用戶多于8個(gè)時(shí)，再增加一個(gè)同類的大用戶接入裝置，另加2個(gè)2M通道即可。單模光纖通道的通信速度得低于32Mbps；需配有RS-232調(diào)試接口，可隨時(shí)對運(yùn)行情況展開監(jiān)測。

3.2.2 軟件功能

精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)中的光電轉(zhuǎn)換卡通過同軸電纜與站內(nèi)既有SDH設(shè)備接口，實(shí)現(xiàn)與上級(jí)站點(diǎn)的控制裝置通信，通信頻率不得低于600幀/秒；通道數(shù)據(jù)校驗(yàn)功能不得少于一種，以確保數(shù)據(jù)的完整性。同時(shí)應(yīng)具有通信狀態(tài)指示功能，以便工作狀態(tài)異常時(shí)，2M通道與光纖通道可相互告知。

4 結(jié)語

過去硬接線的精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)，其發(fā)展過程中形成的認(rèn)知方式、控制技術(shù)以及管控方式，已不再滿足上海電網(wǎng)這樣的特高壓交直流電網(wǎng)的運(yùn)行要求，系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的局限性非常明顯。隨著科技的不斷進(jìn)步，無線通信技術(shù)逐漸進(jìn)入了我國電力系統(tǒng)的運(yùn)行管控領(lǐng)域，效果顯著，對于上海電網(wǎng)這樣的跨區(qū)域性電網(wǎng)意義非常。通信技術(shù)在上海電網(wǎng)精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)的應(yīng)用，需要各方技術(shù)和設(shè)備的支撐與挑戰(zhàn)，也是快速推動(dòng)上海電力系統(tǒng)向著更加高效與完善的方向發(fā)展的前提條件。