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欧洲配网智能化发展中的通信技术

2015-08-04 00:06
黯影冰风
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  电力需求的增长和低碳发展的要求促使配电网向着智能化方向发展。智能电网的实施使得一次、二次设备增多,电网规模扩大,现场和IT设备间传输的信息量也大大增加。波动性分布式电源的大规模并网,储能装置以及主动负荷的接入将极大地影响供电可靠性和电能质量,使得电网的控制变得更加复杂,容易造成通信可靠性问题。通信系统作为智能电网中智能量测、能量管理、自动控制及保护等功能的支撑,面临很大的挑战。

  在智能配电网中,现场总线主要解决智能电能表等现场设备之间以及现场设备和配电自动化等高级控制系统之间的信息传递问题。不同通信技术组建的网络有不同的优缺点。如何部署通信基础设施,在满足配电网对速率、时延和可靠性等需求的同时,尽量减少不必要的投资,是当前智能电网需要解决的问题。因此,有必要对当前主流的通信技术及其应用情况进行充分的了解,为我国配电网智能化的发展提供参考。

  欧洲配电网智能化系列专题已经介绍了欧洲配电网智能化发展的驱动力和需求分析、应用场景及其功能、标准化工作及其控制技术,在此基础上,将继续介绍配电网通信技术、规划技术和数据仓库技术等相关智能化技术的进展情况,本文将详细介绍通信技术的发展趋势。

  智能电网的区域网络为通信技术开启了一个独特的市场。本文介绍到目前为止现场总线部署中最流行的可应用技术,包括PLC(电力线载波)、BPL(宽带电力线)、专用无线(RF-无线射频)、公共无线(GPRS/GSM/3G/LTE)和WiMax5种通信技术。

  不同的通信技术在组网时需要的设备不同,而生产设备的厂商也有很多,智能电网中部署的种类繁多的设备之间要实现互操作,需要满足一定的标准。IEC62357给出了电力设备间互操作的参考架构,见图1。

  图1 用于电力设备间互操作的可用标准

  1. PLC(电力线载波)

  电力线载波通信使用中,低压电线提供电信服务。在非专用信道中形成了窄带和宽带2种主要的应用模式。窄带PLC频率低、带宽窄,因而数据传输速率低、通信距离长;而宽带PLC则主要为互联网和多媒体提供高速短距的基本通信服务。

  在此考虑的“窄带PLC”是一种在中、低压网中速率可达2~150kbit/s的技术。

  PLC技术可通过使用电力线来携带数据,从而不需要重新建设昂贵的网络基础设施。因此,PLC技术具有以下优势:

        ①网络所有权:智能电网网络的建设和运营都由拥有物理设施的同一个公司负责;

        ②网格拓扑结构:通信网和电网架构相同;

        ③故障检测:可对设备的运行方式以及结构配置进行分析。此外,PLC网络跟随配电线路建设,从而可反映电网所处的地理信息。

  欧洲智能电网的窄带PLC部署采用了欧洲电工标准委员会(CENELEC)预留给电力企业的3~95kHz频带,即CENELECA频带。这部分频带极易受到噪声干扰,比如汽车驶过道路或者喷泉广场的声音。图2所示为由欧洲电工委员会EN50065-1定义的频带及其使用情况。

  目前,根据调制技术的不同,已经用于部署的PLC技术主要有5种。

  图2 欧洲的PLC网络频带分配

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