新型电力系统终端通信网优化方案研究

新型电力系统终端通信网优化方案研究

马元

国投甘肃新能源有限公司  甘肃兰州  730070

摘要：随着社会不断的发展，科技不断的创新，新型电力系统的深入推进，采集控制逐步向配电和用电侧延伸和下沉，源网荷储各环节衔接更紧密，海量数据需要实时汇聚和高效处理，对终端通信网的网络覆盖、业务承载、便捷接入、安全可控、规范管理等方面都提出了更高的要求。

关键词：新型电力系统；终端通信网；优化方案

引言

电力终端通信接入网，作为电力通信网的核心构成，主要负责复杂、丰富的电网业务信息传递，正在从为传统单一配电业务提供通信保障转向为互动、智能的新型业务提供支撑发展。作为电力终端设备与电力网络的媒介，它既是电网保持高效、安全、稳定运行的基础保障，又是电网中复杂业务实现的重要保证。

1终端通信接入网架构

电力通信网的层级架构，主要包含骨干通信网和终端通信接入网。其中，骨干通信网主要服务于35kV及以上的电网，利用光纤传送网络，通过多业务传送平台将通信主站与变电站以及汇聚下级数据的集中器进行通信连接。终端通信接入网分为10kV中压配电通信网和0.4kV低压终端通信网。10kV中压配电通信网为环网柜、开闭所、配电室、柱上开关等设备提供通信链路，主要负责配电系统自动化、系统故障监测与快速定位等业务。0.4kV低压终端通信网作为用户直接接入的通信网络，主要负责用户用电信息的采集、反馈以及上级链路负荷管理等业务通信，逐渐由传统的单向电力通信业务向需要双向通信的互动业务转变。

2终端通信网面临的问题

随着新型电力系统的深入推进，海量数据需要实时汇聚和高效处理，对终端通信网的网络覆盖、业务承载、便捷接入、安全可控、规范管理等都提出了更高的要求。在网络覆盖方面，光纤专网建设难度大、投资成本高，导致分布式能源调控、配电自动化等业务光纤专网覆盖不足，无法支撑控制类业务向末端进一步延伸。同时，部分偏远地区仍存在无公网覆盖的情况。在业务承载方面，各类新兴采集业务增长迅速，用电信息采集等传统业务的采集频度及精度大幅提升，同时，新能源集中式、分布式并重模式和“双高”特性快速发展，源网荷储协调控制、输配微网多级协同下对通信的实时性和可靠性提出更高要求，本地通信网无法满足高频次、高精度和实时响应要求，存在承载力不足等问题。在便捷接入方面，部分通信技术与业务过度绑定，导致部分场景的网络接入扩展性较差，无法实现“即插即用”，难以支撑分布式能源、可控负荷等业务灵活高效接入。在安全可控方面，中压配网涉控业务的远程通信网采用无线公网方式，其通信技术路线及安全防护政策不统一；部分业务本地通信网采用WiFi和LoRa技术，存在安全、自主可控等风险。在规范管理方面，终端通信网建设需求统筹不足，管理主体、流程、标准不统一。投资依赖于各专业配套资金，部分共用网络建设无专项资金支持，专网建设整体性较差。

3终端通信网优化策略

3.1综合利用通信接入技术

新型电力系统不仅承担着很大的业务量，而且业务范围更广，终端通信网的通信连接中断会对数据实时采集与传送造成很大影响，导致服务质量明显下降。要提升电力终端通信接入网的整体通信性能，应综合利用先进、成熟的无线技术、载波通信技术、光纤通信等通信技术，并利用终端深度覆盖技术对信号难以覆盖地区实现通信覆盖，建立全覆盖通信链路。通过异构网融合技术将不同技术组成的通信网形成融合网络，采用融合组网模式为终端接入提供两个及以上通道接入。为了保证不同链路快速、平滑切换，可以利用层次分析法科学处理各种复杂因素，采用深度强化学习等新技术建立适应不同场景的链路选择机制，对网络节点进行优化，改善网络拓扑结构以保证业务通信带宽需求、时延要求、可靠性要求。

3.2低压配网终端通信技术

低压配网业务包括用电信息采集、站房监测等传统业务以及低压分布式光伏、电动汽车有序充电、需求侧响应、智慧用能、低压配电监测等新兴业务。各类感知数据主要经本地通信网汇聚到用采集中器、融合终端等采集设备，通过远程通信网回传至主站系统。本地通信网包括高效液相色谱法、推荐标准485、小无线、远距离、蓝牙、，紫蜂等技术，以HPLC通信技术为主。远程通信网包括2G/3G/4G/5G等无线公网，以4G通信技术为主。

3.3接入网综合网管系统及完善运营维护体制

随着电力系统用户端业务量不断增加，电力通信接入网也在不断完善和发展，其网络规模在逐渐扩大。不同的通信接入技术综合利用为终端通信网提供更好的通信质量，以及更加可靠的通信链路。但在同一电力系统中，不同通信设备和通信技术的运行方式各不相同。为了使得电力终端通信网为电力系统提供更高效可靠的通信环境，需要搭建综合网管系统。该系统可以将多个子系统或网络设备的管理功能集成到一个统一的管理平台中，为负责网络运维的工作人员提供统一的操作界面和管理工具，给系统自动化运行提供指导，简化管理流程，提高管理效率，实现对电力系统的集中监控、配置和管理，最终提高电力系统运行的可靠性。

3.4变电站终端优化

变电站控制类业务终端通信网仍采用光纤技术，非控制类业务采用“一统筹、两提升”方式开展终端通信网优化，。优化点（1）统筹变电站终端通信网的规划与建设，减少重复投资；通过应用安全性更高的WAPI、非授权频谱上的LTE（LTE-Unlicensed，LTE-U）、5GNR-U宽带无线技术来满足巡检机器人等移动业务需求，提升变电站宽带无线通信网络的安全性。优化点（2）通过应用自主可控的DL-IoT技术使难以布线的传感器接入，提升变电站窄带无线通信技术自主可控及网络便捷接入水平。存量业务：采用光纤、以太网、RS485等有线通信方式承载的业务保持现状，对采用LoRa窄带无线技术及WiFi宽带无线技术的存量业务依据相关规范加强防护。

3.5通信网络的智能化升级

随着科技的不断发展，大数据分析和人工智能技术在各个领域的应用越来越广泛。在终端通信网络领域，智能化升级已成为未来发展的趋势。首先，智能调度是指通过大数据分析和人工智能算法，对终端通信网络中的设备进行实时监控和智能调度。在传统的通信网络中，设备的运行状态和调度策略往往由人工进行判断和决策，这种方式不仅效率低下，而且容易受到人为因素的影响，导致网络运行不稳定。而通过智能调度，可以实时收集设备的运行数据，运用人工智能算法对设备进行智能分析和判断，根据网络负载情况和设备运行状态自动调整调度策略，从而实现网络资源的合理分配和优化配置，提高网络的运行效率。其次，故障预测是指通过大数据分析和人工智能技术，对终端通信网络中的潜在故障进行预测和预警。在传统的通信网络中，故障的检测和定位往往需要依靠人工经验和技术水平，这种方式不仅耗时耗力，而且容易错过故障的最佳修复时机，影响网络的正常运行。并及时发出预警信息，从而实现故障的提前发现和及时处理，提高网络的稳定性。

结语

新型电力系统给电力通信带来更大的挑战，分析新型电力系统下传统业务提升对通信要求的提升和新业务对通信的新需求，调研当前电力通信网中终端通信网的现状，查找当前通信网各层次从网络架构、网络技术、网络管理、网络安全等方面的不足，提出现有电力通信网性能提升的重点方向和具体方案，归纳适应新型电力系统的总体通信解决方案。

参考文献

［1］景卫哲，刘泽辉，马东娟，等.一种面向新型电力系统物联网信息传输安全的可靠密钥生成方法［J］.山西电力，2020（5）：68-72.

［2］曹圆媛，赖力，张婧欣.江苏省绿色低碳发展的形势研判和路径初探［J］.电力科技与环保，2020，39（1）：603-610.