南方电网未来电力通信系统发展及应用分析

南方电网未来电力通信系统发展及应用分析王勇1,利韶聪2,陈宝仁2(1.中国南方电网电力调度通信中心，广东广州510623；2广东省电力设计研究院，广东广州510660；)摘要：电力通信已成为电力系统的有机组成部分，然而目前并没有成熟的通信架构和相应的通信技术能满足智能电网对于通信的新需求。南方电网电力通信业务已广泛应用各种通信技术，随着电网向智能电网的发展和企业信息化发进一步发展，对电力通信提出了高带宽、高可靠性、容灾、广覆盖等新的需求。南方电网各环节均已建立较成熟的业务信息系统，已建成先进可靠的电力通信网络，与未来电网对通信的要求相比，还存在信息化发展不平衡、缺乏支持智能电网运行的通信网络等问题。南方电网未来五至十年电力通信系统发展应以提高网络可靠性、服务智能电网等为目标。关键字：电力通信，电力业务，智能电网TheCSGFuturePowerCommunicationSystemDevelopmentandApplicationAnalysisWangYong1,lishaocong,ChenBaoren2(1.CSGPowerDispatching&CommunicationCenter,Guangzhou510623,China;2.GuangdongElectricPowerDesignInstitute,Guangdong,Guangzhou510660,China)Abstract:PowerCommunicationhasbecomeanintegralpartofthepowersystem,butthereisnosophisticatedcommunicationsarchitectureandthecorrespondingcommunicationstechnologytomeetthenewdemandforSmartGrid.ThetelecommunicationservicesforelectricpowersystemshasbeenwidelyusedinCSG,andthesmartgriddevelopmentandthefurtherdevelopmentofenterpriseinformationhasbroughtnewrequirementsforPowerCommunication,suchashigherbandwidth,higherreliability,disasterrecovery,widercoverage.AmaturePowerCommunicationsystemhasbeensetupinCSG,however,therearesomeShortcomings,likeunevendevelopmentofinformation,lackofsupportsmartgridoperationofcommunicationnetworksproblem.inthenextfivetotenyears,thedevelopmentofelectricpowercommunicationsysteminCSGshouldbetoimprovenetworkreliability,servesmartgridtarget,etc.Keywords:PowerCommunication,powergridoperations,smartgrid0引言随着电网的发展，电力通信广泛应用于电网生产控制、管理、经营等各个环节，并已成为电力系统的有机组成部分。同时，随着电力体制改革深化，电网安全、优质运行的要求进一步提高，电力工业技术和通信技术的进一步发展，也推动现代电网正在从半自动人工控制逐步向全智能控制演进。智能电网是当前世界范围内从政府到企业乃至社会公众被广泛关注的一个话题，是全球经济和技术发展的必然趋势，也是国际电力工业积极应对未来挑战的共同选择。然而，目前并没有成熟的通信架构和相应的通信技术能满足智能电网对于通信的这种要求。因此，针对智能电网的需求，以及电网实现国家《2006-2020年国家信息化发展战略》提出的发展目标给电力通信带来了极大的挑战，研究新的通信架构、应用模式和通信技术来为电力系统服务显得尤为迫切。因此，本文将分析南方电网的信息通信系统的业务需求及通信技术发展，对南方电网未来电力通信系统发展及应用进行深入分析。1电力通信业务及应用现状分析南方电网电力通信业务根据其功能、特点主要分为电网运行和企业管理两大类业务。1.1电网运行类业务发展现状南方电网远距离、大容量、超高压输电，交直流混合运行，既有电触发直流技术，又有光触发、可控串补、超导电缆等世界顶尖技术，成为国内结构最复杂、联系最紧密、科技含量最高的电网。在可预见的未来，特高压输电工程使得远距离直流输电、交直流混合输电、灵活输电和紧凑性输电将得到更加广泛的在南方电网公司应用，电网联系更加紧密，大电网、超高压、远距离的特征更加明显。目前南方电网公司在220kV及以上的系统保护全部实现微机化，新投220kV及以上线路保护通道采用光纤通道，逐步实现220kV及以上线路保护通道光纤化，500kV线路保护通道采用双重化。“继电保护及故障信息系统”已完成调通中心主站和部分地调的分站的建设。南方电网公司下属变电站基础自动化水平有了很大提高，新建变电站均按综合自动化建设。为适应数字化变电站技术的发展，2008年开始在南方电网多个地区开展数字化继电保护新技术研究和全数字化变电站的试点工程建设。南方电网下属各电网已完整地建立了覆盖各级调度自动化系统，实现了包括基于PMU相角测量单元在内的广域数据采集与监控、自动发电控制、无功电压控制等功能,并系统地装设了安全稳定控制系统及装置以及备自投装置等各种类型的安稳和自动装置，建立起完整、有效的南方电网安全稳定运行的第二道、第三道防线。上述二次防御设备领域的有效实行，很大程度上依赖于通信技术的进步，并且电网安全防御系统各站之间的传输通道的性能直接关系到其功能的发挥，电网急需要一种高速、高可靠、高稳定性的通信方案，满足电力系统运行、控制以及管理实时通信要求，并适应电力系统通信网的发展。1.2管理信息业务发展现状管理业务是属于安全区域III区和IV区的信息类业务，从企业经营管理的角度来看包括管理事务支持类、管理信息支持类和管理决策支持类。南方电网公司信息化的目标是通过建设覆盖生产业务和管理业务的计算机管理信息系统，实现企业生产业务和管理业务的自动化以及管理决策的智能化，提高企业运行的效率和管理的质量，为实现企业持续发展的经营管理目标服务。一、管理事务支持类管理事务支持类的应用系统，以提高管理业务中事务处理的效率和质量为目标。目前南方电网公司在电力生产、电力营销以及企业经营管理业务的信息类应用系统已经覆盖了电网公司主要的管理事务工作范围，各分、子公司也基本上实现了管理事务处理工作的信息化。二、管理信息支持类管理信息支持类的应用系统，是以提高企业整体管理效率和管理水平为目标而建设的。南方电网公司大部分管理信息支持类的应用系统，是在对应支持管理事务的应用系统基础上扩充管理信息支持功能而成的，这部分扩充的功能包括：管理报表功能、综合查询功能和管理分析功能等。南方电网公司近年来以企业应用集成（EAI）和企业信息门户（EIP）技术开发的许多管理信息支持类的应用系统，为提升南网公司企业管理的整体水平发挥了重要的作用。三、管理决策支持类管理决策支持类的应用系统，以企业级数据中心建设为核心，围绕数据仓库的建设，依据不同的企业管理决策主题，开发基于不同决策模型的管理决策支持系统，辅助企业各级管理人员提高管理决策的水平。目前南方电网公司管理决策支持类的应用系统，多数是从管理信息支持类的应用系统中扩充而来的，属于战术层面的辅助管理决策支持系统；而支持战略层面辅助管理决策支持系统还极少，即便一些分子公司己建或在建的数据仓库系统，也还处在不成熟的阶段，管理决策支持的范围和能力十分有限。2南方电网通信现状分析南方电网电力通信网以发展光通信为主，在此基础上发展数据网、语音交换网、时钟同步网、视频会议系统和电力系统独有的电力载波等作为电网的主要通信手段，并采用卫星通信、公网通信作为应急通信或辅助通信手段。近年电力通信蓬勃发展，南方电网在通信技术体制、网络规模发生了根本性的变革，光纤、数据网络等宽带通信技术发展迅速，成为主流。微波、载波等载带通信技术逐步萎缩。目前，继电保护、安全自动装置、自动化已普遍使用光通信技术，通道的可靠性极大的提高，挣脱了带宽、时延、可靠性等原有通信条件的束缚，跨区域的控制成为可能，跨系统的监视、分析成为现实。电流差动保护、新EMS系统等新的电网控制技术得以广泛推广。电力通信与电网生产更加紧密，更加融合。目前传输网、数据网、程控交换网、视频会议等系统已经实现了网、省、地三级互联，部分地区已经延伸到县级单位。通信资源得以共享，有效缓解了同一变电站重复建设三四套甚至更多的通信系统，大大节约了建设成本。同时也极大扩展了各应用系统的控制范围，目前南方电网公司本部自动化系统、电力市场系统可以采集所有500KV及以上厂站的信息，南方电网公司本部的视频会议信号可实时传送到省、地，甚至县，远远超出了直调系统和骨干网的范畴。体现了南方电网公司一盘棋，一体化、现代化的信息化发展思想。公网通信在南方电网的应用主要在应急通信、农网信息化、配网自动化及营销自动化以及日常办公。在应急通信中通过租用光纤、电路资源作为电网实时控制业务的备用通道；通过租用电路资源实现农网信息化；通过租用公网GPRS/CDMA无线通信资源解决配变监测、大客户负控、低压集抄等通信问题；以及实现办公互联网接入、办公电话外线、传真、移动电话等。然而，由于公网通信主要面向社会大众，还没有制定专门针对电力企业工业化控制和信息安全需要的技术服务，目前使用中还存在网络不稳定、需求及故障处理滞后等一些技术和管理方面的问题。3电力通信业务发展及其对通信的新需求3.1电力运行业务的发展绿色环保与可持续发展是当今世界的一大主题。绿色电网体现在更多的应用可再生能源、电网设备与环境和人的和谐、更高的电能质量和能源使用效率等方面。以超（特）高压远距离输电和智能电网为特征的现代化电网架构正体现了这一目标。同时，绿色电网的目标还呈现出电网技术的以下发展趋势：输变电设备的紧凑型、数字化、无污染、组合化和高可靠性；配、用电设备智能化、自动化和互动化；电网设备运维更加注重抗灾容灾、远程监控、状态检修与风险评估；电网调度运行更加注重节能、自动化和一体化智能调度；配网运行更加注重供电可靠性和电能质量。围绕绿色电网的目标，高效储能、FACTS与定制电力技术、可再生能源发电、分布式发电等技术将得到更大的发展。此外，继电保护、安稳装置业务提出接口光纤化、统一时间标识的新要求。在十二五期间，继电保护通信业务将推广采用光纤通道，同时要求装置能通过以太网接入站内自动化系统和继电保护信息系统，应能接受站内对时系统统一提供同步时钟信号，其实时性要求保持与当前要求一致，保护信号的传输延时要求在12毫秒以内；可靠性要求为500千伏线路每套主保护和220千伏线路两套主保护均采用两条完全独立的通信通道。具有光纤通道的线路，其主保护优先考虑采用光纤电流差动保护；正在开展保护装置直接通过光口接入通信通道的研究，预计今后设备间将统一采用2M光接口。在十二五期间，安稳装置在主站、子站及执行站之间通信技术采用复用2Mb/s光纤通道。实时性要求保持与目前要求一致，信号的传输延时要求在30毫秒以内；可靠性要求为每套稳控系统采用两路完全独立的传输通道。变电站数字化、智能化的趋势可以看出，南方电网电力通信将从站间通信延伸到站内通信。变电站内部通信物理层逐步向单模光纤发展，统一采用LC接头；高速、大容量的传输设备成为变电站通信的发展方向，逐步取消PCM设备及低速接口。配电网自动化系统遥信、遥测、遥控数据要求带宽很小，但数量庞大。按照网公司城农网建设规划，预计在十二五期间将有72万个配网站点需要通信支持。配电网设备大