智能电网二次弱电控制应用分析

智能电网二次弱电控制应用分析

沈彦坤

广东瑞兴电力工程技术有限公司528200

摘要：现今，电力企业加强智能电网的建设工作，智能变电站得以快速发展，智能变电站在电力系统中发挥着重要的防护作用。变电站二次设备较多，而这些二次设备基本上都是自动控制装置，一旦出现问题，会导致变电站无法正常运行，因此做好智能变电站二次弱电至关重要。

关键词：智能电网；二次弱电控制；应用

引言：智能电网的最终目的之一，就是保证电网的每个节点的数据均可以实现全网交换，使每个节点都可以实现远程控制。在这种电网的部署模式下，在智能电网的架构过程中，最核心的部分是二次弱电控制的方式。二次弱电控制的基本原理是通过工业网络或公共网络发送来的数据，使用5V系统VCC电路通过晶闸管控制系统中的二次电路。而因为二次电路的电压值变化较大，也是变电二次设备发展的一个技改切入点。

一、智能电网对二次弱电控制的应用要求

1.1全面的数据采集

二次弱电控制系统如果要实现智能化，就需要将神经网络布置到整个电力一次系统乃至重要的二次系统中，通过这些人工神经网络，海量的数据可以被采集和汇总，最终在硬件上形成一个规模化分布化的数据仓库系统，在逻辑上形成电力系统的大数据集。这个大数据集甚至可以与国家正在建设的其他大数据集实现联网，形成真正的智能城市大数据。

1.2安全的动作执行

在收集海量数据的同时，应保证通过物联网过来的调度指令，可直接被开关执行，且绝不可以发生任何形式的误动。动作执行的安全原则，与任何网络系统的安全原则是一致的，都包括“完整性、可靠性、可用性”三方面。

（1）完整性

网络指令能否将指令完整的传输到控制终端，是决定指令安全性的最基本要素。如果不完整的指令被控制终端误读，就可能发生严重的误动。在进行数据传输的过程中，不会使用单个字节对数据进行封装，而是采用冗余较大的字节数。一般情况下目前会采用4字节数据来表示开关的动作指令，这种模式下，因为在超过40亿种可能性里，只有不超过8个有效代码，所以，任何的传输误码命中有效代码的可能性都几乎为零。加上链路层和网络层的校验保护，可基本保证数据的完整性。

（2）私密性

目前，电网数据借用大部分GSM及PSTN，其私密性也是亟待解决的。电网数据属于国民经济的基础数据，如果被不法分子窃取，会给国家安全带来威胁。国家电网智能数据传输的专网建设，有两个研发方向。其一是使用光纤专网，沿着塔架底部挖槽铺设。其二是使用电力载波传输。而就目前研究方向来说，光纤传输是以光导纤维为介质进行的数据、信号传输。光导纤维，不仅可用来传输模拟信号和数字信号，还可以满足视频传输的需求。光纤传输一般使用光缆进行，单根光导纤维的数据传输速率能达几Gbps，在不使用中继器的情况下，传输距离能达几十公里，因此在二次弱电控制中应用越来越广泛。

（3）可用性

数据的可用性是指传输到控制终端的数据，应可以被控制终端读取。这主要是要求电信号的电压和波形必须符合要求，激光数据的频率和功率必须达标。

1.3强大的云计算能力

智能化的控制终端的精准可靠的控制，必须依赖一个强大的云端支持，这个云端支持，目前也是面向两个研究方向：①通过较为集中的大型处理机和相对集中的数据仓库，将指令计算完成后发送给处理终端；②允许处理终端依照既定的程序向着云端索取数据和指令，且较依赖于通过自身的计算来获得操作的策略。不管是那种实现方式，最终的智能电网，必定是一个在大部分运行时间内的全部动作，都可以实现无人干预的操作。

二、二次控制的解决方法及展望

控制机的标准不统一。弱电控制一是有触点控制，如继电保护应用装置；二是无触点控制要器件由晶闸管或集成电路构成，如电子电力应用装置。不管是在线监测系统还是在线远控系统，目前电网控制机因为供应商不同，且因为目前的电网内对于这些控制系统还没有一个统一的标准，所以使用的技术手段不尽相同。基于PLC的系统架构，基于ARM的系统架构，基于SEED的系统架构，甚至基于8051配合PC的系统架构，都在电网中有所体现。这与之前标准一致系统工整的二次系统存在很大不同，因为这些不统一的控制系统的使用，导致整个电网二次系统的调度困难，因为二次系统的不稳定给电网带来的事故也时有发生。当然，目前的系统状态是智能电网的建设过程中的摸索过程。通过不同架构的系统在同一个电网中混合试用，可以对不同架构系统的可靠性进行实验，从而决定在未来的智能电网的发展建设过程中更倾向采用哪种智能化节点系统。

2.1结构差异

因为控制机的技术架构差别很大，用于辅处理的芯片选型也就有了更大的差别，用于通讯的方式也更复杂。甚至在一个变电所中，就可能同时出现ZIPBEE.WIFI.BLUETEETH等不同的无线通讯模式，夹杂着细缆、双绞线、光纤等其他的通讯模式，这给整个系统在未来10年的优化和整合带来很大难度，如果强行整合，会造成很大的设备丢弃率。因为使用的处理机型号的区别，对监测和远控的执行方式上也有着较大差异，有的系统要求控制机的本地作出决策，有的系统要求控制机通过网络在远程决策中心获得决策。不同的系统架构方式混杂使用，会给系统的复杂度和故障点分布带来不良的后果。

2.2技术发展与管理升级不同步

工信部和国家电网提出的对智能电网建设的两条主线是：技术上体现信息化、自动化、互动化、构建以特高压为骨干网架、各级电网协调发展的统一坚强智能电网管理上体现集团化、集约化、精益化、标准化。

随着数字化时代进程的加快，二次弱电技术会得到更广泛的应用和发展，二次弱电的运行模式将进一步的完善，二次弱电的控制和数据通信等学科的交叉研究也会更加深入。在电子电力方面，节能将是未来发展的重要领域。未来10年，对经济型调速装置的开发、城市交通系统、用户节电等方面，都需要有大量二次弱电等配套产品。而在目前的智能电网的建设过程中，较为明显的出现了管理思路和管理方式与智能电网的硬件建设及技术发展不相适应的情况。特别是在管理界就是否应采用智能化倒闸的问题上，不同地方供电企业就存在较大的分歧。部分供电企业，虽然安装很多智能化系统，但仍只相信人工巡线和人工倒闸。因此在加强智能电网的硬件建设的同时，应进一步深化对于管理团队的动员，使管理团队对智能化电网的认识程度得到与智能电网硬件建设相同步的提升。

结束语：近年来，智能技术取得较快发展，智能电网建设速度也在不断加快，弱电技术也取得前所未有的成就。智能电网的二次弱电工作是确保变电站安全运行的基础，是电网稳定运行的重要保障，需做好智能电网二次弱电设备的运行工作，确保电力企业能为用户提供安全的电能供应。

参考文献

[1]董烨.智能电网的研究进展及发展趋势[J].科技传播，2013，10（29）：117-118.

[2]王砚泽.智能电网技术的发展简史[D].山西大学硕士，2012（6）.

[3]王冬青.智能变电站一体化信息平台的设计[J].电网技术，2010.