CN109327323A - 一种新能源并网电力通信网规划和优化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新能源并网电力通信网规划和优化方法及系统，包括：确定新能源并网的通信业务需求；获取电力通信网的现状数据；基于通信业务需求和电力通信网的现状数据，对电力通信网进行规划或优化。该方法和系统考虑到新能源并网的业务需求，将通信网规划和优化统一考虑，并将新能源并网后的通信业务归类为特高压交直流混联电网系统保护、精准负荷控制和促进新能源消纳自动需求响应3种，提出的通信网规划和优化方法面向新能源并网需求，更能适应智能电网和能源互联网发展。

Description

一种新能源并网电力通信网规划和优化方法及系统

技术领域

本发明属于能源信息技术领域，具体讲涉及一种新能源并网电力通信网规划和优化方法及系统。

背景技术

大力发展新能源是经济社会可持续发展的客观要求，对推进能源生产和消费革命、促进生态文明建设具有重要意义。据相关研究分析，新能源在2020年前后将在技术经济性上超过传统能源，当前电力系统将加速转变为新能源电力系统。电力系统面临发电侧的间歇性增加和需求侧的负荷特性变化两个转折点，“互联网+新能源”是智慧能源和能源互联网发展的重要形态，其中信息通信将起到重要的作用。电力系统运行和管理将更加强调通信技术对信息的泛在传输，以更好提升可观测性和可控性。

现有电力通信网主要由电力骨干通信网和终端通信接入网构成，其中骨干通信网主要连接35kV及以上变电站以及通过35kV及以上电压等级并网的电厂和各级调度控制中心，一般包括传输网即同步数字体系SDH、光传送网OTN及分组传送网PTN，业务网即调度数据网、调度交换网、数据通信网及行政交换网。终端通信接入网是骨干通信网络的延伸，提供配电与用电业务终端与电力骨干通信网络的连接，具有业务承载和信息传送功能。终端通信接入网由业务节点接口和用户网络接口之间一系列传送实体组成，具体分为10千伏通信接入网和 0.4千伏通信接入网两部分。目前国内通信接入网采用了多种技术体制，包括光纤、无线、电力线载波和公网GRPS等多种方式或其组合。

目前通信网规划主要是根据电网运行控制和生产管理对通信的需求、电网信息化等开展通信网规划，新能源包括风电和光伏等的布局和电网及相关通信网规划不同步，所以对于新能源并网后的通信网规划和优化并没有涉及到，通信网优化主要是对省级数据通信网和地市级骨干传输网的优化，优化过程主要是提高通信网的资源利用率，并没有考虑到新能源并网通信需求。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种新能源并网电力通信网规划和优化方法及系统。

实现上述目的所采用的解决方案为：

一种新能源并网电力通信网规划和优化方法，其改进之处在于：

确定新能源并网的通信业务需求；

获取电力通信网的现状数据；

基于所述通信业务需求和所述电力通信网的现状数据，对所述电力通信网进行规划或优化。

本发明提供的第一优选技术方案，其改进之处在于，所述电力通信网包括：特高压交直流混联系统保护通信专网、精准负荷控制通信系统和电力自动需求响应通信系统。

本发明提供的第二优选技术方案，其改进之处在于,所述确定新能源并网的通信业务需求包括：

确定新能源并网接入所述电力通讯网时的电力通信网各节点之间的连接需求、带宽需求、可靠性需求和所述需求对应的时间。

本发明提供的第三优选技术方案，其改进之处在于，所述获取电力通信网的现状数据包括：

基于当前所述电力通讯网，获取网络架构、各站点通信设备配置、各站点间光缆路由、各站点间网络路由和各站点间业务通道配置。

本发明提供的第四优选技术方案，其改进之处在于，所述基于所述通信业务需求和所述电力通信网的现状数据，对所述电力通信网进行规划或优化包括：

比较所述通信业务需求和所述电力通信网的现状数据，获取二者之间的区别，得到需要改进的指标；

若所述需要改进的指标对应的时间在预设时间域，则将所述需要改进的指标设定为所述电力通信网的规划指标；

否则，将所述需要改进的指标设定为所述电力通信网的优化指标；

根据所述规划指标对所述电力通信网进行规划，或者，根据所述优化指标对所述电力通信网进行优化。

本发明提供的第五优选技术方案，其改进之处在于，所述需要改进的指标包括：网络通道、网架结构和关键节点的承载能力、有效性指标和可靠性指标。

本发明提供的第六优选技术方案，其改进之处在于，所述预设时间域为一年及以上。

一种新能源并网电力通信网规划和优化系统，其改进之处在于，包括基础数据导入模块和计算功能模块；

所述基础数据导入模块用于确定新能源并网的通信业务需求和电力通信网的现状数据；

所述计算功能模块用于基于所述通信业务需求和所述电力通信网的现状数据，对所述电力通信网进行规划或优化。

本发明提供的第七优选技术方案，其改进之处在于，所述计算功能模块包括数据库组件、优化计算组件和规划计算组件；

所述数据库组件用于存储所述基础数据导入模块确定的所述通信业务需求和所述电力通信网的现状数据；

所述规划计算组件基于所述数据库组件中的数据对所述电力通信网进行规划计算；

所述优化计算组件基于所述数据库组件中的数据对所述电力通信网进行优化计算。

本发明提供的第八优选技术方案，其改进之处在于，还包括人机界面模块和数据接口；

所述人机界面模块连接所述规划计算组件和优化计算组件，用于显示优化计算和规划计算的结果；

所述数据接口用于传输数据，连接在所述基础数据导入模块和所述数据库组件之间，还连接外部系统。

与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：

1)、考虑到新能源并网的业务需求；

2)、考虑到规划和优化用到的基础数据一样，另外规划目标和优化目标、规划指标和优化指标、规划流程和优化流程等问题相似，可以在同一套系统中处理，因此将通信网规划和优化统一考虑；

3)、将新能源并网后的通信业务归类为3种，包括特高压交直流混联电网系统保护、精准负荷控制和促进新能源消纳自动需求响应，提出的通信网规划和优化方法面向新能源并网需求，更能适应智能电网和能源互联网发展。

附图说明

图1为本发明提供的一种新能源并网电力通信网规划和优化方法流程示意图；

图2为本发明提供的一种新能源并网电力通信网规划方法示意图；

图3为本发明提供的一种新能源并网电力通信网优化方法示意图；

图4为本发明提供的一种新能源并网电力通信网规划和优化系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

实施例1：

本发明提供的一种新能源并网电力通信网规划和优化方法的一个具体实施例的流程示意图如图1所示，包括：

确定新能源并网的通信业务需求；

获取电力通信网的现状数据；

基于通信业务需求和电力通信网的现状数据，对电力通信网进行规划和优化。

其中，新能源并网的通信业务按照并网的电压等级划分：

35kV及以上电压等级并网的新能源电站的通信系统接入电力通信网的骨干通信网，35kV 以下电压等级并网的新能源电站的通信系统接入电力通信网的终端通信接入网。

35kV及以上电压等级并网的新能源电站的通信业务包括分别传输采集信息、控制信息和保护信息3类信息，其通信系统主要和各级电力调度控制中心连接，需要规划和优化的网络包括光缆网、传输网、调度数据网和数据通信网4张网络。对于电网公司，的新能源35kV 及以上电压等级并网，需要对电力通信骨干网进行规划和优化，升级传统的安全稳定控制系统的通信通道，构建220kV及以上电力通信专网，实现保护控制信号的安全、实时和可靠传送。

35kV以下电压等级并网的新能源电站通信业务包括分别传输采集信息、控制信息和保护信息3类信息，其通信系统主要和配电自动化系统连接，需要规划和优化的网络包括无源光通信、工业以太网、电力无线专网、电力线载波以及混合组网。对于电网公司或者售电公司，的新能源35kV以下电压等级并网，需要电力终端通信接入网进行规划和优化，支撑各类业务的信息传送，并统一考虑用户侧智能用电负荷、各类可控、可调节负荷以及电动汽车充电设施等接入，实现主动配电网的协调运行和控制。

本发明考虑电力通信骨干网和终端通信接入网的协同，优化数据的传输和汇聚，提升海量业务的弹性接入，实现海量用户需求侧管理资源参与电网运行控制，参与电网调峰，参与电力需求响应服务，参与源网荷互动，使电力通信网更好支撑智能电网和能源互联网发展，提升电力系统运行和灵活性。

对于新能源并网接入，需要估计新能源并网接入时新增的特高压交直流混联系统保护通信专网、精准负荷控制通信系统和电力自动需求响应通信系统的业务数据流量，此为带宽需求，并和通信管理系统SG-TMS的通信资源及其业务承载能力进行匹配，并写入业务需求数据库。同时，新能源并网接入时电力通信网需要覆盖新加入的节点，因而产生了新的连接需求，以及可靠性需求，也写入业务需求数据库。通信业务数据类型和数据内容如表1：

表1：通信业务数据类型和数据内容

带宽需求＝业务净流量×链路数量×冗余系数×并发比例数。

其次，获取电力通信网现状，包括网络架构、各站点通信设备配置、各站点间光缆路由、各站点间网络路由和各站点间业务通道配置，并写入电力通信网的网络现状数据库。通过通信管理系统导出骨干通信网的网络拓扑，在通信网拓扑上标注新能源业务节点。通信网拓扑包括光缆网拓扑、传输网拓扑、调度数据网拓扑和综合数据网拓扑。其中光缆网拓扑的连线属性包括光缆类、光纤数量和光纤占用率；传输网拓扑的连线属性包括波分信息和多业务承载MSTP段信息；调度数据网拓扑的连线属性包括实时控制业务和非实时控制信息和数据传输延迟信息；综合数据网拓扑的连线属性包括虚拟专网VPN信息。在每一个拓扑节点上，通过设备网管导出详细的设备配置和设备运行信息。

业务需求数据库包括业务终端、终端接口、接口带宽、可靠性要求及即端口数量、通道冗余要求、时间延迟要求、信息交互要求以及即是否需要确认和安全加密等要求。网络现状数据库主要由现有网络管理系统自动生成，并通过规范接口手动或者自动导入本发明提供的新能源并网电力通信网规划和优化系统中。

最后，基于所述通信业务需求和所述电力通信网现状的区别，对电力通信网进行规划和优化。具体为：

比较业务需求数据库和电力通信网的网络现状数据库，获取两数据库的区别，得到需要改进的指标；

若所述需要改进的指标对应的时间在一年及以上，则将需要改进的指标设定为电力通信网的规划指标；

否则，将需要改进的指标设定为电力通信网的优化指标。

业务需求数据库中，每条业务涉及到两个通信节点之间的连接，可以根据业务要求提取业务带宽需求和业务可靠性需求。网路现状数据库中，通信网包括光缆网、传输网、调度数据网和综合数据网四类，根据四类电力通信网的拓扑连线属性数据，计算网络现状和业务需求数据的差别，对电力通信网进行规划和优化。规划和优化的区别是规划针对一年及一年以上对电力通信网的建设、改造和运行方式调整，优化针对一年以下对电力通信网的建设、改造和运行方式调整。规划和优化的重点是提出改进四类通信网络的规划和优化措施，包括提对光缆网高光缆段光纤数量，对传输网单波传输改为波分复用，调度数据网提升实时控制业务网络带宽，综合数据网开通新的VPN通道。

对电力通信网进行规划和优化包括：对特高压交直流混联系统保护通信专网、精准负荷控制通信系统和电力自动需求响应通信系统进行规划和优化。

图2为本发明提供的一种新能源并网电力通信网规划方法示意图。该方法可以包括：

根据电力通信网的接入规划、业务预测和技术体制，分析得到通信网的规划目标；

在通信网指标体系分析的基础上，结合通信网规划目标，计算通信网规划指标。

规划主要是一年及以上或者滚动规划，相关指标重点是那些保持长时间稳定不变的指标，对于新能源接入通信网来说，主要在网络通道、网架结构和关键节点的承载能力进行量化，构成通信网规划主要指标。

图3为本发明提供的一种新能源并网电力通信网优化方法示意图。该方法可以包括：

分别根据现有新能源接入适用通信技术、现有新能源接入业务需求和现有通信系统，进行通信网指标提取与计算；

在综合通信网指标体系分析的基础上，结合通信网优化目标，计算通信网优化指标。

优化主要面向通信网短期运行调度，优化的限定条件重点考虑不能的更新现有网络，主要从全局分析，从多层网络的协调来改变网络端到端性能。提高网络性能更好服务与新能源接入。优化指标重点考虑通信网有效性指标和可靠性指标。

特高压交直流混联系统保护通信专网承载的主要系统包括源端电网安全稳定控制系统、受端电网安全稳定控制系统和跨区电网安全稳定控制系统。其中，源端电网安全稳定控制系统和受端电网安全稳定控制系统均是省级电网安全稳定控制系统，跨区电网安全稳定控制系统需要协调特高压交流或者特高压直流通道安全稳定控制。为了减小电网大面积停电风险和社会影响，源端电网安全稳定控制系统在紧急情况下切除风电场的风机，而不是全部停止风电场运行；受端电网安全稳定控制系统在紧急情况下切除用户的选择负荷，而不是全部切除用户负荷。所以通信端到端链路规划和优化的目标，在通信延时上，需要保证220kV及以上站点之间通过传输网专网连接安全稳定控制终端。

总传输时间由各个通信处理器的时间和网络传输时间，包括等待时间、路由器所用时间和整个网络具有的其它设备所用的时间。通信处理器的时间包括发送节点的处理时延、发送节点将发送数据放在缓冲区引起的排队时延和接收节点的处理时延；网络时延包括数据包的发送时延、接收时延、交换时延、转发表查询时延、传播时延和排队时延。时延面向设备和光缆段特征参数存储在时延数据库中。

实施例2

本发明提供的一种新能源并网电力通信网规划和优化系统的实施例结构，如图4所示，可以包括基础数据导入模块、数据接口、计算功能模块和人机界面模块。

计算功能模块包括数据库组件、规划计算组件和优化计算组件；

基础数据导入模块用于确定新能源并网的通信业务需求和电力通信网的现状数据，并将通信业务需求和电力通信网的现状数据导入数据库组件。基础数据导入模块包括通信网管自动导入数据组件、通信专业部门手动录入数据组件和业务系统数据组件，通信网管自动导入数据组件连接通信网管系统，业务系统数据组件连接业务系统，其中业务系统包括特高压交直流混联电网安全稳定控制系统、精准负荷控制系统和电力自动需求响应系统。

计算功能模块用于基于通信业务需求和电力通信网的现状数据，对电力通信网进行规划或优化。

规划计算组件基于数据库组件中的数据对电力通信网进行规划计算；

优化计算组件基于数据库组件中的数据对电力通信网进行优化计算；

人机界面模块连接规划计算组件和优化计算组件，用于显示优化计算和规划计算的结果；

数据接口用于传输数据，连接在基础数据导入模块和数据库组件之间，还连接外部系统，其中外部系统包括电力通信网规划/设计部门和电力通信网优化运行部门的系统，通过数据接口，可对新能源并网电力通信网规划和优化系统数据库中数据进行数据抽取和数据访问。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/ 或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/ 或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制, 尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新能源并网电力通信网规划和优化方法，其特征在于：

确定新能源并网的通信业务需求；

获取电力通信网的现状数据；

基于所述通信业务需求和所述电力通信网的现状数据，对所述电力通信网进行规划或优化。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电力通信网包括：特高压交直流混联系统保护通信专网、精准负荷控制通信系统和电力自动需求响应通信系统。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定新能源并网的通信业务需求包括：

确定新能源并网接入所述电力通讯网时电力通信网各节点之间的连接需求、带宽需求、可靠性需求和所述需求对应的时间。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取电力通信网的现状数据包括：

基于当前所述电力通讯网，获取网络架构、各站点通信设备配置、各站点间光缆路由、各站点间网络路由和各站点间业务通道配置。

5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述通信业务需求和所述电力通信网的现状数据，对所述电力通信网进行规划或优化包括：

比较所述通信业务需求和所述电力通信网的现状数据，获取二者之间的区别，得到需要改进的指标；

若所述需要改进的指标对应的时间在预设时间域，则将所述需要改进的指标设定为所述电力通信网的规划指标；

否则，将所述需要改进的指标设定为所述电力通信网的优化指标；

根据所述规划指标对所述电力通信网进行规划，或者，根据所述优化指标对所述电力通信网进行优化。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述需要改进的指标包括：网络通道、网架结构和关键节点的承载能力、有效性指标和可靠性指标。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设时间域为一年及以上。

8.一种新能源并网电力通信网规划和优化系统，其特征在于，包括基础数据导入模块和计算功能模块；

所述基础数据导入模块用于确定新能源并网的通信业务需求和电力通信网的现状数据；

所述计算功能模块用于基于所述通信业务需求和所述电力通信网的现状数据，对所述电力通信网进行规划或优化。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述计算功能模块包括数据库组件、优化计算组件和规划计算组件；

所述数据库组件用于存储所述基础数据导入模块确定的所述通信业务需求和所述电力通信网的现状数据；

所述规划计算组件基于所述数据库组件中的数据对所述电力通信网进行规划计算；

所述优化计算组件基于所述数据库组件中的数据对所述电力通信网进行优化计算。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括人机界面模块和数据接口；

所述人机界面模块连接所述规划计算组件和优化计算组件，用于显示优化计算和规划计算的结果；

所述数据接口用于传输数据，连接在所述基础数据导入模块和所述数据库组件之间，还连接外部系统。