试谈构想建立多级认证用电系统一点构想站

更新时间:2023-12-31 作者:用户投稿原创标记本站原创
摘要:近年来,随着各种先进技术在电网中的广泛应用,智能化已经成为电网发展的必然趋势,发展智能电网已在世界范围内形成共识。智能电网目前的探讨和研究主要集中在发、输、配等的智能化,却鲜有针对用电设备本身规范的研究,其实,由于电力商品的“同时性”特性,用电环节的规范与否影响了整个电网智能、坚强、互动和集成等的程度。本文针对规范用电管理提出建立一个多级身份认证用电系统,并给出了其基本运行的模式和需要注意的问题,以及其对促进智能电网发展的意义。
关键词:多级认证用电防窃电智能电网 需求侧管理
1、智能电网的发展简介
在现代电网的发展过程中,各国结合其电力工业发展的具体情况,通过不同领域的研究和实践,形成了各自的发展方向和技术路线,也反映出各国对未来电网发展模式的不同理解。近年来,随着各种先进技术在电网中的广泛应用,智能化已经成为电网发展的必然趋势,发展智能电网已在世界范围内形成共识。
从技术发展和应用的角度看,世界各国、各领域的专家、学者普遍认同以下观点:智能电网是将先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合,并与电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。
由于智能电网的研究与开发尚处于起步阶段,各国国情及资源分布不同,发展的方向和侧重点也不尽相同, 国际上对其还没有达成统一而明确的定义。根据目前的研究情况,智能电网就是为电网注入新技术,包括先进的通信技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术和电力工程技术等,从而赋予电网某种人工智能,使其具有较强的应变能力,成为一个完全自动化的供电网络。、
与现有电网相比,智能电网体现出电力流、信息流和业务流高度融合的显著特点,其先进性和优势可表现在很多方面,例如:(1)、信息技术、传感器技术、自动控制技术与电网基础设施有机融合,可获取电网的全景信息,及时发现、预见可能发生的故障。(2)、通信、信息和现代管理技术的综合运用,将大大提高电力设备使用效率,降低电能损耗,使电网运行更加经济和高效。(3)、建立双向互动的服务模式,用户可以实时了解供电能力、电能质量、电价状况和停电信息,合理安排电器使用;电力企业可以获取用户的详细用电信息,为其提供更多的增值服务。[3]
由于电力商品“同时性”的特性,智能电网在发、输、供配智能化的同时绝对离不开用电设备相应的智能化发展,用电设备不能适应智能电网的要求,不能融入到智能电网的发展中,整个电力系统不可能坚强、可靠运行,也就不可能真正实现智能化。[4]为此,笔者提出一个多级(身份)认证用电系统的构想,以规范管理供配电侧的各类用电设备,为用电设备智能化地嵌入智能电网提供基础。
2、多级(身份)认证用电系统基本思想
多级认证用电系统的核心思想:接入智能电网的用电设备必须有唯一的身份信息,且必须在智能电网中得到认证(授权)才能使用。未得到认证的用电设备处于闭锁状态,用电设备控制开关断开。
系统实现的三个前提条件:
(1)、用电设备装有信息收发电子认证装置,能存储身份信息,认证装置能控制用电设备开关。
(2)、供配电网有相应的认证装置。
(3)认证装置与用电设备之间有可用的通信通道。
下面以图1为示意图,简明阐述多级认证用电系统的基本构想。图1为一条10kV线路,两端分别连接在两个变电站10kV母线上,线路上运行着一个公变台区和一个专变用户,公变台区下接n个用户,每个用户下接若干用电设备,专变用户直接下接若干用电设备。如图所示,设定变电站10kV出线处为一级认证点,设定公变或专变的受电侧为二级认证点,设定公变下用户的受电点为认证点。在一级认证点与二级认证点之间的任何位置接入电气设备用电,电气设备必须取得一级认证才能用电;在二级与之间必须取得二级认证;在与供电末端必须取得认证。
图1多级认证用电示意图

3、多级认证的具体实现措施
多级认证系统的具体实现,主要是先有上述的三个前提条件具备,再考虑认证的方向性和认证码的编制。
3.1前提条件的实现
只要保障了第一个前提条件,现有的电能量信息采集系统就是一个很好的实现多级认证用电管理的平台。
在电能量信息采集系统广泛推广和实用化的基础上,可以将各级计量点作为各级认证点,对应的信息采集终端或智能电能表即可作为各级认证装置(需要扩展功能),实现认证的通信通道就采用电能量信息采集系统的通信通道。
需要注意的有三点:
①、为了便于管理,只能将最具有代表性且具有共同特征的一系列计量点作为一个层整体设定为一个认证级(层)。建议只设定认证层,将变电站出现处的计量点作为一级认证点,可以是10kV出线或更高电压等级;用电变压器输入(输出)侧计量点作为二级认证点,可以是公变或专变;公变下接的用户计量点作为认证点。
②、信息采集终端或智能电能表均可作为用电认证装置,需要根据实际情况合理选择,如对于公变下用户计量点处的认证装置可选择智能电能表,因为其已经具备了通信功能。
③、通信通道的选择也需要因地制宜,紧密结合电能量信息采集系统的实际情况选择,而并不要求整齐划一的模式。
3.2通信方式的选择
通信通道的合理选择,其终极目的就是将用电设备的身份信息传递到对应的认证装置,在确认身份后能返回允许用电的信息。因为用电设备的用电是在一次回路,而其认证信息发送与确认信息接收却在二次回路,需要合理的控制策略来实现其间的互相控制和联动。为实现这一目的,用电设备必须和认证装置建立有效的联系,对于低压用电的认证来讲,载波就是一种极好的通信方式,用电设备与认证装置通过载波就能实现一次、二次回路的通信与互动。其他情况,需要具体问题具体分析。
3.3认证的方向性(层级性)
认证用电应该具备方向性,或说层级性,否则就会造成逻辑上的混乱。如图2所示,电能量的潮流从一级认证装置流向二级认证装置再流向认证装置。认证装置设定只能对其“-”端来的认证信息进行确认,对从“+”端来的认证信息不予理睬,这样,接入一级认证装置与二级认证装置间的用电设备只能在得到一级认证才能用电,接入二级认证装置与认证装置间的用电设备只能在得到二级认证才能用电,以此类推。
图2 认证的方向性(层级性)示意图
3.4认证码的编制规则
如何实现各级认证的分层,笔者认为主要是通过制定一定的认证码编制规则来实现。用电设备发送的身份信息至少包含三个方面的信息:地域信息、层级信息和顺序号信息。
如表1所示。表中X1为地域信息,可以为4位或6位,由字母和数字混合而成,这一信息能表明用电设备所处的省份、市州及变电站;X2为层级信息,为为3位或4位,由字母和数字混合而成,这一信息能表明用电设备所处的层级与线路;X3为在同一层级下,该用电设备所注册的序列编号,可以为6-8位,纯数字组成。
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 表1 用电设备多级认证码编制表

上述编码规则需要根据电网实际情况确定数据符的位数,这受到多个方面的制约,可以灵活多变。通过一定规则制定的认证码,能准确表达用电设备所处的位置,能确认其是否在允许用电的范围等。
4、建立多级认证用电系统的意义
如果能建立如本文所述的多级认证用电系统,电力系统的发、输、变、配、用等各个环节将成为一个有机的整体,电力系统的智能化也实现了真正意义上的“智能电网”。具体来讲,笔者认为多级认证用电系统至少具备三个方面的重大意义:
4.1规范了电气设备使用。例如,高压用电设备改变了线路,或低压用电设备改变了台区都需要重新取得认证码,加强了对用电设备的管控。
4.2为提高智能化程度与交互水平奠定基础。用电设备有了身份,且需要与认证装置沟通才能使用,为需求侧管理提供了有效的管理途径和手段,为监控高能耗用电设备的投入使用提供了有效技术手段等。
4.3防窃电功能。用电设备在相应的用电层级必须取得认证才能用电,将在一个位置已经取得认证的用电设备私自接入其他供电点,则因得不到合法的认证而不能用电。这就有效防止了用户将设备私自接入计量装置前端来实现窃电的行为。


参考文献:
肖世杰,构建中国智能电网技术思考,电力系统自动化,2009,33(9):124
张文亮,刘壮志等,智能电网的研究进展及发展趋势[J].2009.13(7):1-11
[3]胡婧,国外智能电网研究与应用[J].国家电网.2009.6:46
[4]杨红涛,高凌云.浅谈农户用电安全存在的问题和措施[J].中国农村水电及电气化,2006,(7):39.

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