自2021年中央提出構建以新能源為主體的新型電力系統以來,以分布式光伏、現貨市場交易、有序用電為代表業務需求迎來新的發展機遇,對電網供需互動效率和互動水平也提出了更高的要求。應用以HPLC(高速電力線波載)為代表的物聯通信技術能夠實現用電信息采集系統對用戶負荷數據的高頻采集,這是新型電力系統高效運轉的客觀要求和必要的通信基礎。
HPLC的八大深化應用是基于HPLC技術,可實現高頻數據采集、停電主動上報、時鐘精準管理、相位拓撲識別、臺區自動識別、ID統一標識管理、檔案自動同步、通信性能監測和網絡優化等功能。
加強HPLC,走向“新型電力系統”
隨著能源轉型的不斷深入, “新型電力系統” 將是未來能源體系中最重要的變革。構建新型電力系統不再只是傳統意義上的電網規劃和建設,而是發電、電網和用戶的有機結合,實現源網荷儲(即電源、電網、負荷、儲能)深度互動。
在“新型電力系統”的發展中,以分布式光伏、現貨市場交易、有序用電為代表的業務需求,對電網供需互動效率和互動水平也提出了更高的要求。為適應業務的變化,低壓用采系統也將向業務“源網荷”演進,滿足功率雙向流動和多元負荷用電需求,達到營配融合、分布式新能源就地消納、源荷實時柔性調節的目標。
為支撐電網業務的深刻變革,聯接技術在網絡規模、業務帶寬、通信實時性能力也需要做顯著提升,構成未來低壓配用電網絡聯接技術的主要發展方向。加強以HPLC為代表的物聯通信技術在低壓配用電領域的深化應用,是支持走向新型電力系統的堅實一步。
HPLC在“新型電力系統”的價值點
電網HPLC八大深化應用解讀
高頻采集實現電能表計量與瞬時類數據的高頻采集,開展供電線路老化趨勢分析,監測電網電壓質量和負荷波動情況。電網末端感知信息全量采集,數據實時性“分鐘級”,可支撐電網多種高價值業務開展。
分鐘采集業務六大優勢如下:
分布式光伏接入:采集有功/無功、電壓分布、并網電流、電能質量、開關狀態等實時信息,從光伏表計采集發電量,實現對整個臺區分布式光伏的就地統一管控。
電力現貨市場交易:精準負荷預測,實時保證電網供需平衡;售電現貨交易分鐘級,經濟利益最大化
設備狀態監測:就地計算與分析,統計設備運行狀態,如表計失準、模塊在位檢測;支持采集器接入傳感器,實時了解工況信息
電能質量監測:實時電壓、電流、三相不平衡越限統計;支持負載不平衡,及時換相負荷均衡調節;統計電壓合格率信息,及低電壓告警上報
實時線損:精細化臺區線損,用電信息全時段覆蓋計算與統計;用電異常及時感知報警
接線異常、疑似停電感知:通過臺區總表和各用戶表電壓電流信息,監測分析異常臺區及精確故障點;通過采集器485狀態輔助停電信息判斷
臺區自動識別規模化商用,戶變關系平均識別準確率99%,提升臺區線損管理效率,提高電網經濟運行水平。
海思以無擾戶變關系識別方案引領技術發展,無需更換設備或者加裝額外設備,現場升級即可實現自動實現戶變關系匹配,治理高損臺區,精細線損管理。
識別流程
在技術實現上,以PLC自動感知并收集電力線電壓過零信號、信號強度、噪聲等信道特征及變化情況,采用NTB + SNR綜合評估臺區特征參量,選擇特征參量最優的網絡加入:
精準過零電路,精度在20us以內,有效識別電力線220V特征
網絡間NTB統計算法采用“黑科技”,性能優于業界方案
結合SNR特征,在協議基礎上,提供有效補充,提高識別成功率
停電上報就是指實現停/復電后的事件主動上報,被動搶修變為主動搶修,提高供電可靠性,提升客戶服務保障能力。
海思采用電氣拓撲AI融合方案,計算實際物理線損和線路阻抗,可支持故障前告警,并精確故障停電點,支持快速搶修。無需更換存量設備,也無需向電網發射特征電流信號,不對電能質量產生影響,不對電網安全性帶來風險。
在技術實現上,通過SNR信息,進行設備分組;并通過精準時間戳差值計算,區分層級;同時結合電量信息,識別出線入線對應關系。
通信性能監測和網絡優化通過監測數據,預判網絡風險,監測節點信號強度、相鄰節點信息、網絡路徑信息,提前介入對通信網絡持續優化。可以評價芯片廠商、模塊廠商設備運行,分析網絡運行水平,調整HPLC性能參數,優化通信網絡;網絡運行狀態可視化,采集系統提前預警潛在通信風險臺區或表計:
100%臺區可獲取網絡拓撲
100%臺區鄰網絡信息可準確獲取
90%以上載波模塊上下行通信成功率上報
90%以上載波模塊在線狀態及離線次數上報
總之,主站綜合獲取的信息進行臺區或者表計通信風險分析評估,對問題潛在風險臺區或表計進行預警,結合地理信息、用電戶信息分析出問題原因,為現場運維提前介入提供指導。
ID管理依托全球統一物聯網ID標識管理系統,為HPLC芯片建立統一的物聯網設備身份標簽。對于電網設備可以實現載波資產全生命周期管理,并通過身份鑒權機制,避免非法設備的接入,保障了網絡的安全:一是,芯片ID上報率及ID合法率100%(除早期發貨未攜帶ID外),現場臺區芯片方案管理,識別單方案還是混裝方案,服務管理\質量評估的芯片源頭。二是,模塊ID上報率及上報準確率100%(除早期發貨未攜帶ID外),現場問題匹配對于模塊標識信息來區分,目的是質量評估和快速定位運維模塊廠家。
ID管理流程
檔案同步依托臺區識別,實現電能表檔案信息、設備參數自上而下、自下而上的雙向同步,確保了設備檔案信息的準確。保持戶變關系一致性,營銷和配網系統一致。檔案同步具備兩種模式:模式1:采集系統收到集中器上報的新增電表事件后跟營銷系統檔案進行比對;將比對后正確的檔案下發給集中器;不正確的檔案需技術人員現場核查電表信息。模式2:采集系統收到集中器上報的新增電表事件后,同步營銷系統檔案;采集系統組織新電表參數下發給集中器。
時鐘管理是指保證電表與集中器之間的時鐘同步及精準管理,為分時電價、階梯電價政策的實施提供技術保障。時鐘精準管理流程中,執行如下:
集中器對臺區內表計時鐘超差的監測:集中器可以周期性采集下游電表的時鐘信息,和其自身時鐘信息進行比對,發生超差向主站上報事件
主站實時評估集中器時鐘偏差并進行時鐘同步
主站針對時鐘問題嚴重的具體臺區,可以發起表計誤差的實時采集,通過透傳點抄的方式獲取表計的時鐘信息,和主站的時鐘進行比對,篩選出時鐘超差的表計
主站發起對時鐘超出廣播校時范圍表計的點抄校時操作
相位識別是指準確識別各電表A、B、C三相相位及線路拓撲關系。有助于提升配網三相不平衡及線損分相治理水平,提高供電可靠性。
相位識別上報率及上報準確率達到99%(除采集器下掛電表)
異常接線(零火反接、線序錯、缺相等)上報率及上報準確率達到99%(除采集器下掛電表)
HPLC在新型電力系統應用展望
HPLC已經在電網的營銷集抄業務中發揮重要作用,新型電力系統業務變革對HPLC的深化應用提出更高的要求。如光伏并網、電力現貨交易等業務要求高頻采集實時性能力;以交流過零NTB過零相關的檢測來準確評價產品解決方案,保障臺區識別準確性;雙模標準新增HPLC白噪聲、脈沖噪聲、單頻噪聲等維度測試指標,HRF新增靈敏度、抗鄰道干擾測試指標,以提升通信可靠性;依靠電氣拓撲識別、分鐘采集等,提升臺區線損管理效率,提高電網經濟運行水平。
HPLC作為低壓臺區的最佳通信解決方案,會持續完善深化應用能力,不斷挖掘數據價值,支撐線損精益化管理,提升供電可靠性,實現臺區自治。同時,在配電領域,HPLC也將助力配電實現自動化,結合物聯網智能傳感、邊緣計算融合網關、臺區型融合終端等感知設備,能夠實現全環節數據可測可采可傳,各類終端與設備即插即用、互聯互通。
PLC除廣泛應用于電網集抄市場外,也在不斷拓展至泛能源領域,在新能源領域如分布式光伏、電動汽車有序充電、儲能,以及在全屋智能、戶外照明等領域都在發揮關鍵作用。
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