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南京渡易沈兵兵、杨小莲等:新型配电系统智能终端分布式控制通信方案

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新型配电系统智能终端分布式控制通信方案

杨小莲1,卞蓓蕾2,张烨华3,赵连强4,许泰峰4*,沈兵兵1 

1. 南京渡易能源技术咨询有限公司;2. 国网浙江省电力有限公司宁波供电公司;3. 国网浙江省电力有限公司信息通信分公司;4. 易源士创信息科技(南京)有限公司

原文发表在《全球能源互联网》2022年第3期“新型配电系统智能感知、分析与优化运行”专题上,欢迎点击品读。本文受国网浙江省电力有限公司科技项目(分布式能源互联网信息交换及通信技术研究与实践,5211XT20008P)资助。

文章导读

为提升配电网智能终端的信息采集与汇聚、边缘计算、即插即用能力,并寻求满足新型配电网通信需求的通信方案,为新型配电网的可靠运行提供底层技术架构支撑。提出了新型配电系统智能终端分布式控制通信方案:首先提出更高效的允许分布式智能节点相互交互的分布式协调控制架构;其次使用IEC 61850建模技术对智能终端建模,并遵循IEC 62361标准,解决CIM模型与61850模型融合的问题;最后提出用高可靠性、高实时性的物联网通信协议——DDS来实现模型在协议上的映射。通过本通信方案,智能终端具备即插即用的能力,智能终端之间互联互通,就地分享重要信息。

文章亮点

1

提出一种分布式协调控制架构,并应用物联网通信技术为传统的竖井式架构的通信问题提出新的解决方案。

2

从模型与通信层面提出技术方案,实现智能终端的即插即用,以及满足智能终端分布式控制的通信需求。

重点内容

1

分布式协调控制架构

本文提出一种分布式协调控制架构,并应用物联网通信技术为传统的竖井式架构的通信问题提出新的解决方案。端设备可通过私有协议(Modbus,DNP等)或统一标准协议,与边设备经适配器进行数据交互;边设备通过物联网协议(DDS)通过分布式消息总线分发数据,与主站前置、SCADA以及其他边设备经适配器进行数据交互。

 图1 分布式协调控制架构

2

模型融合技术

为尽可能地使IEC CIM与IEC 61850两个标准对模型的描述趋于一致,基于IEC62361-102标准,对IEC CIM与IEC 61850模型的差异分析,制定如图2所示的模型融合方案。

 图2  IEC CIM与IEC 61850模型融合方案

DDS是基于发布/订阅(data centric publish subscribe,DCPS)模型并以数据为中心的物联网通信规约,具有低延迟、高吞吐量、丰富的QoS策略特点,支持点对点、点对多、多对多通信方式。DDS与101/104、MQTT等协议的技术指标对比结果如表1所示。

 表1 协议对比

4

智能终端即插即用实现流程

基于IEC 61850建模对智能终端建模,使该模型在DDS协议映射,可实现终端的即插即用,其入网配置流程如图3所示,(1)部署物联网前置机,(2)关联配置,(3)自动注册,(4)异动更新,(5)结果通知。

 图3 终端即插即用实现流程

5

分布式FA用例

本用例在开环馈线的分布式配电自动化系统(DAS)中,FTU使用IEC 61850模型配置故障恢复功能,使用DDS的数据分发技术进行交换故障和控制信息。在检测到永久故障后,馈线上的相关FTU会相互之间通过对等通信网络交换故障检测和控制信息,识别并隔离故障区段,恢复非故障区段的供电服务。

图4所示为F1点故障时,FTU1会判断出故障在其相邻的下游区段,然后将开关S1打开,并给FTU2、FTU5发送跳闸命令来跳开下游相邻开关S2、S5以隔离故障。FTU1在收到FTU2、FTU5的故障隔离确认信息后,会广播“故障已经隔离”的信息给FTU01和FTU4来启动所有非故障区段的供电恢复。

 图4 开环架空线路分布式FA

本文引文信息

杨小莲,卞蓓蕾,张烨华,等. 新型配电系统智能终端分布式控制通信方案[J]. 全球能源互联网,2022,5(3):285-292.

YANG Xiaolian, BIAN Beilei, ZHANG Yehua, et al. Intelligent terminal distributed control communication solutions for new power distribution system[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2022, 5(3): 285-292(in Chinese).

 研究团队

团队针对配电设备即插即用,基于IEC CIM与IEC 61850等标准,构建多种标准的物联网拓扑模型映射,实现全模型融通,构建面向对象的模型,试制出了支持即插即用的新型配电终端,参与了《配电自动化终端即插即用技术导则》,《配电自动化终端即插即用模型映射技术规范》等电力行业标准的制定,并开展《配电终端信息模型及通讯协议检测工具功能完善服务项目》《分布式能源互联网信息交换及通信技术研究与实践》等国网公司科研项目,均取得理想成果。

作者简介

杨小莲

研究方向为配电自动化、新能源发电及并网

E-mail:

867056759@qq.com

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卞蓓蕾

研究方向为电力系统自动化。

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张烨华

研究方向为电力系统信息化。

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赵连强

研究方向为配电自动化、新能源发电及并网

E-mail: 

zhaolianqiang@foxmail.com

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许泰峰

研究方向为电力系统与自动化。通信作者

E-mail:

45017979@qq.com

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沈兵兵

研究员级高级工程师,教授,研究方向为智能配用电技术

E-mail:

sbb_hhdx@163.com

编辑:李锡

审核:周舟

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