周 盈，童斐斐，劉 思

(1.浙江華云電力工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司，浙江 杭州 310000；2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司 營(yíng)銷服務(wù)中心，浙江 杭州 310000)

電網(wǎng)智能化運(yùn)用現(xiàn)代通信、信息、現(xiàn)代電力工程等智能技術(shù)并結(jié)合傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化的管理。高速雙向通信的綜合應(yīng)用系統(tǒng)采用目前比較領(lǐng)先的設(shè)備制造技術(shù)和傳感器技術(shù)，同時(shí)運(yùn)用自動(dòng)控制和測(cè)量決策系統(tǒng)，是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)用戶的用電需求，發(fā)電到用電的過(guò)程需要達(dá)到自動(dòng)化、現(xiàn)代化的目標(biāo)，同樣也需要注意電力在生產(chǎn)和運(yùn)輸中的安全經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，相關(guān)資源的配備需要進(jìn)行完善。智能電網(wǎng)的最大特點(diǎn)在于其完整性和智能性，使電力系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行得到保障。為了優(yōu)化用戶的供電需求，需運(yùn)用科學(xué)的分析方法，做好故障診斷和監(jiān)測(cè)，并對(duì)故障進(jìn)行預(yù)警，從而為電網(wǎng)的維護(hù)提供依據(jù)。智能電網(wǎng)具有優(yōu)化電網(wǎng)管理、提高供電質(zhì)量、兼容性好、提高電力利用率等優(yōu)點(diǎn)[1]。以完善供電結(jié)構(gòu)、提升電力系統(tǒng)安全運(yùn)行效率。完成節(jié)能發(fā)電調(diào)度為目標(biāo)進(jìn)行智能電網(wǎng)的建設(shè)。以特高壓電網(wǎng)為主網(wǎng)，獲取變電環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、準(zhǔn)確的電站智能調(diào)度離不開(kāi)電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行，更有利于輸電網(wǎng)信息化、網(wǎng)絡(luò)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。完成電網(wǎng)調(diào)度的標(biāo)準(zhǔn)化、流程化和智能化，需以配電自動(dòng)化與配電網(wǎng)調(diào)節(jié)一體化為技術(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)提升控制能力。但當(dāng)前嚴(yán)重阻礙電網(wǎng)智能化建設(shè)的原因是缺少電力通信網(wǎng)絡(luò)的支撐，各種電子元器件與高壓電網(wǎng)組建的電力通信系統(tǒng)難以實(shí)行，電網(wǎng)的智能化就達(dá)不到理想水平。發(fā)電、變電和送電每一步的進(jìn)行需要結(jié)合電力通信渠道來(lái)完成，并在實(shí)際中承擔(dān)著智能電網(wǎng)中的自動(dòng)化控制、商業(yè)運(yùn)營(yíng)和現(xiàn)代管理服務(wù)等一系列職責(zé)[2]。電網(wǎng)通信以電網(wǎng)運(yùn)行為依據(jù)，涵蓋了電網(wǎng)送—發(fā)—用—分—變等每個(gè)步驟，電網(wǎng)具有自動(dòng)化、商品化和市場(chǎng)化等特征以及具有穩(wěn)定、安全、可靠的特點(diǎn)，需要加強(qiáng)這些特征與特點(diǎn)。信息的傳遞速率、通信是否具有實(shí)時(shí)性，雙向交互是否順暢都影響著智能電網(wǎng)。運(yùn)行時(shí)能否掌控，都需要光纖技術(shù)的支撐并提供科學(xué)的理論知識(shí)，確保電網(wǎng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)和發(fā)展在通信終端上進(jìn)行。此外，計(jì)算機(jī)技術(shù)還為智能電網(wǎng)提供了處理海量數(shù)據(jù)的可能性，需增加對(duì)硬件設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施的投入，注入資金，快速有效地處理相關(guān)數(shù)據(jù)，這是智能電網(wǎng)性能升級(jí)和優(yōu)化的前提條件，也是智能電網(wǎng)建設(shè)所需的配套設(shè)備和設(shè)施。

此外，電力通信技術(shù)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的電磁波，并且對(duì)周圍環(huán)境有著不同程度的危害。因此，從某種環(huán)保角度出發(fā)，在保證電力通信支持作用的前提下，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化建設(shè)，并對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)支持作用的效果進(jìn)行分析。

1 電力通信對(duì)電網(wǎng)智能化的支撐

在電力通信網(wǎng)智能化系統(tǒng)中，電網(wǎng)智能化的關(guān)鍵在于電力通信網(wǎng)，構(gòu)建通信信息平臺(tái)完成電網(wǎng)的智能化，需結(jié)合國(guó)家電網(wǎng)資源規(guī)劃系統(tǒng)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)信息共享和便捷保護(hù)，提高信息安全性，規(guī)范公司管理，公司將采取更加系統(tǒng)全面的業(yè)務(wù)分析方式，同時(shí)采用輔助戰(zhàn)略管理模式。構(gòu)建信息平臺(tái)和傳輸網(wǎng)是保證通信的主要方式，是電力通信過(guò)程不可或缺的一部分，電網(wǎng)智能化的飛速發(fā)展加快了信息平臺(tái)與傳輸網(wǎng)的構(gòu)建。

1.1 電力通信技術(shù)支撐方式

電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，發(fā)電、輸電、變電和用電每個(gè)步驟都需要運(yùn)用電力通信技術(shù)。實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行效率提升以及技術(shù)的全覆蓋，需要加強(qiáng)對(duì)電力通信技術(shù)的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常運(yùn)行也離不開(kāi)電力通信技術(shù)的支持，主要應(yīng)用與測(cè)量和管理相關(guān)的技術(shù)方法，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作效率。運(yùn)用相關(guān)技術(shù)方法，可以有效地構(gòu)建智能網(wǎng)絡(luò)[3]。電能的調(diào)度與分配得益于電力通信。電力網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)代化、自動(dòng)化以及商品化需要借助于電力通信技術(shù)才能得以實(shí)現(xiàn)，電力通信技術(shù)在電力網(wǎng)絡(luò)中起著主導(dǎo)的作用，電網(wǎng)的穩(wěn)定、高效運(yùn)行取決于電力通信系統(tǒng)是否能提供有力的支撐。

1.2 分析電網(wǎng)與環(huán)境的影響關(guān)系

工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)是高壓變電站電磁輻射的2個(gè)主要部分，工頻場(chǎng)受到進(jìn)入物體狀態(tài)的影響，當(dāng)物體發(fā)生畸變時(shí)會(huì)使工頻場(chǎng)變得復(fù)雜，處于空間工頻電場(chǎng)的物體尤其容易發(fā)生畸變[4]。電力系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響可分為2個(gè)階段：①電網(wǎng)建設(shè)環(huán)節(jié)；②電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)節(jié)。具體影響關(guān)系如圖1所示。

圖1 電網(wǎng)智能化規(guī)劃與環(huán)境的影響關(guān)系

工頻電場(chǎng)和工頻磁場(chǎng)是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)變電站附近的主要覆蓋區(qū)域。由于空間工頻電場(chǎng)中的物體容易進(jìn)入工頻場(chǎng)，因此在進(jìn)入工頻場(chǎng)后物體容易發(fā)生畸變，使物體畸變后工頻場(chǎng)變得更加復(fù)雜。電暈放電和絕緣子放電是影響變電站周圍電網(wǎng)放電環(huán)境的2種模式。脈沖電磁噪聲是電暈放電的表達(dá)形式，影響著放電頻率，最高時(shí)可以達(dá)到數(shù)萬(wàn)赫茲。電位梯度的取值直接影響著電暈放電的結(jié)果，還有一定的條件要求。電暈放電作為設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射的主要干擾因素，影響著輸電線路的運(yùn)行，導(dǎo)線表面是否會(huì)出現(xiàn)電暈放電現(xiàn)象，受到空氣的擊穿強(qiáng)度與導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度的影響。電暈放電會(huì)出現(xiàn)低頻和高頻的電磁波，其主要作用是產(chǎn)生無(wú)線電噪聲。當(dāng)高壓架空輸電線路和變電站中的絕緣子或者絕緣子串受到污染或損壞時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電位分布較大的放電現(xiàn)象，影響著其放電強(qiáng)度，頻率甚至可以達(dá)到數(shù)百兆赫，且絕緣子會(huì)高于電暈的放電強(qiáng)度。此外，高壓變電站的電暈放電和絕緣子放電也會(huì)引起無(wú)線電干擾。它們直接受到環(huán)境溫濕度的影響，環(huán)境條件越差，影響越大。根據(jù)電網(wǎng)放電的特點(diǎn)[5]，劃分了每級(jí)環(huán)境電磁波允許輻射強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用范圍包括人們?nèi)粘＞幼『突顒?dòng)的場(chǎng)所。環(huán)境電磁波容許輻射強(qiáng)度分級(jí)見(jiàn)表1。

表1 環(huán)境電磁波容許輻射強(qiáng)度分級(jí)

1.3 設(shè)置電網(wǎng)規(guī)劃中電網(wǎng)環(huán)保因素指標(biāo)

根據(jù)電網(wǎng)電磁場(chǎng)、線路、變電站的無(wú)線電干擾和噪聲等特點(diǎn)，建立了電網(wǎng)環(huán)境影響因素的指標(biāo)，并定量分析了不同電網(wǎng)規(guī)劃階段環(huán)境影響因素的變化[6]。電網(wǎng)環(huán)保指標(biāo)的設(shè)置主要依據(jù)輻射噪聲指數(shù)，根據(jù)不同位置可分為電網(wǎng)線路輻射指數(shù)、變電站輻射指數(shù)等類型，其中電網(wǎng)線路環(huán)境保護(hù)指標(biāo)可表示為式(1)：

(1)

式(1)的計(jì)算結(jié)果QEi、QMi、QWi和QRi分別表示第i條電網(wǎng)線路的電場(chǎng)指數(shù)、磁場(chǎng)指數(shù)、無(wú)線電干擾指數(shù)、噪聲指數(shù)。

此外式(1)中將參數(shù)n作為線路i的分段，線路分段l中的人口密度和長(zhǎng)度分別用pl和Ll表示，電網(wǎng)線路兩側(cè)與中心線之間的距離用W表示，依次用E(x)、M(x)、W(x)和R(x)來(lái)表示電場(chǎng)、磁場(chǎng)、無(wú)線電、噪聲強(qiáng)度到線路中心線的距離。它們之間的關(guān)系是函數(shù)[7]。以《500 kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 24—1998)中的相關(guān)理論作為支撐，將各指標(biāo)賦予相應(yīng)的具體取值，以磁場(chǎng)強(qiáng)度為例，若不考慮鏡像效應(yīng)，得出變電站環(huán)境下的環(huán)境因子表達(dá)式：

(2)

式中，I為導(dǎo)線i中的電流；μ為導(dǎo)磁率；h和L分別為導(dǎo)線距離地面的垂直高度和兩道線之間的距離。

1.4 規(guī)劃電力通信網(wǎng)絡(luò)

從環(huán)保的角度出發(fā)，應(yīng)用環(huán)保電纜配置電力通信網(wǎng)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)電力通信網(wǎng)的要求，基于傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，分別從傳輸網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)和支撐網(wǎng)絡(luò)3個(gè)方面進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。傳輸網(wǎng)絡(luò)屬于承載網(wǎng)絡(luò)，并主要負(fù)責(zé)承載控制業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，其所提供的帶寬資源直接影響其所承載的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的能力[8]。針對(duì)長(zhǎng)距離傳輸和帶寬要求，可以利用一體化的組網(wǎng)模式，其具備靈活的調(diào)節(jié)以及極強(qiáng)的業(yè)務(wù)能力，可使主干網(wǎng)向統(tǒng)一融合的扁平化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。設(shè)計(jì)中采用了主干層的 OTN技術(shù)，而 PTN技術(shù)則采用了匯聚層和接入層的 PTN技術(shù)。組網(wǎng)方式如圖2所示。

圖2 OTN+PTN組網(wǎng)方式

在電力通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中引入ASON傳輸技術(shù)，并建立通信網(wǎng)絡(luò)的輔助信道。在特殊業(yè)務(wù)的傳輸過(guò)程中，例如：實(shí)現(xiàn)過(guò)渡階段業(yè)務(wù)的保護(hù)；在通信網(wǎng)中的逃逸網(wǎng)上，當(dāng)出現(xiàn)OTN+PTN大面積故障時(shí)，提供逃逸途徑用于解決OTN+PTN出現(xiàn)大面積故障的問(wèn)題。在MSTP傳輸網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上建設(shè)MSTP輔助信道，是因?yàn)槠渚哂锌梢猿休d現(xiàn)有電力通信業(yè)務(wù)比較高的網(wǎng)絡(luò)承載能力。ASON傳輸技術(shù)用于主層，MSTP傳輸技術(shù)用于接入層，從而使ASON控制平面得到顯著提升，為了實(shí)現(xiàn)ASON技術(shù)組網(wǎng)的需要，在以傳輸B網(wǎng)為基礎(chǔ)的同時(shí)，加入了mesh網(wǎng)的骨干節(jié)點(diǎn)[9]。同時(shí)，增加了ASON控制平面設(shè)備和ASON技術(shù)保護(hù)手段，提高了電力通信網(wǎng)絡(luò)的安全性。

電力通信業(yè)務(wù)網(wǎng)主要由3個(gè)層次組成，包括核心層、匯聚層和接入層，并將分層組網(wǎng)作為主要策略。相互備份2個(gè)省網(wǎng)核心路由器，設(shè)備采用日志鏈路是核心層的意義所在；接入層主要為500 kV變電站骨干網(wǎng)或本地調(diào)度核心網(wǎng)，通過(guò)GE鏈路與核心層雙機(jī)相連；其他500 kV變電站是接入層的組成部分，622 M鏈路與匯聚層設(shè)備將本地變電站和220 kV變電站聯(lián)系起來(lái)。主干區(qū)域和若干個(gè)子區(qū)域的劃分需要OSPF和靜態(tài)路由相結(jié)合的路由策略。每個(gè)子區(qū)域的路由變化只能收斂到自己的區(qū)域。此外，同步網(wǎng)由頻率同步網(wǎng)和時(shí)間同步網(wǎng)組成，作為支撐網(wǎng)規(guī)劃的主要部分，需要重視頻率同步和時(shí)間同步的綜合組網(wǎng)方式。為了達(dá)到頻率和時(shí)間同步信號(hào)的目的，需要對(duì)各變電站節(jié)點(diǎn)的進(jìn)行配置，同時(shí)與GPS+BITS設(shè)備相結(jié)合。將與來(lái)自本站GPS設(shè)備的主備時(shí)鐘的頻率實(shí)現(xiàn)同步，作為地面時(shí)鐘鏈路傳輸?shù)念l率信號(hào)的來(lái)源，以SDH網(wǎng)絡(luò)的STM-N幀作為結(jié)構(gòu)承載。混合同步常為同頻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當(dāng)同頻網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始同步結(jié)構(gòu)時(shí)，表示GPS正常工作且每個(gè)節(jié)點(diǎn)都跟蹤自己設(shè)備的GPS。地面定時(shí)鏈路發(fā)送的頻率信號(hào)決定時(shí)鐘，備用時(shí)鐘作用于GPS癱瘓時(shí)，可以立即啟用。電網(wǎng)規(guī)劃和組網(wǎng)時(shí)，對(duì)設(shè)定鏈路的負(fù)荷限制如下：

(3)

電力通信網(wǎng)絡(luò)中的邏輯鏈路用l表示，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量用Ll表示。當(dāng)式(3)計(jì)算結(jié)果為1時(shí)，表示網(wǎng)絡(luò)中各鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù)載呈現(xiàn)均勻分布狀態(tài)。

1.5 實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化建設(shè)

在規(guī)劃的電力通信網(wǎng)絡(luò)的支持與考慮環(huán)保因素的情況下，分別從信息采集和設(shè)備監(jiān)控等多個(gè)方面實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的智能化建設(shè)[10-11]。

1.5.1 實(shí)時(shí)傳遞電力信息

通過(guò)電力通信可以實(shí)現(xiàn)信息傳遞，從而為電網(wǎng)運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支持，為電網(wǎng)監(jiān)測(cè)與管理和維護(hù)提供了數(shù)據(jù)支持。采用電力通信網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)裝置，采集電網(wǎng)各環(huán)節(jié)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，將實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)整理成數(shù)據(jù)包，傳輸?shù)酵ㄐ啪W(wǎng)。電網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄芙K端的過(guò)程，對(duì)用戶終端、變電站和電網(wǎng)信息的管控需要結(jié)合電力通信網(wǎng)，達(dá)到電力系統(tǒng)智能化管理的目的。電網(wǎng)智能化可以提高電網(wǎng)運(yùn)行效率，是發(fā)展電力通信技術(shù)的重點(diǎn)，進(jìn)而保證智能電網(wǎng)穩(wěn)定地運(yùn)行，電網(wǎng)信息傳輸提供基本的保障。通過(guò)電力通信可以實(shí)現(xiàn)各電網(wǎng)系統(tǒng)間的信息交流與共享，從而可以在電網(wǎng)進(jìn)行整體優(yōu)化時(shí)，為其提供決策依據(jù)，加強(qiáng)電網(wǎng)信息安全的建設(shè)，以促進(jìn)電網(wǎng)市場(chǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.5.2 監(jiān)控管理電網(wǎng)設(shè)備

智能電網(wǎng)由傳感器系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、光纖系統(tǒng)、變電系統(tǒng)共同組成，電子設(shè)備的監(jiān)測(cè)與維護(hù)，需要科學(xué)合理地管理電子設(shè)備，達(dá)到保證電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的目的。實(shí)現(xiàn)對(duì)獨(dú)立系統(tǒng)的管理與監(jiān)控，需要對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備以及電力設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行合理管理，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)作。傳感器監(jiān)測(cè)可以實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警、自動(dòng)處理，電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行離不開(kāi)敏感數(shù)據(jù)傳送到智能終端的過(guò)程以及對(duì)設(shè)備的有效管控。以監(jiān)測(cè)變電器設(shè)備為例，檢測(cè)的主要流程是：檢測(cè)變電所輸入采樣值—接收主站IEC61850標(biāo)準(zhǔn)9-2的采樣值—讀取設(shè)備屏幕和模擬主站上的數(shù)據(jù)—確保IEC61850標(biāo)準(zhǔn)9-2采樣值的接收—計(jì)算電壓有效值、電流有效值、有功、無(wú)功、頻率等數(shù)據(jù)，為得到準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果，須嚴(yán)格按照操作流程進(jìn)行。輸入 GOOSE信號(hào)的探測(cè)模擬主站將 GOOSE信號(hào)所模擬的溫度、壓力、流量等 GOOSE信號(hào)發(fā)送給被測(cè)設(shè)備，接收并讀取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)主要來(lái)源于模擬主站與設(shè)備屏幕，注意對(duì)檢測(cè)設(shè)備的監(jiān)控，確保GOOSE信號(hào)的接收。確保主變分接點(diǎn)檔位數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集與計(jì)算產(chǎn)生，需要精準(zhǔn)讀取設(shè)備屏幕和模擬主站上的數(shù)據(jù)。分組設(shè)置閾值需要檢查設(shè)備屏幕和模擬主站上的設(shè)備。觀察發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)模擬或數(shù)字信號(hào)源產(chǎn)生的電壓或電流出現(xiàn)超過(guò)閾值的情況時(shí)，需要格外注意并記錄此時(shí)網(wǎng)絡(luò)分析儀上的數(shù)據(jù)。主要檢測(cè)采樣值的報(bào)文、時(shí)標(biāo)以及通信狀態(tài)，也是IEC61850標(biāo)準(zhǔn)9-2采樣值的主要判斷依據(jù)，通過(guò)標(biāo)記來(lái)對(duì)應(yīng)質(zhì)量的位置。

1.5.3 發(fā)電電網(wǎng)智能化建設(shè)

在發(fā)電領(lǐng)域，電力通信的應(yīng)用除了全系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)和新能源接入外，還有3個(gè)具體方面，即水情預(yù)測(cè)、水庫(kù)調(diào)度和電力市場(chǎng)交易，智能電網(wǎng)應(yīng)能在運(yùn)行中很好地接收和消耗新能源。利用電力通信網(wǎng)獲取電網(wǎng)的歷史發(fā)電數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)區(qū)域內(nèi)用戶的用電需求。電力系統(tǒng)通過(guò)通信網(wǎng)輸入的需求預(yù)測(cè)結(jié)果確定發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，制定相應(yīng)的電網(wǎng)對(duì)接接口標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)調(diào)傳統(tǒng)能源與新能源的合作，實(shí)現(xiàn)智能發(fā)電。

1.5.4 輸電電網(wǎng)智能化建設(shè)

電力通信應(yīng)用于電力傳輸?shù)脑S多領(lǐng)域，其中在功能性方面是：繼電保護(hù)、穩(wěn)定裝置、調(diào)度控制和安全預(yù)警領(lǐng)域；在檢測(cè)方面是：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸可視化以及傳輸檢測(cè)。大容量、遠(yuǎn)距離和低損耗的地域電力的輸送工作需要特高壓骨干網(wǎng)支撐，這是電力通信在一定領(lǐng)域的一個(gè)應(yīng)用，促進(jìn)了中國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展。輸電網(wǎng)智能調(diào)度工作流程如圖3所示。

當(dāng)電網(wǎng)初始化時(shí)，該模塊接收電力通信網(wǎng)的所有信息，然后判斷是否有故障報(bào)警。如若沒(méi)有，則判斷電網(wǎng)是否正常，電網(wǎng)會(huì)自行啟動(dòng)靜態(tài)安全分析，如果符合N-1標(biāo)準(zhǔn)，電網(wǎng)是安全的，再進(jìn)行潮流計(jì)算模塊，判斷運(yùn)行是否經(jīng)濟(jì)。在經(jīng)濟(jì)性能較差的情況下，無(wú)功優(yōu)化具有減少網(wǎng)損的功能，預(yù)防控制模塊可以在不能達(dá)到N-1標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，保證電網(wǎng)的正常與安全，電網(wǎng)就能恢復(fù)到安全正常[12]。有了報(bào)警信息，故障恢復(fù)模塊會(huì)根據(jù)電網(wǎng)進(jìn)入故障狀態(tài)后得到的故障診斷結(jié)果，判斷并作出恢復(fù)決策，工作人員可以做出決策，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行。所有的決策報(bào)告都可以顯示在圖形界面上，調(diào)度人員可以參考來(lái)做相應(yīng)的操作。

1.5.5 變電電網(wǎng)智能化建設(shè)

智能變電站只有在應(yīng)用電力通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)一級(jí)、二級(jí)設(shè)備運(yùn)行信息的采集和分析，實(shí)現(xiàn)智能變電站的安全平穩(wěn)運(yùn)行，需要智能調(diào)節(jié)和自動(dòng)控制，同時(shí)也需要嚴(yán)格按照規(guī)定的詳細(xì)步驟進(jìn)行。智能變電站的建造結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4中，處理層主要采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)總線通信方式，采用光傳輸。主變型配有獨(dú)立的智能終端，智能終端與信息端口并聯(lián)。主變TA設(shè)有2套并聯(lián)單元，輸入并聯(lián)運(yùn)行數(shù)據(jù)，保證運(yùn)行的可靠性。隔板主要配置2套內(nèi)橋保護(hù)和變壓器后備保護(hù)，用于快速動(dòng)作和故障分析記錄。車站控制層自動(dòng)化、遠(yuǎn)程操作和信息通信的實(shí)現(xiàn)得益于計(jì)算機(jī)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大。

1.5.6 配電電網(wǎng)智能化建設(shè)

智能配電網(wǎng)本身的特點(diǎn)是系統(tǒng)具有交互性、自修復(fù)具有高效性以及兼容性具有合理性。自愈和控制是智能配電網(wǎng)想要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，需要完善的數(shù)學(xué)與控制理論的輔助以及自動(dòng)識(shí)別配電網(wǎng)的有力支撐，作用于異常脆弱區(qū)、故障干擾區(qū)、維修區(qū)和正常工作區(qū)。配電網(wǎng)運(yùn)行情況得到有效真實(shí)的評(píng)價(jià)，需要對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行情況相應(yīng)的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)定，因此應(yīng)嚴(yán)格制定評(píng)價(jià)指標(biāo)。指標(biāo)的制定需要考慮性能以及經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，它們影響著對(duì)運(yùn)行情況真實(shí)的判斷，進(jìn)而可以制定并施行有效合理的區(qū)域管控方案去應(yīng)對(duì)出現(xiàn)隱患的情況，利于提高配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行和加強(qiáng)自愈控制性能，以及保證安全供電、滿足可靠性、經(jīng)濟(jì)、高效、清潔、環(huán)保、靈活互動(dòng)、友好的供電需求。配電網(wǎng)線路具有自動(dòng)處理故障的功能，出現(xiàn)事故時(shí)運(yùn)用電力通信網(wǎng)傳輸?shù)拈_(kāi)關(guān)跳閘和保護(hù)動(dòng)作信號(hào)進(jìn)行處理；事故位置的判斷需要于借助線路開(kāi)關(guān)故障指示信號(hào)或過(guò)電流零序電流信號(hào)；然后進(jìn)行事故間隔隔離，根據(jù)隔離系統(tǒng)的運(yùn)行模式，自動(dòng)處理事故需要先找到觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)，負(fù)荷自動(dòng)轉(zhuǎn)移?；謴?fù)事故需要先觀察配電自動(dòng)化系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障并進(jìn)行排除，先進(jìn)行編輯再制定并梳理出相應(yīng)的操作流程，調(diào)度人員作為現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人，也需要配合他們的工作，最終實(shí)現(xiàn)恢復(fù)正常狀態(tài)的目的。

1.5.7 支撐電網(wǎng)安全穩(wěn)定

電力通信網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行起決定性作用。在電網(wǎng)系統(tǒng)中，電力通信、調(diào)度自動(dòng)化和安全穩(wěn)定構(gòu)成了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定體系，對(duì)電力進(jìn)行安全有效的管理是實(shí)現(xiàn)智能化的關(guān)鍵。為了實(shí)現(xiàn)電力通信的可靠、快速、準(zhǔn)確，需要提高電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化、完善管理體系的現(xiàn)代化和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的市場(chǎng)化，電力通信系統(tǒng)的建設(shè)成效決定電網(wǎng)的質(zhì)量，是其發(fā)展的重要基石。電力通信建設(shè)的發(fā)展速度，取決于是否能建設(shè)一個(gè)適合電網(wǎng)發(fā)展的專用通信網(wǎng)。目前，各國(guó)電網(wǎng)大多數(shù)采用自建電力專用通信網(wǎng)。因此，中國(guó)電力通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要用相應(yīng)的技術(shù)做支撐，包括管理和實(shí)踐相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的管理，提高電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性。

2 效果測(cè)試實(shí)驗(yàn)

以測(cè)試電力通信在電網(wǎng)智能化中的支撐作用效果為目的，設(shè)計(jì)作用效果測(cè)試實(shí)驗(yàn)。將本文采用的電網(wǎng)智能化建設(shè)改造方法與傳統(tǒng)電網(wǎng)智能化建設(shè)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比，傳統(tǒng)電網(wǎng)智能化建設(shè)主要通過(guò)安裝智能化設(shè)備實(shí)現(xiàn)，而本文中的方法則是在充分考慮了電網(wǎng)的運(yùn)行環(huán)境背景下，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能優(yōu)化。

2.1 配置測(cè)試環(huán)境及設(shè)備配置

選擇某區(qū)域的電網(wǎng)作為實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象，并以該電網(wǎng)對(duì)應(yīng)的管理平臺(tái)作為實(shí)驗(yàn)的主要測(cè)試環(huán)境。

另外，由于設(shè)計(jì)的電網(wǎng)智能化建設(shè)方法應(yīng)用了電力通信網(wǎng)絡(luò)，并考慮了環(huán)境因素，因此需要在實(shí)驗(yàn)測(cè)試環(huán)境中，安裝通信網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)設(shè)備和環(huán)境測(cè)試設(shè)備。研究的電網(wǎng)中相關(guān)設(shè)備的設(shè)置情況見(jiàn)表2。

表2 電網(wǎng)部分設(shè)備設(shè)置

2.2 確定實(shí)驗(yàn)測(cè)試指標(biāo)

由于設(shè)計(jì)的電網(wǎng)智能化建設(shè)方法中，考慮到了環(huán)保因素，實(shí)驗(yàn)分別從環(huán)保與電力通信效果和電網(wǎng)智能化3個(gè)方面進(jìn)行測(cè)試。設(shè)置環(huán)境保護(hù)效果、電力通信效率和電網(wǎng)智能化效果3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。在電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)設(shè)置測(cè)點(diǎn)，對(duì)離地1.5 m處的工頻電場(chǎng)、磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試。需要合理選擇測(cè)試區(qū)域，區(qū)域的選擇直接影響著檢測(cè)的結(jié)果，因此選擇區(qū)域是檢測(cè)的重點(diǎn)工作，是檢測(cè)能否有效進(jìn)行的第一步，可以把遠(yuǎn)離高壓進(jìn)出線和圍墻1 m以內(nèi)進(jìn)出線的地點(diǎn)作為選擇變電所外工頻電磁場(chǎng)測(cè)點(diǎn)，測(cè)量距離地面1.5 m處的工頻電場(chǎng)和磁場(chǎng)強(qiáng)度。通過(guò)收集各個(gè)測(cè)點(diǎn)位置的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度，強(qiáng)度越強(qiáng)證明對(duì)環(huán)境的污染程度越大。電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸效率的測(cè)試目的是證明智能電網(wǎng)中電力通信的支撐效果，準(zhǔn)備實(shí)時(shí)產(chǎn)生的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，并將其作為電力通信傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，分別測(cè)試電力數(shù)據(jù)傳輸速度和丟包情況。電網(wǎng)的智能化效果的測(cè)試指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 電網(wǎng)智能化效果測(cè)試指標(biāo)設(shè)置

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析

通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)的測(cè)試、統(tǒng)計(jì)與計(jì)算，從環(huán)保、通信和智能化3個(gè)方面，得出電力通信在電網(wǎng)智能化中的支撐作用效果的測(cè)試結(jié)果。

2.3.1 環(huán)境保護(hù)效果測(cè)試

電場(chǎng)與磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。從表4中可以看出，在相同的測(cè)點(diǎn)位置上，有電力通信支撐智能電網(wǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度均有所降低，即能夠在一定程度上起到保護(hù)環(huán)境的作用。

2.3.2 電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸效率測(cè)試

通過(guò)對(duì)比應(yīng)用電力通信和未應(yīng)用電力通信的智能電網(wǎng)可以看出，在傳輸相同大小數(shù)據(jù)包的情況下，應(yīng)用電力通信的智能電網(wǎng)所占用的通信空間更小、消耗時(shí)間更短，即傳輸效率更高。

2.3.3 電網(wǎng)智能化效果測(cè)試

設(shè)置多個(gè)電網(wǎng)任務(wù)，利用式(4)計(jì)算智能化綜合評(píng)分。

(4)

式中，αi和ωi分別為指標(biāo)值和指標(biāo)權(quán)重。

將電網(wǎng)在執(zhí)行不同任務(wù)過(guò)程中量化的指標(biāo)數(shù)據(jù)代入式(4)中，得出電網(wǎng)智能化效果的測(cè)試結(jié)果，見(jiàn)表5。通過(guò)對(duì)表5中數(shù)據(jù)的分析，電力通信支撐作用前后，電網(wǎng)樣本的智能化綜合評(píng)分分別為0.934和0.980。綜上所述，電力通信在電網(wǎng)智能化中具有較好的支撐作用。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電力通信技術(shù)保證了智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，加快了電網(wǎng)智能化建設(shè)的步伐，對(duì)智能電網(wǎng)的建設(shè)起著關(guān)鍵作用。兩者之間的有效結(jié)合才是最好的方式。但目前電力通信在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用尚處于初步形成階段，還存在一些尚未解決的問(wèn)題，需要電力工作者正確認(rèn)識(shí)，不斷創(chuàng)新電力通信技術(shù)，開(kāi)展深入的探索與研究。