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HPLC深化应用支撑新型电力系统建设

[中国,上海,2022年5月11日]

自2021年中央提出构建以新能源为主体的新型电力系统以来,以分布式光伏、现货市场交易、有序用电为代表业务需求迎来新的发展机遇,对电网供需互动效率和互动水平也提出了更高的要求。应用以HPLC(高速电力线波载)为代表的物联通信技术能够实现用电信息采集系统对用户负荷数据的高频采集,这是新型电力系统高效运转的客观要求和必要的通信基础。

HPLC的八大深化应用是基于HPLC技术,可实现高频数据采集、停电主动上报、时钟精准管理、相位拓扑识别、台区自动识别、ID统一标识管理、档案自动同步、通信性能监测和网络优化等功能。

加强HPLC,走向“新型电力系统”

随着能源转型的不断深入, “新型电力系统” 将是未来能源体系中最重要的变革。构建新型电力系统不再只是传统意义上的电网规划和建设,而是发电、电网和用户的有机结合,实现源网荷储(即电源、电网、负荷、储能)深度互动。

在“新型电力系统”的发展中,以分布式光伏、现货市场交易、有序用电为代表的业务需求,对电网供需互动效率和互动水平也提出了更高的要求。为适应业务的变化,低压用采系统也将向业务“源网荷”演进,满足功率双向流动和多元负荷用电需求,达到营配融合、分布式新能源就地消纳、源荷实时柔性调节的目标。

为支撑电网业务的深刻变革,联接技术在网络规模、业务带宽、通信实时性能力也需要做显著提升,构成未来低压配用电网络联接技术的主要发展方向。加强以HPLC为代表的物联通信技术在低压配用电领域的深化应用,是支持走向新型电力系统的坚实一步。

HPLC在“新型电力系统”的价值点

电网HPLC八大深化应用解读

高频采集实现电能表计量与瞬时类数据的高频采集,开展供电线路老化趋势分析,监测电网电压质量和负荷波动情况。电网末端感知信息全量采集,数据实时性“分钟级”,可支撑电网多种高价值业务开展。

分钟采集业务六大优势如下:
◦ 分布式光伏接入:采集有功/无功、电压分布、并网电流、电能质量、开关状态等实时信息,从光伏表计采集发电量,实现对整个台区分布式光伏的就地统一管控。
◦ 电力现货市场交易:精准负荷预测,实时保证电网供需平衡;售电现货交易分钟级,经济利益最大化。
◦ 设备状态监测:就地计算与分析,统计设备运行状态,如表计失准、模块在位检测;支持采集器接入传感器,实时了解工况信息。
◦ 电能质量监测:实时电压、电流、三相不平衡越限统计;支持负载不平衡,及时换相负荷均衡调节;统计电压合格率信息,及低电压告警上报。
◦ 实时线损:精细化台区线损,用电信息全时段覆盖计算与统计;用电异常及时感知报警。
◦ 接线异常、疑似停电感知:通过台区总表和各用户表电压电流信息,监测分析异常台区及精确故障点;通过采集器485状态辅助停电信息判断。

台区自动识别规模化商用,户变关系平均识别准确率99%,提升台区线损管理效率,提高电网经济运行水平。

海思以无扰户变关系识别方案引领技术发展,无需更换设备或者加装额外设备,现场升级即可实现自动实现户变关系匹配,治理高损台区,精细线损管理。

识别流程

在技术实现上,以PLC自动感知并收集电力线电压过零信号、信号强度、噪声等信道特征及变化情况,采用NTB + SNR综合评估台区特征参量,选择特征参量最优的网络加入:
◦ 精准过零电路,精度在2 0us以内,有效识别电力线220V特征
◦ 网络间NTB统计算法采用“黑科技”,性能优于业界方案
◦ 结合SNR特征,在协议基础上,提供有效补充,提高识别成功率

停电上报就是指实现停/复电后的事件主动上报,被动抢修变为主动抢修,提高供电可靠性,提升客户服务保障能力。

海思采用电气拓扑AI融合方案,计算实际物理线损和线路阻抗,可支持故障前告警,并精确故障停电点,支持快速抢修。无需更换存量设备,也无需向电网发射特征电流信号,不对电能质量产生影响,不对电网安全性带来风险。

在技术实现上,通过SNR信息,进行设备分组;并通过精准时间戳差值计算,区分层级;同时结合电量信息,识别出线入线对应关系。

通信性能监测和网络优化通过监测数据,预判网络风险,监测节点信号强度、相邻节点信息、网络路径信息,提前介入对通信网络持续优化。可以评价芯片厂商、模块厂商设备运行,分析网络运行水平,调整HPLC性能参数,优化通信网络;网络运行状态可视化,采集系统提前预警潜在通信风险台区或表计:
◦ 100%台区可获取网络拓扑
◦ 100%台区邻网络信息可准确获取
◦ 90%以上载波模块上下行通信成功率上报
◦ 90%以上载波模块上下行通信成功率上报

总之,主站综合获取的信息进行台区或者表计通信风险分析评估,对问题潜在风险台区或表计进行预警,结合地理信息、用电户信息分析出问题原因,为现场运维提前介入提供指导。

ID管理依托全球统一物联网ID标识管理系统,为HPLC芯片建立统一的物联网设备身份标签。对于电网设备可以实现载波资产全生命周期管理,并通过身份鉴权机制,避免非法设备的接入,保障了网络的安全:一是,芯片ID上报率及ID合法率100%(除早期发货未携带ID外),现场台区芯片方案管理,识别单方案还是混装方案,服务管理\质量评估的芯片源头。二是,模块ID上报率及上报准确率100%(除早期发货未携带ID外),现场问题匹配对于模块标识信息来区分,目的是质量评估和快速定位运维模块厂家。

ID管理流程

档案同步依托台区识别,实现电能表档案信息、设备参数自上而下、自下而上的双向同步,确保了设备档案信息的准确。保持户变关系一致性,营销和配网系统一致。档案同步具备两种模式:模式1:采集系统收到集中器上报的新增电表事件后跟营销系统档案进行比对;将比对后正确的档案下发给集中器;不正确的档案需技术人员现场核查电表信息。模式2:采集系统收到集中器上报的新增电表事件后,同步营销系统档案;采集系统组织新电表参数下发给集中器。

时钟管理是指保证电表与集中器之间的时钟同步及精准管理,为分时电价、阶梯电价政策的实施提供技术保障。时钟精准管理流程中,执行如下:
◦ 集中器对台区内表计时钟超差的监测:集中器可以周期性采集下游电表的时钟信息,和其自身时钟信息进行比对,发生超差向主站上报事件
◦ 主站实时评估集中器时钟偏差并进行时钟同步
◦ 主站针对时钟问题严重的具体台区,可以发起表计误差的实时采集,通过透传点抄的方式获取表计的时钟信息,和主站的时钟进行比对,筛选出时钟超差的表计
◦ 主站发起对时钟超出广播校时范围表计的点抄校时操作

相位识别是指准确识别各电表A、B、C三相相位及线路拓扑关系。有助于提升配网三相不平衡及线损分相治理水平,提高供电可靠性。
◦ 相位识别上报率及上报准确率达到99%(除采集器下挂电表)
◦ 异常接线(零火反接、线序错、缺相等)上报率及上报准确率达到99%(除采集器下挂电表)

HPLC在新型电力系统应用展望

HPLC已经在电网的营销集抄业务中发挥重要作用,新型电力系统业务变革对HPLC的深化应用提出更高的要求。如光伏并网、电力现货交易等业务要求高频采集实时性能力;以交流过零NTB过零相关的检测来准确评价产品解决方案,保障台区识别准确性;双模标准新增HPLC白噪声、脉冲噪声、单频噪声等维度测试指标,HRF新增灵敏度、抗邻道干扰测试指标,以提升通信可靠性;依靠电气拓扑识别、分钟采集等,提升台区线损管理效率,提高电网经济运行水平。

HPLC作为低压台区的最佳通信解决方案,会持续完善深化应用能力,不断挖掘数据价值,支撑线损精益化管理,提升供电可靠性,实现台区自治。同时,在配电领域,HPLC也将助力配电实现自动化,结合物联网智能传感、边缘计算融合网关、台区型融合终端等感知设备,能够实现全环节数据可测可采可传,各类终端与设备即插即用、互联互通。

PLC除广泛应用于电网集抄市场外,也在不断拓展至泛能源领域,在新能源领域如分布式光伏、电动汽车有序充电、储能,以及在全屋智能、户外照明等领域都在发挥关键作用。