解读：兆瓦(MW)级海岛微电网通信网络架构研究及工程应用
项目背景
通信技术是智能电网研究与建设中的关健技术。目前智能变电站、智能配电网、并网型微电网的通信技术都已得到了深入地研究及广泛地应用。
智能变电站的通信网络主要承载、测量、控制、状态监测、告警、计量等信息流的传输，根据信息类型的不同可以分为SV报文、GOOSE报文、MMS报文及对时报文。SV报文具有传输数据量大，报文长度固定，对实时性和同步性要求高的特点。GOOSE报文具有报文数据量小，报文长度短，有一定的突发性等特点，同样对实时性和同步性也有很高的要求。由于智能变电站对通信网络在扩展性、可靠性、实时性方面提出了更高的要求，所以目前智能变电站的通信组网方案一般采用三层设备两层网络(三层设备：站控层、间隔层、过程层，两层网络：过程层网络、站控层网络)的结构。而针对装置多采用直采直跳方式，合并单元与装置直接通过光纤相连，不经过过程层交换机，以最大限度地避免信息丢失及采样间隔和传输延时的稳定性。
智能配电网的通信网络为完成生产控制与信息管理而建设，承载配电网SCADA、负荷控制管理、远程抄表等业务。根据状态信息、测量信息、控制信息等不同类型数据信息对网络传输的实时性、可靠性、带宽的要求，以及由于配电网具有配电设备数量多、分布广;通信网络数据量相对少;结构复杂多变等特点，配电通信网采用层、接入层的分层组网模式。层网络采用光纤自愈环网结构，接入层采用以太网无源光网络(EPON)、工业以太网等高速网络。其中EPON通过分光器形成点到多点传输网络，本身适应配电网复杂多变的拓扑结构，并且可以节省大量光纤资源，为配电通信网接入层的首选方案。
并网型微电网的通信网络连接元件级、微网级、调度级设备，实现微电网相对于大电网为单一受控单元、微电网内部自主控制管理功能。微电网通过工业级以太网络联连，采集各元件运行参数，下发控制命令。
兆瓦(MW)级海岛微电网包含发、输、变、配、用、调度六大环节。本文借鉴智能变电站、智能配电网、并网型微电网所采用的通信技术，提出适用于兆瓦(MW)级海岛微电网的对“上”至上级电网、主站内两层信息网络、对“下”至配用电环节的通信网络架构体系。并在文中以我国首个兆瓦级的南麂岛工程为例，简述该海岛微电网的系统结构，阐述了南麂岛微电网控制及管理系统的架构、网络通信系统的架构组成及关键技术、配置原则及设备选型等。
兆瓦级海岛微电网系统架构
本文以浙江南麂岛工程为例说明海岛微电网设备配置和接线方式等系统结构，南麂岛离网型微网示范工程充分利用阳光和风，在岛上建设风力发电系统、系统以及储能系统，同时还结合、智能电表、用户交互(可中断负荷交互)等先进的智能电网技术。系统采用单母分段主接线方式，由6组500 kW储能变流器PCS、4组500 kWh锂电池、2组500 kWx10 s储能系统，545 kWp光伏电池组、10台100 kW风力发电机组及2台300 kW、2台500 kW柴油发电机构成发电系统，平均负荷在1MW左右。系统结构如下图所示，其中柴发距离主站0.5 km，10台风机分成两组，每5台共用一台变压器升压，两条风力发电输电线长4 km，光伏发电后隆站输电线长2.5 km，两条配电线分别长8.5 km和4 km，共有23台配电变压器，用电负载为1 MW。
海岛微电网通信网络需求分析
具体海岛微电网对通信网络的需求主要体现在以下几个方面。
(1) 微电网的信息、测量控制信息、状态监测信息、告警计量信息(MMS服务)的传输需求。基于此类信息，微网主站调控层完成常规的及经济优化调度。相对于智能变电站，微电网的信息采集地理范围更广，设备分类众多。
(2) 跳闸报文和快速报文(GOOSE服务)、原始数据报文(SV)的传输需求。基于此类信息，实现微网内集中式、功率扰动控制及故障数据信息记录功能。此类信息具有实时性及高可靠性的要求，需要有高实时和高可靠的通信网络系统作支撑。
(3) 经济性和高效管理的需求。对于微电网通信网络进行结构简化和性能提升，可以有效降低组网的复杂度，适应海岛微电网经济高效的运行要求。