上海电网精准负荷控制系统中通信技术的应用

许 寅

（华东送变电工程有限公司，上海201803）

1 上海电网的发展现状

1.1 上海电网负荷系统的发展现状

上海目前的电力需求满足过程中，市外电力能源的供应依然发挥着重要作用，五交四直与电力自动需求相呼应的供电思路，进可攻，退可守。尽管如此，上海电网一旦发生特高压直流事故，电网系统中的频率稳定与大功率缺额问题仍然十分棘手，仍有大面积停电或拉闸限电的可能性。

上海电网快速精准切负荷控制系统的建设就是进一步强化上海乃至华东电网频率控制能力及负荷控制的有序性，最大程度缓减负荷切除后的社会影响，系统创新采取可中断负荷控制“友好互动”的方式，以客户内部照明、空调等非生产设备、辅助生产设备和中断后不影响安全的负荷为控制对象，有效保障上海电网和华东电网安全有序的运行。

该系统可有效拓展上海电网故障时的可控资源，进一步丰富和完善上海电网安全控制手段，具有点多面广、选择性强、对用户影响小等优势，是保证未来上海电网安全的重要技术手段，也为上海电网低周减载方案提供了有益的补充和辅助。

2 精准负荷控制系统的特点及应用

2.1 精准负荷控制系统

作为特高压交直流电网系统保护的重要组成部分，精准负荷控制系统主要兼顾电网资源与负荷综合配置两项主要任务，实现电源、电网、用户负荷互济互动，加强电网特高压故障处理和相应应急问题的能力。对负荷资源根据照类别、级别、区域进行定制化的精准管理，调度直接发令对不同用户的中断负荷实现用电负荷的精准控制，变电所或线路集体跳闸的事故概率大大降低，电网故障所带来的社会影响和经济损失也因此得以降至最低，大电网自身的故障防御能力直线上升。

稳定性和可靠性对于电网精准负荷控制系统的实际应用非常重要，在系统正式运行前，对其开展验证测试时不能省略的步骤，也是电网实现精准操控和应对突发事故的底气所在。 搭建负荷控制系统的实际模型，进行仿真模拟，是我国电网精准负荷系统中最常见的运行监测方式，上海电网的精准负荷控制系统也是应用了该技术。

2.2 精准负荷控制系统的特点

我国目前的精准负荷控制系统，一般是通过以现场总线技术为基准的以太网和光纤硬接线的有线通信方式，可以满足电网通信信号安全稳定、传输效率高的运行需求，但其敷设专用线路的应用要求，维护难度和施工成本都非常高。因此，本文查证了上海电网系统现有的技术要求，提出了一种基于无线通信的精准负荷控制系统，与硬接线的精准负荷控制系统相比，无线通信精准负荷控制不仅满足通信稳定、安全性高等功能要求，还具备成本较低、维护简单、网络灵活、简洁美观等优点。

2.3 精准负荷系统实现的关键技术

2.3.1 关键技术之快速检索

在电网的精准负荷系统之中，每个子站的命令都需要借由无线通信发往240个切负荷终端，其中每个切负荷终端又将连接6个层级的负荷，这个过程中系统将会从全部的负控终端采集11 520个负荷数据，在这些数据中选取要被切除的负荷线路开关。整个检索过程涉及的数据庞大，且需要尽可能的降低误差，因此精准负荷系统中的快速检索的功能设计必不可少。

快速检索技术在电网精准负荷系统中，主要运用子站装置切负荷控制策略的每一层、每一级来进行处理，最终通过中断任务机制来完成快速检索的任务。这个过程中，切除的负荷层级，判断所有负控终端的可切负荷量的每个层级，这个复杂的工作由各子站负责和执行。快速检索功能加快了提供数据的速度和精准度，从而很大程度降低了子站切负荷策略需要筛选的数据，工作效率大幅提升，社会影响也进一步降低。这个过程中，负控终端需要根据子站所发出的控制命令来判定执行切负荷控制的策略，是否需要切量执行，与此同时，快速开展定位工作，以最小误差颗粒度找到需跳开的负荷线路对象。

2.3.2 关键技术之定时中断的通信数据处理机制

精准负荷控制系统中，还有一项技术能够提高通信中断任务的完成时效，准确刻画间隔中断任务的处理边界，精简中断任务，这就是定时中断任务的通信数据处理机制。定时中断任务的执行，主要涵盖了平台缓存中读取FPGA缓存的通信数据、判别控制命令下发状态及连续三帧有效触发装置策略自动、切负荷控制策略执行、策略结果写入数据发送缓存等多个方面。

系统中断任务主要借由函数注册、函数回调来实现，确定装置运行状态及通信方向的自动选择执行，与此同时装置平台的通用性也得以保证。任务执行完整稳定执行的前提下，确保数据存储与读取的准确无误，在系统执行函数回调功能时，针对数据对象进行数据加锁功能，确定数据处理完成后，自动将数据对象解锁；在确认连续三帧有效控制命令触发装置启动后，对上行的执行控制策略所需的负荷数据进行镜像，防止控制策略执行过程中更新，影响策略执行结果。

2.3.3 无线通信精准负荷控制系统设置

无线通信的快速反应，能够使调度员在精准负荷控制系统的系统故障排除且频率恢复正常的第一时间，根据实际情况进行装置面板的操作，一键恢复电网的精准负荷，快速恢复电网的运转，提升工作效率，降低经济损失和社会影响。

3 通信技术在上海电网精准负荷系统中的应用实践

3.1 通信接口配置要求

上海电网精准负荷系统中，需要在每个电网端为大用户的接入配置1个E1/光纤通信接口装置，可将变电站的2M通道转换为光纤通道，同时，对原有通信设备的接口装置进行升级，升级优化原有的接入方式为“一对八”，这种配置方式可以大大降低接口屏柜和数配柜的数量，减少专用通道资源的占用，减低成本，保证系统运行流畅的同时，保障负控终端的数量。

3.2 通信技术的功能要求

3.2.1 硬件功能

精准负荷控制系统的架设，需要有2M通道和多路单模光纤通道接口，其光纤通道按照所适配的环境灵活调整，既不能少于2个，又不能高于8个；若接入的大用户多于8个时，再增加一个同类的大用户接入装置，另加2个2M通道即可。单模光纤通道的通信速度得低于32Mbps；需配有RS-232调试接口，可随时对运行情况展开监测。

3.2.2 软件功能

精准负荷控制系统中的光电转换卡通过同轴电缆与站内既有SDH设备接口，实现与上级站点的控制装置通信，通信频率不得低于600帧/秒；通道数据校验功能不得少于一种，以确保数据的完整性。同时应具有通信状态指示功能，以便工作状态异常时，2M通道与光纤通道可相互告知。

4 结语

过去硬接线的精准负荷控制系统，其发展过程中形成的认知方式、控制技术以及管控方式，已不再满足上海电网这样的特高压交直流电网的运行要求，系统在实际应用中的局限性非常明显。随着科技的不断进步，无线通信技术逐渐进入了我国电力系统的运行管控领域，效果显著，对于上海电网这样的跨区域性电网意义非常。通信技术在上海电网精准负荷控制系统的应用，需要各方技术和设备的支撑与挑战，也是快速推动上海电力系统向着更加高效与完善的方向发展的前提条件。