关键词：无线通信；精准负荷；控制系统
引言
为避免多直流馈入电网发生多直流连续换相失败和故障导致直流闭锁时将造成受端电网有功功率大幅缺额导致的电网频率急剧下降给电网运行带来的巨大风险，一般在直流落点近区配备频率紧急协调稳定控制系统，根据直流损失功率的大小通过紧急提升相邻直流输送功率、切除抽水机组和受端电网相应负荷来保持受端电网的功率平衡，抑制频率下降。但传统的稳控系统切除负荷的对象一般是变电站110Kv，35Kv和10Kv出线，一旦稳控系统动作，将造成受端电网大面积停电，社会影响较大，容易达到国务院颁布的599号令《电力安全事故应急处置和调查处理条例》所规定电力安全事故等级划分标准。采用快速切除可中断大用户负荷的精准负荷控制技术，具有点多面广、快速可靠、选择性强的优势，对社会用电影响面小，可用于解决大电网的频率稳定问题，满足多直流同时故障时对大量切负荷的客观要求。2016年，江苏电网结合源—网—荷友好互动系统的实施率先完成了毫秒级快速精准负荷控制系统的试点工作，把传统的切除配电网的负荷线路延伸到可中断的大用户负荷线路，实现了快速切负荷方式的根本性改变，起到了很好的示范作用。
1无线通信精准负荷控制系统架构
系统在用户侧就近变电站和用户侧负荷控制终端之间建立无线通信网络，实现可中断负荷的实时精准控制，即在子站到负荷控制终端之间进行无线传输。系统包含子站、接口转换装置、核心网系统、专网终端和用户侧负控终端。子站选址为各地级市负荷中心站，主要收集汇总无线核心网系统传输的本分区的可切负荷量，并下发切负荷命令。用户侧负控终端收到专网终端传来的命令后，直接执行跳、合闸命令，同时将执行情况和采集的负荷信息经无线专网上传子站。子站将UDP协议报文经接口转换装置发送给无线回传网，经无线回传网、核心网系统发送到用户侧基站;用户侧基站以无线通信的方式向用户侧的专网终端设备发送接收到的子站UDP协议报文;用户侧部署的专网终端设备接收数据后，转换为百兆电以太网数据发送负控终端。无线接入方案采用UDP协议，无线数据在IP协议层传输，由无线基站进行路由和传输。
2精切业务需求分析
2.1通信需求分析
精切业务需求之一是通信需求。在精准负荷控制用于解决电网故障初期频率快速跌落、主干通道潮流越限、省际联络线功率超用、电网旋转备用不足等问题，该业务类型包括实现快速负荷控制的毫秒级控制系统和更加友好互动的秒级及分钟级控制系统。典型的精切控制系统由精切中心站、精切主站、精切子站和精切控制终端构成。其中精切中心站包括区域电网协控中心站和本省控制中心站，协控中心站负责接收控制中心站上传的可切负荷信息、各直流故障信息，并向控制中心站下达控制指令，进行负荷分配；精切主站负责接收来自中心站的切负荷控制指令，并下达到精切子站；精切子站汇集本地区可切负荷量，上传至精切主站，并执行精切主站的切负荷控制指令；精切控制终端采集用户可切负荷量，上传至控制子站，并接收控制子站的指令，快速切除部分可中断负荷。
2.2业务支撑关键技术
精切业务需求之二是业务支撑关键技术。1）信息通信融合技术。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆包括新兴的高速率5G通信技术、NB-IoT技术、光纤通信技术、工业以太网技术、可支持电力通信无线专网的4G通信技术TD-LTE和用于230MHz电力专用频段的LTE技术（LTE230MHz）。构建通信融合技术，有利于配电通信网对多业务的承载。2）加密认证技术。加密认证技术作为安全防护技术的重要部分，主要包括的加密认证算法：轻量级的RC4算法、非对称加密算法RSA、混合加密算法ECC-AES，这些加密认证技术通过内嵌密码机、加密卡、安全芯片完成。3）其他安全防护技术。包括虚拟专网（VirtualPrivateNetwork，VPN）、支持合法SIM卡接入的接入点名称（AccessPointName，APN）认证技术、实现业务之间正反向隔离技术、防火墙技术和安全接入网关技术。
3面向精准切负荷业务的安全通信架构设计
3.1模型思想
模型思想主要体现为3个方面：1）根据精切业务传输的四层途径分层：包括精切业务控制终端用户层、接入层、子站层和主站层。精切控制终端对应用户层，包含电厂、工业用户、商业大用户、汽车充电桩等多种类型的用户终端，主要负责传输电闸控制信息、日志信息、监控信息等重要数据，然后经过接入变电站层到子站层（汇聚层）最后抵达主站层；2）根据信息通信方式分层：根据信息传输路径的通信介质不同，以及对应的电压等级不同，接入通信网自下而上的结构为双通道融合低压接入网、多介质融合中压通信网和光纤骨干网；3）根据加密程度分层：本层主要考虑到信息传输由下而上的过程中（上行传输），信息的重要度越来越高，安全性也相应越来越高。这是由于通过自下而上的信息汇聚至切负荷控制主站，信息传输的种类和数量会大幅度增加，基于信息安全性增加的需求，电网信息传输的通信方式的安全性也相应增加，对应的加密算法也相应增加，即RC4、RSA和ECC-AES3种加密算法。
3.2电网侧接入变电站多用户接入技术
为充分利用2M专线通信容量，节省２M通信链路资源，在接入变电站可采取多用户共享一路２M通道的方案，同时为解决用户终端光纤数据和Ｅ１电接口之间的转换，本文提出一种多路光／电接口数据实时转换方案，该方案在硬件上实现８路专用光纤信号和２路Ｅ１电信号之间的转换，在软件上通过基于定时硬中断的时分复用处理方法，区别对待上行稳态数据和下行命令数据，保证电网紧急情况下控制命令的实时下发。用户控制终端应集成专用光纤接口模件，用于和电网侧接入变电站的光电接口转换装置建立通信，用户控制终端在不具备集成专用光纤接口模件的情况下，也可采用外接转换装置的方案，但在整组动作时间上需满足实时性需求。
3.3无线４G接入
对于光纤通信铺设距离长，管道开挖难度太大的用户，如果终端用户在4G专网覆盖的范围之内，可以采用无线接入方式。在用户侧配备一个客户终端设备，在TD-LTE核心网交换机处布置多用户接入装置和光电转换模块，其中多用户接入装置上联站内SDH设备E１接口，下联光电转换模块，光电转换模块采用电以太网连至核心网交换机。
结语
总之，无线专网对比光纤通信具有建设投资成本低，业务接人灵活的特点，为大用户和海量柔性负荷数据的接入、安全传输和快速响应提供了补充解决方案。在不具备光纤通信条件或光纤铺设成本高、难度大的场景下，无线专网是毫秒级精准负荷控制业务接入的最佳解决方案，应用前景广阔。
参考文献
［1］杨智德，王宏杰，闫志辉，等．毫秒级精准负荷控制系统装置研制［J］．自动化仪表，2018，39(11):11-16．
［2］刘雪艳,张强,李战明.智能电网信息安全研究综述[J].电力信息与通信技术,2014,12(4):56-60.
论文作者:凌薇
论文发表刊物:《中国电业》2019年第14期
论文发表时间:2019/11/18
标签：负荷论文; 终端论文; 电网论文; 用户论文; 精准论文; 业务论文; 技术论文; 《中国电业》2019年第14期论文;