5G在配电系统中的应用介绍

能源部门目前正面临着根本性的变化，这是由于向可再生能源发展，即越来越多的以太阳能和风力发电为基础的发电厂。这些变化导致了双向的电力流动，并增加了电力系统的动态性。新的传感器和执行器正在电力系统中部署，以有效地监测和控制电网的不稳定状况。

新兴的配电网也被称为智能电网。智能化增强了对电网作为一个电力网络和电网作为一个系统系统的洞察力。增强的洞察力提高了可控性和可预测性，这两个方面都推动了运营和经济绩效的改善，这两个方面都是可再生能源可持续和可扩展地整合到电网以及向新电网架构过渡的先决条件。智能电网的好处广泛，但通常包括以下方面的改进：

· 电力可靠性和质量；

· 电网弹性；

· 电力使用优化；

· 运营洞察力；

· 可再生能源整合；

· 能源使用洞察；

· 安全和安保。

一次调频是公用事业领域中最具挑战性和要求最高的控制应用之一。一次频率控制系统负责控制注入和保留的能量供应，以确保频率与标称值的偏差不超过0.02%（例如，在欧洲为50HZ）。频率控制的基础是在所有能源生产或存储单元与电网连接的点上，有传感器测量网络所有部分的特性。在这些点上，电子功率转换器（也称为逆变器）配备有通信单元，将测量值发送到电网中的其他点，如频率控制单元，或接收控制命令，以便向本地网络注入更多或更少的能量。

随着本地发电机组（即太阳能发电机组或风力涡轮机）的广泛部署，成千上万的此类机组及其逆变器可能必须连接到一个大的配电网中。

一次调频采用以下三种方式之一：

1） 集中控制：所有数据分析和纠正措施由中央频率控制单元确定。

2） 分散控制：自动常规频率控制由单个本地逆变器根据本地频率值执行。统计和其他信息被传送到中央频率控制单元。

3） 分布式控制：由单个本地逆变器根据本地和相邻频率值执行自动常规频率控制。统计和其他信息被传送到中央频率控制单元。

下面是电压控制的架构

用于隔离和服务恢复的分布式自动交换

配电网故障是一种压力很大的情况。有自动切换和自动恢复服务的解决方案。此外，这些解决方案非常适合处理影响关键用电设备（如工业厂房或数据中心）的停电。对于关键用电设备，供电中断必须在不到一秒钟内修复。自动化解决方案能够在几百毫秒内恢复供电。

图1：描述配电环和故障（闪光）

FLISR（Fault Location， Isolation & Service Restoration 故障定位、隔离和服务恢复）解决方案由开关控制器设备组成，这些设备专为馈线自动化应用设计，支持架空线路配电网的自愈。它们作为架空线路配电网中重合闸和隔离开关的控制单元。

该系统是为使用全分布式、独立的自动化设备而设计的。该逻辑驻留在每个单独的馈线自动化控制器中，该控制器位于馈线层的极点处。每个馈线部分都有一个控制器装置。利用控制器设备之间的点对点通信，系统无需区域控制器或控制中心就可以自主运行。但是，执行的所有自愈步骤将立即报告给控制中心，以保持电网状态最新。控制器通常在500毫秒内通过隔离故障来实现配电线路的自愈。

通过iec61850 GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event 通用面向对象的变电站事件）消息的对等通信尽可能快地提供数据。它们被每个控制器周期性地（在稳定状态下，在故障情况下间隔时间改变）发送到同一馈线的多个或所有其他控制器，并且不被确认。

稳态时每个控制器的数据传输速率很低，但是数据传输速率很高的GOOSE突发事件确实会发生，特别是在故障情况下。在故障定位、隔离和服务恢复过程中，GOOSE消息几乎在同一时间点由馈线的多个或所有控制器单元以较低的端到端时延发送。

智能电网毫秒级精密负荷控制

精确负荷控制是智能电网的基础应用。当发生严重的高压直流输电故障时，采用毫秒级精密负荷控制，快速切除可中断的不太重要的负荷，如电动汽车充电桩和工厂的非连续生产电源。

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