2.2 低压配电物联网业务的通信需求

随着物联网技术的发展，低压配电自动化已经进入数字化建设阶段。构建以智能融合终端、智能配电网关等边缘智能设备为核心的低压配电物联网，推动传统低压配电网向能源互联网转型是两网 企业既定的发展目标。

2.2.1 低压台区物联网架构

以智能融合终端为核心的低压台区物联网架构如图2-1所示。

在边层，智能融合终端配置统一发布的基础App，配置技术规范要求的必配业务类App；在端（感知）层，接入智能物联表、计量装置、充电桩智能控制器、光伏逆变器（或并网断路器）、低压智能开关、SVG、换相开关、无功补偿装置和环境感知设备等。

依据这个架构，必须在边层与端层之间建设一套稳定可靠、实时、高效、经济、统一的本地通信网络（场域网FAN），实现低压台区智能融合终端与各类智能感知设备数据交互，支撑边缘计算，满足台区精益化、数字化管理需求。

2.2.2 低压台区配电业务需求

表2-1归纳了低压台区配电基本业务，通过表格中的数据，可以对以智能融合终端为中心的本地通信网络需承载的业务有一个较全面的认识。

依据以上台区配电基本业务需求，在实时性、数据交换密度、吞吐量、覆盖面等方面对台区本地通信网络提出了更高的要求，传统的数据（电量）采集网已经不适应发展。

2.2.3 新型低压配电网运行需求

分布式发电、储能、微网、柔性负荷规模化接入，导致低压配电网结构日益复杂，低压配电网形态发生质的变化。为了应对高比例光伏并网引起的电压越限问题，以及变压器倒送超载、低压线路过负荷问题，低压配电网需要多变量、多约束、多目标、多时间尺度的本地动态调控功能，以便有效地协调不同的储能设备、可调负荷、电压调控等智能设备，稳住电网运行指标参数。

要实现发电、供电、用电的就地平衡，实现数字化透明管控，新型电力台区与主网同样需要做好4件事：看得清、调得动、控得准、储得住。

（1）看得清：一是任何情况下都没有盲区（看得见）；二是智能融合终端不仅要知道此刻各节点发电出力、负荷需求、备用储能状态，而且要预测下一个时间周期的负荷需求、发电出力、备用储能容量、可调负荷分布。数据采集和传输的频率越高，预测得就越准确（看得准、不失真）。

（2）调得动：智能融合终端依据发电出力的变化、负荷平衡状况，向可调负荷（充电桩、智能家电等）发出功率受限值（增加或减少、调整时间窗口）；智能融合终端依据各点电压值、电能质量，遥调储能设备、电压调整设备，多点、多目标地管控电网稳定运行。

（3）控得准：系统监测各开关通断状态、分支线路运行状态、新能源并网断路器运行状态动作原因（过压、过流、过负荷、过热、欠压、低周、孤岛），以及当前操作模式（自动、手动）等。依据台区电能质量监测、变压器与分支线路超载程度，执行远程遥控跳闸或允许合闸命令。依据剩余电流保护器开关状态、漏电流、相关阈值、累计报警次数、重合闸次数等数据，给出综合诊断执行遥控操作或允许合闸命令。对于台区无功补偿投切远程监控，智能融合终端根据业务需求策略监测无功补偿电容器投入情况，并通过智能融合终端下发控制投入和控制解除命令。

（4）储得住：随着政策和价格的利好，用户侧的储能设备在未来将会越来越多。需要时刻监控本台区所有储能设备的数量、容量变化、是否并网、分布状态、健康状态、电池剩余电量百分比。在光伏发电出力充足，或夜间用电低谷时，应能调控这些储能。

2.2.4 低压配电台区本地通信网所需特质

综合上述新型低压配电台区业务需求，本地通信网应具备以下特质。

（1）强连通性。本地通信网应保证在任何情况下任意节点都能找到通达目标节点的路径。调控网络路径应该畅通可靠，不能单一依赖电流通信信道，还应有独立于电流信道的通信介质。即便是在电网出现故障或在计划检修运行状态下，断开点后端（电流通路中断）的分布式电源并网断路器、变流器、储能设备控制器、微网并网点、智能电能表等时，都能保持可观、可测、可控。

（2）低时延。本地通信网需要秒级多并发能力，满足状态信息（遥信变位）、事件信息（遥测越限、保护动作、停电）、控制命令（遥控）、调整参数（遥调）的秒级响应；智能融合终端与智能设备采集信息为分钟级传输；智能融合终端与受控设备信息交互为秒级。通信的高实时性能使高频率采集数据的智能设备价值得到充分发挥。

（3）高密度数据交换。本地通信网应支持高密度数据交换，具备较大的数据吞吐量，数据交互密度和传输量实现十几倍增长（与电量采集网和感知网比较）。边端设备可订阅所辖智能节点采集的数据，支持大密度数据交换；支持低压配电线路短路、过载和接地故障保护分级配合可视化，支持录波数据分析故障；优化剩余电流保护装置总保、中保配置及协调配合。

（4）广覆盖。能覆盖台区全部发电、供电、用电设备，以及所有环境传感器、设备状态传感器。支持各类传感器、智能体组网（一张网）；支持低功耗/微功率环境传感器、气象传感器、安防传感器的接入；支持以智能电能表为交换节点延伸到用户智能电器的感知；支持低压交直流混合台区智能体组网，满足一个台区范围数百上千个节点组网。此外，能在一个智能台区内用一张网，零布线实现M2M数据交互，无盲区覆盖，实现低成本组网。

（5）可网管。智能台区本地通信网应具有网络管理微应用，实现本地场域网（FAN）自身的可观、可测。通过网管微应用应能观测本地网络节点在线状况、离线节点位置、排查故障节点原因、分析链路通断及干扰源，便于优化本地通信网性能，为用户提供方便的维护工具。

（6）安全有保障。按照国家电网物联网设备接入防护要求，本地通信网应能支持在多个协议层级上的安全机制，支持安全加密和安全管理。

2.2.5 低压配电台区本地通信网可靠性选择

从微观上看，低压配电网分布式单一智能设备（如智能断路器、并网断路器、并网逆变器、智能电能表、智能无功补偿设备、储能控制单元等）是信息与物理的集合体，称为信息物理系统（Cyber Physical System，CPS）。

从宏观上看，低压配电台区通过配电网物理层和信息层的相互作用，实现智能管控运行。我们可以通过低压配电台区信息物理系统分层分析法，进一步探讨本地通信组网方式对配电网运行控制可靠性的影响，从而明确选择什么样的组网技术路线能满足可靠性的需求。配电台区信息物理系统分层图如图2-2所示。