配电网同步相量测量通信技术研究

发布时间：2020-03-25 07:23

【摘要】：随着国家对能源消耗和环境污染问题的重视,风电、光伏、电动汽车等低污染、低排放、低能耗的新能源发电和负荷被大量利用起来。配电网的动态行为日趋复杂。由电力电子元器件组成和控制的新能源增加了配电网电压、电流中的谐波含量,给配电网的电能质量带来了挑战。业界研发利用配电网同步相量与电能质量监测一体机(下称“一体机”)对配电网同步相量和电能质量进行监测。作为一种成本低廉、部署方便的配电网监测终端,一体机可以在配电网中大量布置和安装。通信系统是连接一体机和主站系统不可或缺的纽带,是实现主站数据在线展示、存储和知识发现等功能的重要保证。当大量一体机被广泛安装、布置后,实时数据的通信问题便被提上了研究日程。本文的主要工作和结果如下:1)在评估了配电网的通信状况、一体机的数据采集特点、对通信的具体要求的基础上,提出了利用由电力专网光纤、电力专网4G、公网光纤和公网4G组成的混合组网通信系统对由一体机构成的轻型广域测量系统(WAMS Light)进行数据传输的组网方案,并对一体机的通信硬件进行了分析,对一体机、数据集中器(DC)、主站三种设备的通信量进行了计算。2)分析了 IEEE C37.118.2、IEC 60870-5-101 和 IEC 61850 等与一体机相关的主流通信规约,从同步相量数据和同步电能质量数据两方面分别制定了适应于WAMS Light的自定义规约。提出了 WAMS Light自定义规约与61850协议转换的建模方法。对有公网加入的WAMS Light通信系统的通信安全问题进行了研究,提出利用基于KDC的DES和RSA混合加密技术解决实时数据的通信安全问题。3)分别从一体机端、主站端对WAMS Light通信规约进行了编码。自定义规约转换为IEC 61850部分基于开源代码libiec61850构建了转换服务器。对基于KDC的DES和RSA混合加密技术进行了编码。对整个通信过程进行了测试,结果表明,本文所采用的软硬件通信技术满足配电网同步相量测量通信的相关技术要求,适合推广使用。
【图文】：

同步相量测量,输电网,配电网

利用低延时、安全可靠的通信网络，将获取的带有统一时标的配电网逡逑动态数据传输到上级数据集中器（Ｄａｔａ邋Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ，邋ＤＣ）或者主站，实现逡逑高级应用功能［２５］。ＷＡＭＳ邋Ｌｉｇｈｔ系统的结构图如图１－１所示。逡逑ｗ邋ＰＭＵＬｉｇｈｔ（无线）逦＼、邋ＣＶ．逡逑ｎｎ邋Ｔ邋（ｆ）逦／应用服务器逡逑／丨■叼Ｉ六无线接入点逦／逦／＾Ｎ＼邋Ｕ逡逑／邋■邋ＤＤ邋闷邋＊＾＾２＾邋Ｉｎｔｅｒｎｅｔ邋邋＾邋＾逦今；历史数据库邋＼、逡逑／邋暻刚有线）ｙＭ逡逑ＰＤＣ逦防，Ｊ逡逑ＰＭＵＬｉｇｈｔ（有线丨逦实时数据库可视化终端逡逑图１－１邋ＷＡＭＳ邋Ｌｉｇｈｔ系统的结构图逡逑截止到目前，配电网同步相量测量装置己发展到第四代，与输电网ＰＭＵ逡逑和以往三代装置相比，，新一代ＰＭＵＬｉｇｈｔ具有以下特点：（１）安装在配电网逡逑侧，安装方便，造价低；（２）硬件性能升级，计算精度更高，速度更快；（３）逡逑能同时计算同步相量数据和电能质量数据（包括故障录波功能）；（４）该装逡逑置采用模块化设计，以方便后续对装置进行升级和改造。逡逑３逡逑

体系结构图,分配网络,体系结构

光纤和分光器（ｓｐｌｉｔｔｅｒｓ））和大量靠近终端用户的光网络单元（简称ＯＮＵ终端逡逑或者ＯＮＵ）组成。ＯＬＴ是ＰＯＮ和骨干层之间的接口，ＯＮＵ是终端用户的服务逡逑接口［￥。光分配网络的体系结构如图２－１所示。无源是指光分配网络全部由无逡逑源器件组成，光分配网络中不含有任何电子电源，能够避免来自外部设备的电磁逡逑干扰和雷电波的干扰，从而有效降低故障率，提高通信可靠性。ＰＯＮ主要特点逡逑为：信号在传输过程中没有二次放大，信号由光分路器、无源光功率分配器传输逡逑至用户，信号的处理由局端和用户端完成，实现透明传输。ＰＯＮ的拓扑结构可逡逑８逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM73;TM933.313

【参考文献】