配电网分布式新能源信息采集及运行监测方案研究与实践
史学鹤
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史学鹤,. 配电网分布式新能源信息采集及运行监测方案研究与实践[J]. 能源学报,20248. DOI:10.12721/ccn.2024.157435.
摘要: 由于常规配电网数据采集并未创建通信规约,使得采集信号具有较大的波动,对采集数据的效率产生影响,因此采用配电网分布式新能源信息采集,并且分布式性新能源接入在一定程度上提升了电网的效率,并且将电网运行进行优化,保证电力稳定供应。
关键词: 配电网;分布式新能源;信息采集;运行监测
DOI:10.12721/ccn.2024.157435
基金资助:

伴随新能源发电项目的扩张需要对新能源电站的数据监测系统进行重视,而因为分布式能源电站地点较为分散,并且运行环境复杂,应寻找一个移动互联网技术分布式新能源信息采集以及运行管理方法,从而进行有效监测以及管理。对于配电网自动化建设滞后问题需要加强配电网自动化技术的研究,提升其智能化水平,将电网运行效率提升,加强电网的稳定性以及安全性。

一、电力监控系统安全防护

在《电力二次系统安全防护(2006年电监会34号文)总体方案》基础上,在遵循安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证的原则下,能够有效保证电力监控系统的安全性。设置安全接入区尤其是对配电网和分布式电源,采用无线公网进行数据通信,并且在确定相关技术规定和要求后能够提升电力监控系统的额安全防护能力,尤其是对于无线通信网、电力企业其他数据和外部公用VPN数据等,对安全接入区设置能够避免外部攻击,同时可以避免数据泄漏[1]。此外在文件中还标识生产控制大区和管理信息大区间需要设置电力专用横向单向安全隔离装置,从而确保电力监控系统的隔离性,以免不同安全区域之间交换了非法访问和数据。图1为安全防护框架示意图。

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图1安全防护框架示意图

二、配电网分布式新能源信息采集

(一)布置数据采集点

对于配电网运行管理而言,运行数据主要包含负荷数据、电量数据以及电能质量数据等,从而为配电网运行提供了信息,有助于优化以及管理。为了保证数据采集的正确性以及事实性,配电网关键线路上均布置了相关数据采集点,并在其中安装温度传感器和湿度传感器等,对配电网线路负荷数据进行实施采集,可以了解负载情况,实施负载平衡以及故障预警。并且在配电网线路上安装电能表设备可对 有功电量、无功电量等数据进行采集,以上数据能够有效结算电网电量平衡以及电费结算[2]。可以为配电网线路安装电能质量检测装置,对电压、频率和波形等有关数据进行采集,对电能质量情况进行评估。采集分布式新能源的数据,需要按照不同的新能源类型选择合适的传感器,例如太阳能电池板数据采集过此种,包含电流和输出电压等相关参数,对于风能涡轮机主要采集输出功率和转速等数据。此种采集方案可以保证全面争取额的了解配电网线路以及分布式新能源实施运行情况。

(二)创建配电网运行数据远程通信规约

在配电网运行数据采集方面,分布式新能源的接入使得数据采集点较为广泛,并且数据更加全面,终端对采集到的运行数据进行规约分析,可以保证数据的正确性以及可靠性,从而为电力系统运行提供支持。然而通过统一协议进行数据传输,可以保证数据传输过程中的正确,以免由于数据传输错误出现电力系统故障。图2为规约框架。

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图2规约框架

通过套接字连接,能够确保数据传输的稳定性,在数据接收过程中实施格式验证属于关键部分,当通过验证后的报文会被进行下一步处理。系统对于接收到的数据进行报文格式检查,保证数据的一致性,当报文格式正确无误会被传送至解析程序中进行处理。采用规约数据单元定义可有效保证配电网运行日志记录中的数据可读性,启动字符0×68标识数据帧开始,最大采集单元长度249,确保数据合理传输。为了保证数据采集的可靠性,传输双方均选择报文限制方法,以免在传输时出现丢失或者重复现象。在Ⅰ格式报文中发送序号会逐一增加,并且配电主站在每接收一个具有特定发送序号的报文后,接收序号也会有所增加。

(三)信息安全加密高速传输技术

新能源信息采集系统为了保证数据的稳定传输,在主板上嵌入通讯模块和加密芯片,通讯模块具有智能切换功能,说明网络介质出现问题时系统会自动切换到其他可以应用的网络介质上,以免由于单一网络传输异常出现数据丢失,与此同时通讯模块支持多种通信速率,对不同情况下的数据传输需求进行满足。而加密芯片内部集成了相关加密技术,其中包含商用密码产品所需的SM3和SM4算法专用加密模块、DES/3DES加密模块和RSA公钥算法引擎,加密模块算法引擎为信息传输提供了相关保护,保证数据在传输时具有安全性。并且加密芯片配以32位硬件加密处理器,可以高效执行公钥算法和摘要算法等,从而加强了信息加密的安全性。

三、配电网分布式新能源信息运行监测方案

(一)基于一张网新能源建模

为了实现对已并网分布式新能源的有效管理,应对关键信息实施电子化归档,其中包含电站名称、电站地址和电压等级等,创建信息数据库可以方便查询以及监控分布式新能源的运行状态。在电力调度自动化系统中可以获取10KV出线和以上的电网一次设备台账信息,其中包含线路、变压器和站点等。在电力配网调度图模系统中可以获取10kV出线及以下电网设备台账,其中包含闸刀、配变和母线等。在电网设备通用迷信数据中将主网与配网拓扑模型通过10kV出线开关,将主网和配网模拟层主配网一体化模型。电力配网调度图模系统在电力配网自动化系统未组建成实用化系统,主要用于配网调度运行管理,具有遥信功能和电网拓扑管理功能,配网出线开关能够从调动自动化系统获取[3]。需要确保并网接入点的信息与主配网一体化模型中的站点或配变匹配,如果匹配成功可以创建两者关系,而后按照匹配结果为并网接入点创建和对应点的映射关系,通过此关系可以将新能源和主配网一体化模型进行连接。

(二)新能源全检测建模管理

创建电网设备拓扑联通图时,需要确定图中顶点的元素,保证每个设备和站点均在其中,而后需要对顶点之间的连接关系进行确定,确保每条边都正确反映实际的电网结构,有助于以后进行分析。按照电网的实际运行信息对每条连接边状态进行判断,对不联通的连接边在图中进行相应的标记。以新能源站点所在的顶点出发,通过图论层序遍历算法开始遍历,设置条件为220kv主变或者220kv母线,保证遍历路径符合我国电网的运行特点。此外将配变、配网出线、10kV及以上各电压等级母线、主变设为监测点,并从每个监测点出发形成联通路径。在遍历过程中,去除中间的联络路径保证路径简洁有效,每个新能源站点自动聚合至最近的监测点设备,形成完整监测模型。按照际电网的运行情况和需求,对监测模型进行优化和调整,进行实际数据验证模型的正确性和有效性,保证正确反映电网的运行状态。

(三)新能源运行监测

通过整合地区负荷关口信息、历史气象数据以及新能源发电曲线信息,可以实现对新能源发电负荷水平的正确把握,此模型能够按照地域分片实施分析,以此制定正确的新能源发电负荷预测,将电网母线负荷预测水平提升。与此同时可以对网架结构和电网运行方式进行优化,能够有效支撑电网重要输电断面重过载问题。

四、结语

伴随新能源的完善发展,分布式新能源电站并入配电网电站一般部署地点较为分散,而在关键位置安装传感器,能够对电站的运行状态进行监测,集中管理以及分析数据,并且而配电网分布式新能源信息采集及运行监测能够提升电网的安全性以及稳定性,同时能够保证配电网的稳定运行,还可以解决多个电站的运行问题,并且通过预警预测功能可以为电网运行提供正确的决策支持。

参考文献:

[1] 李勇,郑浩.分布式新能源接入配电网运行数据实时采集方法[J].信息与电脑(理论版),2023,35(22):187-189.

[2]张仝.分布式新能源大规模接入配网调度运行实践分析[J].中国科技投资,2024(13):149-151.

[3]王鹤,刘子悦,边竞,等.面向高比例分布式能源接入的输配网两阶段风险调度研究[J].电网与清洁能源,2024,40(01):119-129.