智能配电网通信业务需求分析及通信方案(1)

摘要：配电通信网是发展智能配电网的基础条件，随着智能配电网、分布式新能源站和智能 用户的接入，配电通信网的业务需求发生了很大变化。本文分析了智能配电网各部分(高级 量测体系、高级配电运行、高级输电运行、高级资产管理)通信业务需求，并初步给出了主 要采用配网光纤、 宽带无线接入方式实现智能配电网通信技术方案， 为进一步智能配电网通 信规划设计提供参考。

一、前言

1.1 智能电网与智能配电网

近来国外和国内的“智能电网”的研究很热。智能电网是使用健全的双路通信。高级的传感器和分布式计算机的电力传输与分配网络，其目的是改善电力传送和使用的效率、 可靠性和安全 。智能电网覆盖发、输、配、用电整个链条中，根据国际、国内目前研究报 告，智能电网主要由 4 部分组成 ：

(1)高级量测体系(Advanced Metering Infrastructure ，AMI)

(2)高级配电运行(Advanced Distribution Operations ，ADO)

(3)高级输电运行(Advanced Transmission Operations，ATO)

(4)高级资产管理(Advanced Asset Management，AAM)

在各个部分中配电运行部分 ADO 是目前装备较薄弱的环节， 所以国际上关于智能电网的研究报告中，配电网是大家关注的重点。

1.2 智能配电通信网覆盖范围

智能配电通信网是智能配电网的重要组成部分，可以说是实现智能配电网的基础条件。 智能配电通信网建设目标是利用经济合理、 先进成熟通信技术， 满足智能配电网发展各阶段 对电力通信网络的需求，支持各类业务的灵活接入，为电力智能化系统或设备提供“即插即 用” 的电力通信保障。为电力用户与分布式能源提供信息交互通信渠道。

配网通信主要有三种技术：光通信、无线通信、低压电力线载波，为智能配电网监测、 控制、用户互动等业务提供安全可靠的通信手段[4-7]。

智能配电通信网要求覆盖 ADO 中高级配电自动化、 网络保护、分布式能源接入的业务 节点，覆盖 AMI 中智能电表和负荷控制管理的业务节点，覆盖 AAM 中设备运行状态监测 节点。

智能配电通信网各类业务覆盖面、通信通道需求各不相同，需要进行重点分析，为配 电通信网建设的技术选型、方案选择提供依据。

二、智能配电通信网业务需求分析

2.1 ADO 通信需求

纵联网络保护通信需求：

目前配电网线路保护业务采用不需要通道的电流保护方式，智能电网时代保护方式将 发生改变，利用配网通信通道进行纵联网络保护方式[8-9]。配电网线路保护不需要考虑电力 系统稳定性因素， 只需要考虑保护电力元器件， 故动作时间比高压输电网线路保护动作时间 略长，约 500~700ms，通信通道时延应不大于 100ms，通信带宽约为 64K~1M 级别。

高级配电自动化通信需求：

智能配电网通信需要主要满足配电网设备(FTU、DTU、TTU)监测信息、自愈控制 信息、故障定位信息的传送。从智能配电网自愈动作速度要求为<3s，除去元件采集和调度 系统处理时间，双向通信通道时间应小于 1s，则单向通信时延要求<500ms，通信带宽约为 30k 级别。

分布式电源、储能站通信需求：

储能站状态监测、控制、管理信息与配电网调度端交互通信时延为秒级，通信带宽约 为 64K~1M 级。

分布式能源站 DER(Distributed Energy Resources) ：SCADA、AGC、AVC 控制信息与配电网调度端交互通信时延为秒级，通信带宽约为 30K 级。

分布式能源站预测负荷曲线通常为 15 分钟一次， 小时 96 点预测点曲线上传调度端， 24 通信时延为分钟级，通信带宽约为 5k 级。

2.2 AMI 通信需求

智能电表通信需求

电力用户智能电表实时采集用户用电量信息，各智能家电用电功率、状态等信息给配 电调度，向用户传送实时电费、分时电价、智能家电控制等信息。每电表按 300 字节/15 分 钟信息量考虑，通信带宽<0.01K/s，1 个 110kV 站通常 20 条 10kV 出线，配电 400 个台区， 共有 20 万户智能电表。通信通信方式是各智能电表通过 RS485 电缆、载波、WiFi 等方式汇 聚到台区集中点，再通过配电通信网上送。

负荷需求侧管理通信需求

针对大负荷用户的特殊需求和影响，需要进行负荷需求侧管理，包括负荷预测、电能 质量监测、负荷控制参数下发等功能。负荷需求侧管理带宽为 5K 级别，时延为分钟级。

2.3 AAM 通信需求

智能电网新的业务需求为电网设备全生命周期的管理，以提高电网资产利用率。需要 对全网设备(线路)运行状态进行在线监测[10]，提高检修效率，延长使用寿命。设备运行 状态监测为秒级业务，单点流量约为 4K，110kV 站覆盖配网范围内监测信息点包括(变压 器、断路器、避雷器、二次设备、线路故障指示器等) ，数量约为 2000 个。

2.4 总结智能配电通信网业务需求

配电网范围通常以 110kV 变电站向下配电输送范围来计算，配电网通信业务流量统计 也应以 110kV 变电站覆盖范围来统计。根据上文所述，智能配电通信网业务需求应如表 1 所示：