上海電網精準負荷控制系統中通信技術的應用

許 寅

（華東送變電工程有限公司，上海201803）

1 上海電網的發展現狀

1.1 上海電網負荷系統的發展現狀

上海目前的電力需求滿足過程中，市外電力能源的供應依然發揮著重要作用，五交四直與電力自動需求相呼應的供電思路，進可攻，退可守。盡管如此，上海電網一旦發生特高壓直流事故，電網系統中的頻率穩定與大功率缺額問題仍然十分棘手，仍有大面積停電或拉閘限電的可能性。

上海電網快速精準切負荷控制系統的建設就是進一步強化上海乃至華東電網頻率控制能力及負荷控制的有序性，最大程度緩減負荷切除后的社會影響，系統創新采取可中斷負荷控制“友好互動”的方式，以客戶內部照明、空調等非生產設備、輔助生產設備和中斷后不影響安全的負荷為控制對象，有效保障上海電網和華東電網安全有序的運行。

該系統可有效拓展上海電網故障時的可控資源，進一步豐富和完善上海電網安全控制手段，具有點多面廣、選擇性強、對用戶影響小等優勢，是保證未來上海電網安全的重要技術手段，也為上海電網低周減載方案提供了有益的補充和輔助。

2 精準負荷控制系統的特點及應用

2.1 精準負荷控制系統

作為特高壓交直流電網系統保護的重要組成部分，精準負荷控制系統主要兼顧電網資源與負荷綜合配置兩項主要任務，實現電源、電網、用戶負荷互濟互動，加強電網特高壓故障處理和相應應急問題的能力。對負荷資源根據照類別、級別、區域進行定制化的精準管理，調度直接發令對不同用戶的中斷負荷實現用電負荷的精準控制，變電所或線路集體跳閘的事故概率大大降低，電網故障所帶來的社會影響和經濟損失也因此得以降至最低，大電網自身的故障防御能力直線上升。

穩定性和可靠性對于電網精準負荷控制系統的實際應用非常重要，在系統正式運行前，對其開展驗證測試時不能省略的步驟，也是電網實現精準操控和應對突發事故的底氣所在。 搭建負荷控制系統的實際模型，進行仿真模擬，是我國電網精準負荷系統中最常見的運行監測方式，上海電網的精準負荷控制系統也是應用了該技術。

2.2 精準負荷控制系統的特點

我國目前的精準負荷控制系統，一般是通過以現場總線技術為基準的以太網和光纖硬接線的有線通信方式，可以滿足電網通信信號安全穩定、傳輸效率高的運行需求，但其敷設專用線路的應用要求，維護難度和施工成本都非常高。因此，本文查證了上海電網系統現有的技術要求，提出了一種基于無線通信的精準負荷控制系統，與硬接線的精準負荷控制系統相比，無線通信精準負荷控制不僅滿足通信穩定、安全性高等功能要求，還具備成本較低、維護簡單、網絡靈活、簡潔美觀等優點。

2.3 精準負荷系統實現的關鍵技術

2.3.1 關鍵技術之快速檢索

在電網的精準負荷系統之中，每個子站的命令都需要借由無線通信發往240個切負荷終端，其中每個切負荷終端又將連接6個層級的負荷，這個過程中系統將會從全部的負控終端采集11 520個負荷數據，在這些數據中選取要被切除的負荷線路開關。整個檢索過程涉及的數據龐大，且需要盡可能的降低誤差，因此精準負荷系統中的快速檢索的功能設計必不可少。

快速檢索技術在電網精準負荷系統中，主要運用子站裝置切負荷控制策略的每一層、每一級來進行處理，最終通過中斷任務機制來完成快速檢索的任務。這個過程中，切除的負荷層級，判斷所有負控終端的可切負荷量的每個層級，這個復雜的工作由各子站負責和執行。快速檢索功能加快了提供數據的速度和精準度，從而很大程度降低了子站切負荷策略需要篩選的數據，工作效率大幅提升，社會影響也進一步降低。這個過程中，負控終端需要根據子站所發出的控制命令來判定執行切負荷控制的策略，是否需要切量執行，與此同時，快速開展定位工作，以最小誤差顆粒度找到需跳開的負荷線路對象。

2.3.2 關鍵技術之定時中斷的通信數據處理機制

精準負荷控制系統中，還有一項技術能夠提高通信中斷任務的完成時效，準確刻畫間隔中斷任務的處理邊界，精簡中斷任務，這就是定時中斷任務的通信數據處理機制。定時中斷任務的執行，主要涵蓋了平臺緩存中讀取FPGA緩存的通信數據、判別控制命令下發狀態及連續三幀有效觸發裝置策略自動、切負荷控制策略執行、策略結果寫入數據發送緩存等多個方面。

系統中斷任務主要借由函數注冊、函數回調來實現，確定裝置運行狀態及通信方向的自動選擇執行，與此同時裝置平臺的通用性也得以保證。任務執行完整穩定執行的前提下，確保數據存儲與讀取的準確無誤，在系統執行函數回調功能時，針對數據對象進行數據加鎖功能，確定數據處理完成后，自動將數據對象解鎖；在確認連續三幀有效控制命令觸發裝置啟動后，對上行的執行控制策略所需的負荷數據進行鏡像，防止控制策略執行過程中更新，影響策略執行結果。

2.3.3 無線通信精準負荷控制系統設置

無線通信的快速反應，能夠使調度員在精準負荷控制系統的系統故障排除且頻率恢復正常的第一時間，根據實際情況進行裝置面板的操作，一鍵恢復電網的精準負荷，快速恢復電網的運轉，提升工作效率，降低經濟損失和社會影響。

3 通信技術在上海電網精準負荷系統中的應用實踐

3.1 通信接口配置要求

上海電網精準負荷系統中，需要在每個電網端為大用戶的接入配置1個E1/光纖通信接口裝置，可將變電站的2M通道轉換為光纖通道，同時，對原有通信設備的接口裝置進行升級，升級優化原有的接入方式為“一對八”，這種配置方式可以大大降低接口屏柜和數配柜的數量，減少專用通道資源的占用，減低成本，保證系統運行流暢的同時，保障負控終端的數量。

3.2 通信技術的功能要求

3.2.1 硬件功能

精準負荷控制系統的架設，需要有2M通道和多路單模光纖通道接口，其光纖通道按照所適配的環境靈活調整，既不能少于2個，又不能高于8個；若接入的大用戶多于8個時，再增加一個同類的大用戶接入裝置，另加2個2M通道即可。單模光纖通道的通信速度得低于32Mbps；需配有RS-232調試接口，可隨時對運行情況展開監測。

3.2.2 軟件功能

精準負荷控制系統中的光電轉換卡通過同軸電纜與站內既有SDH設備接口，實現與上級站點的控制裝置通信，通信頻率不得低于600幀/秒；通道數據校驗功能不得少于一種，以確保數據的完整性。同時應具有通信狀態指示功能，以便工作狀態異常時，2M通道與光纖通道可相互告知。

4 結語

過去硬接線的精準負荷控制系統，其發展過程中形成的認知方式、控制技術以及管控方式，已不再滿足上海電網這樣的特高壓交直流電網的運行要求，系統在實際應用中的局限性非常明顯。隨著科技的不斷進步，無線通信技術逐漸進入了我國電力系統的運行管控領域，效果顯著，對于上海電網這樣的跨區域性電網意義非常。通信技術在上海電網精準負荷控制系統的應用，需要各方技術和設備的支撐與挑戰，也是快速推動上海電力系統向著更加高效與完善的方向發展的前提條件。