本發(fā)明涉及電力能源網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及一種應(yīng)用于能源領(lǐng)域的5g通信網(wǎng)組網(wǎng)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源技術(shù)的大規(guī)模接入和用電需求的不斷增長，傳統(tǒng)的光纖通信專網(wǎng)已無法滿足新能源電站日益增長的通信需求。與此同時，5g技術(shù)的快速發(fā)展，憑借其高速率、低時延、大連接等特性，正成為支撐能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)。5g不僅能以更低的成本和更快的建設(shè)周期提供近似光纖的通信性能，還提升了數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的響應(yīng)能力。

2、在新能源領(lǐng)域，特別是光伏電站中，5g技術(shù)正得到廣泛應(yīng)用，目前市場主流的光伏逆變器已具備無功調(diào)節(jié)功能，可快速進行動態(tài)無功補償，從而有效替代傳統(tǒng)的svg設(shè)備。而5g技術(shù)的引入，則極大提高了光伏逆變器與子站、主站之間的通信效率，減少了信息傳輸?shù)臅r延，為無功調(diào)度的快速響應(yīng)提供了有力支持。無功調(diào)節(jié)主要通過控制電容器和電抗器等裝置的接入和退出，來調(diào)整系統(tǒng)中的無功功率。當電壓過高時，可以通過接入電抗器來消耗多余的無功電流；當電壓過低時，則可以通過接入電容器來進行無功補償。

3、新能源發(fā)電具有間歇性和波動性的特點，隨著新能源電廠的光伏設(shè)備以及風(fēng)能設(shè)備不斷地增加，當新能源電廠內(nèi)風(fēng)能設(shè)備以及光伏設(shè)備大規(guī)模接入電網(wǎng)對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性提出了挑戰(zhàn)，導(dǎo)致新能源的消納能力和送出穩(wěn)定性降低，為緩解高比例新能源電力系統(tǒng)過電壓運行壓力的問題，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于能源領(lǐng)域的5g通信網(wǎng)組網(wǎng)方法及系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于能源領(lǐng)域的5g通信網(wǎng)組網(wǎng)方法及系統(tǒng)，解決新能源電廠內(nèi)風(fēng)能設(shè)備以及光伏設(shè)備大規(guī)模接入電網(wǎng)對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性提出了挑戰(zhàn)，導(dǎo)致新能源的消納能力和送出穩(wěn)定性降低，新能源電力系統(tǒng)過電壓運行壓力大的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于能源領(lǐng)域的5g通信網(wǎng)組網(wǎng)方法，包括：

4、步驟s101，自動電壓控制主機將指令數(shù)據(jù)發(fā)送給隔離裝置，隔離裝置對指令數(shù)據(jù)發(fā)送端進行身份認證，隔離裝置在完成身份認證后，將指令數(shù)據(jù)傳輸安全接入?yún)^(qū)中；

5、步驟s102，安全接入?yún)^(qū)中控室側(cè)邊界防護的工業(yè)安全網(wǎng)關(guān)對接收到的數(shù)據(jù)進行安全解析過濾，并轉(zhuǎn)發(fā)給新能源電廠控制裝置然后通過5g進行數(shù)據(jù)傳輸；

6、步驟s103，5g通信管理機在安全接入?yún)^(qū)光伏逆變器側(cè)邊界接收數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)發(fā)給光伏子陣側(cè)工業(yè)安全網(wǎng)關(guān)進行再次安全解析過濾，隨后，指令通過隔離裝置完成身份認證后傳輸?shù)侥孀兤鳎?/p>

7、步驟s104，逆變器接收指令后，進行相應(yīng)的操作調(diào)整，相應(yīng)的操作調(diào)整包括調(diào)整無功輸出；

8、步驟s105，逆變器反饋操作數(shù)據(jù)至自動電壓控制主機，用于自動電壓控制主機進行后續(xù)分析和決策。

9、進一步地，本發(fā)明提供的應(yīng)用于能源領(lǐng)域的5g通信網(wǎng)組網(wǎng)方法，在步驟s101中，包括：

10、獲取電力系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)數(shù)據(jù)；

11、自動電壓控制主機根據(jù)電力系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的控制策略，生成無功補償指令數(shù)據(jù)，無功補償指令數(shù)據(jù)包括逆變器的目標無功輸出值、調(diào)整時間參數(shù)；

12、自動電壓控制主機將生成的指令數(shù)據(jù)以加密或特定格式的形式發(fā)送給隔離裝置。

13、進一步地，本發(fā)明提供的應(yīng)用于能源領(lǐng)域的5g通信網(wǎng)組網(wǎng)方法，在步驟s101中，還包括：

14、隔離裝置接收到自動電壓控制主機的指令數(shù)據(jù)后，首先對自動電壓控制主機進行身份認證，身份認證過程包括驗證自動電壓控制主機的數(shù)字證書、密鑰匹配、ip地址驗證，以確保指令數(shù)據(jù)確實來自合法的自動電壓控制主機，而非惡意攻擊者，如果身份認證失敗，隔離裝置將拒絕接收指令數(shù)據(jù)，并記錄相應(yīng)的安全事件，若身份認證成功，隔離裝置則進行指令數(shù)據(jù)的安全傳輸。

15、進一步地，本發(fā)明提供的應(yīng)用于能源領(lǐng)域的5g通信網(wǎng)組網(wǎng)方法，在步驟s101中，還包括：

16、指令數(shù)據(jù)的安全傳輸，在完成身份認證后，隔離裝置將指令數(shù)據(jù)從自動電壓控制主機所在的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域安全地擺渡到安全接入?yún)^(qū)，當指令數(shù)據(jù)成功傳輸至安全接入?yún)^(qū)，隔離裝置將記錄傳輸成功的日志，并將傳輸結(jié)果反饋給自動電壓控制主機或相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)，以便進行后續(xù)的操作確認和狀態(tài)監(jiān)控。

17、進一步地，本發(fā)明提供的應(yīng)用于能源領(lǐng)域的5g通信網(wǎng)組網(wǎng)方法，在步驟s102中，包括：

18、安全接入?yún)^(qū)中控室側(cè)邊界防護的工業(yè)安全網(wǎng)關(guān)接收來自隔離裝置擺渡過來的指令數(shù)據(jù)，在接收到數(shù)據(jù)后，網(wǎng)關(guān)進行數(shù)據(jù)的完整性校驗，檢查數(shù)據(jù)包是否完整、有無損壞或篡改跡象，同時，網(wǎng)關(guān)還會驗證數(shù)據(jù)的來源是否合法，確保數(shù)據(jù)確實來自已經(jīng)過身份認證的隔離裝置；

19、通過初步校驗后，工業(yè)安全網(wǎng)關(guān)對指令數(shù)據(jù)進行安全解析，安全解析包括對數(shù)據(jù)的加密層進行解密，并對數(shù)據(jù)內(nèi)容進行檢查和分析，網(wǎng)關(guān)檢查數(shù)據(jù)中是否包含惡意代碼、病毒、非法指令或其他潛在的安全威脅，同時，網(wǎng)關(guān)還根據(jù)預(yù)設(shè)的安全規(guī)則和策略，對數(shù)據(jù)進行過濾處理，剔除不符合安全要求的部分。

20、進一步地，本發(fā)明提供的應(yīng)用于能源領(lǐng)域的5g通信網(wǎng)組網(wǎng)方法，在步驟s102中，還包括：

21、經(jīng)過安全解析和過濾后，工業(yè)安全網(wǎng)關(guān)將符合安全要求的指令數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給新能源電廠的控制裝置(如本地upf或其他相關(guān)設(shè)備)，在轉(zhuǎn)發(fā)過程中，網(wǎng)關(guān)再次對數(shù)據(jù)進行加密處理，以確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性。同時，網(wǎng)關(guān)記錄數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的時間、目的地址、數(shù)據(jù)大小關(guān)鍵信息，以便后續(xù)進行審計和追溯；

22、在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給控制裝置后，設(shè)置5g通信頻段、調(diào)制方式、編碼方式以及配置5g通信設(shè)備的參數(shù)設(shè)置，控制裝置將指令數(shù)據(jù)發(fā)送給5g基站，由5g基站進行無線傳輸至光伏逆變器側(cè)的5g通信管理機。

23、進一步地，本發(fā)明提供的應(yīng)用于能源領(lǐng)域的5g通信網(wǎng)組網(wǎng)方法，在步驟s103中，包括：

24、在光伏逆變器側(cè)邊界，5g通信管理機通過5g無線網(wǎng)絡(luò)接收來自控制裝置(如本地upf或其他中間設(shè)備)的指令數(shù)據(jù)，5g通信管理機用于監(jiān)聽5g網(wǎng)絡(luò)中的特定頻段和信道，確保能夠及時捕獲并接收傳輸過來的指令數(shù)據(jù)。

25、進一步地，本發(fā)明提供的應(yīng)用于能源領(lǐng)域的5g通信網(wǎng)組網(wǎng)方法，在步驟s103中，還包括：

26、在確認數(shù)據(jù)完整無誤后，5g通信管理機將指令數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給光伏子陣側(cè)的工業(yè)安全網(wǎng)關(guān)；這一步驟涉及有線或無線的數(shù)據(jù)傳輸方式，具體取決于現(xiàn)場的通信基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備配置。

27、光伏子陣側(cè)的工業(yè)安全網(wǎng)關(guān)接收到數(shù)據(jù)后，網(wǎng)關(guān)檢查指令數(shù)據(jù)是否符合逆變器的控制要求、是否存在潛在的安全威脅，并據(jù)此進行過濾和必要的調(diào)整。

28、經(jīng)過安全解析過濾后，工業(yè)安全網(wǎng)關(guān)將指令數(shù)據(jù)發(fā)送給隔離裝置進行身份認證，隔離裝置會對數(shù)據(jù)的來源、格式、內(nèi)容等進行檢查，確保指令數(shù)據(jù)確實來自合法且授權(quán)的控制中心，并且符合安全傳輸?shù)囊?guī)范和要求。在完成身份認證后，隔離裝置會將指令數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥孀兤魉诘木W(wǎng)絡(luò)區(qū)域，以便逆變器能夠接收并執(zhí)行相應(yīng)的控制指令。

29、進一步地，本發(fā)明提供的應(yīng)用于能源領(lǐng)域的5g通信網(wǎng)組網(wǎng)方法，在步驟s104中，包括：

30、逆變器對其接收到的指令進行解析，確認指令的有效性、合法性以及是否針對本逆變器，解析過程中，逆變器會檢查指令的格式、內(nèi)容、校驗碼等信息，確保指令的完整性和正確性；

31、在確認指令無誤后，逆變器會根據(jù)指令內(nèi)容制定相應(yīng)的無功輸出調(diào)整策略，無功輸出調(diào)整策略包括調(diào)整逆變器的輸出電壓、電流、相位參數(shù)，以改變其無功輸出量。策略制定過程中，逆變器會考慮當前電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)、負荷情況、無功需求以及自身的運行狀態(tài)和限制條件。

32、逆變器按照制定的調(diào)整策略執(zhí)行調(diào)整操作，調(diào)整操作包括調(diào)整逆變器的控制算法、調(diào)整pwm波形的占空比或頻率、調(diào)整輸出濾波器的參數(shù)。通過調(diào)整操作，逆變器能夠改變其輸出電流中的無功分量，從而實現(xiàn)對電力系統(tǒng)無功補償?shù)闹С郑?/p>

33、在調(diào)整操作執(zhí)行過程中及執(zhí)行后，逆變器實時監(jiān)測其無功輸出情況以及電壓、電流、功率因數(shù)，如果調(diào)整結(jié)果不符合預(yù)期或電力系統(tǒng)出現(xiàn)新的變化需求，逆變器進行相應(yīng)的調(diào)整或發(fā)出警報，同時，逆變器還將調(diào)整后的操作數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)狀態(tài)信息反饋給自動電壓控制主機或其他監(jiān)控系統(tǒng)，以便進行后續(xù)的控制優(yōu)化和故障排查。

34、進一步地，本發(fā)明提供的應(yīng)用于能源領(lǐng)域的5g通信網(wǎng)組網(wǎng)方法，在步驟s105中，包括：

35、逆變器收集與其操作調(diào)整的數(shù)據(jù)，包括但不限于無功輸出量、電壓、電流、功率因數(shù)、調(diào)整前后的對比數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)將作為反饋信息的基礎(chǔ)，用于評估逆變器對指令的響應(yīng)情況和系統(tǒng)無功補償?shù)男Ч?/p>

36、為確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性和完整性，逆變器會將收集到的操作數(shù)據(jù)進行封裝和加密處理。封裝過程將數(shù)據(jù)按照預(yù)設(shè)的格式打包，以便自動電壓控制主機能夠正確解析；加密過程則使用加密算法對數(shù)據(jù)進行加密，防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中被非法竊取或篡改。

37、逆變器通過之前建立的通信鏈路將封裝并加密后的操作數(shù)據(jù)發(fā)送給自動電壓控制主機，自動電壓控制主機接收到逆變器反饋的操作數(shù)據(jù)后，進行數(shù)據(jù)的完整性和安全性校驗，校驗通過后，自動電壓控制主機會對加密的數(shù)據(jù)進行解密處理，并按照預(yù)設(shè)的格式或協(xié)議對數(shù)據(jù)進行解析，以獲取逆變器的實際操作情況和系統(tǒng)的無功補償效果。

38、基于逆變器反饋的操作數(shù)據(jù)，自動電壓控制主機會進行后續(xù)的分析和決策工作，分析和決策工作包括評估逆變器的響應(yīng)速度、調(diào)整精度以及系統(tǒng)的無功補償效果。

39、根據(jù)系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)和預(yù)測需求，對逆變器的控制策略進行優(yōu)化和調(diào)整；以及識別存在的問題或風(fēng)險，并制定相應(yīng)的應(yīng)對措施。通過這些分析和決策工作，自動電壓控制主機能夠確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和新能源的高效消納。

40、第二方面，一種應(yīng)用于能源領(lǐng)域的5g通信網(wǎng)組網(wǎng)系統(tǒng)，應(yīng)用如所述的應(yīng)用于能源領(lǐng)域的5g通信網(wǎng)組網(wǎng)方法，包括自動電壓控制主機端、后臺控制端、用戶端以及設(shè)備端，服務(wù)器端分別與后臺控制端、用戶段以及后臺控制端建立通信連接，服務(wù)器端用于處理以及分析后臺控制端、用戶段以及后臺控制端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，自動電壓控制主機端包括：

41、身份驗證單元，接收自動電壓控制主機指令數(shù)據(jù)，并將將指令數(shù)據(jù)發(fā)送給隔離裝置，隔離裝置對指令數(shù)據(jù)發(fā)送端進行身份認證，隔離裝置在完成身份認證后，將指令數(shù)據(jù)傳輸安全接入?yún)^(qū)中；

42、第一解析過濾單元，將接收到的指令數(shù)據(jù)傳輸至安全接入?yún)^(qū)中控室側(cè)邊界防護的工業(yè)安全網(wǎng)關(guān)進行安全解析過濾，得到解析過濾結(jié)果，然后將解析過濾結(jié)果通過5g進行數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)發(fā)至新能源電廠控制裝置；

43、第二解析過濾單元，在安全接入?yún)^(qū)光伏逆變器側(cè)邊界接收數(shù)據(jù)，并將接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給光伏子陣側(cè)工業(yè)安全網(wǎng)關(guān)進行再次安全解析過濾，得到第二次解析過濾結(jié)果，在指令通過隔離裝置完成身份認證后傳輸?shù)侥孀兤鳎?/p>

44、調(diào)整單元，將指令發(fā)生至逆變器后，監(jiān)測逆變器根據(jù)指令內(nèi)的信息進行相應(yīng)的操作調(diào)整，相應(yīng)的操作調(diào)整包括調(diào)整無功輸出；

45、數(shù)據(jù)反饋單元，接收逆變器反饋操作數(shù)據(jù)，用于自動電壓控制主機進行后續(xù)分析和決策。

46、本發(fā)明的有益效果：

47、提高通信效率與響應(yīng)速度：通過引入5g通信技術(shù)，新能源場站內(nèi)的光伏逆變器與主站之間的通信效率顯著提升，減少了信息傳輸?shù)臅r延。這使得無功調(diào)度的響應(yīng)速度更快，有助于電力系統(tǒng)在實時狀態(tài)下進行快速調(diào)整，維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

48、降低建設(shè)與運營成本：本發(fā)明的技術(shù)方案能夠有效替代傳統(tǒng)的svg等無功補償設(shè)備，節(jié)省了這些設(shè)備的購置和運維成本。同時，利用5g技術(shù)替代光纖等傳統(tǒng)通信方式，也降低了新能源場站的建設(shè)成本和運營成本。

49、增強新能源消納和送出能力：新能源發(fā)電具有間歇性和波動性，大規(guī)模接入電網(wǎng)會對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性提出挑戰(zhàn)。本發(fā)明通過提供快速、靈活的無功支撐，增強了新能源的消納和送出能力，有助于緩解高比例新能源電力系統(tǒng)過電壓運行壓力，提高新能源發(fā)電的利用率。

50、提升電力系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性：本發(fā)明在通信過程中采取了多重安全防護措施，包括身份認證、數(shù)據(jù)加密、安全解析過濾等，確保了指令數(shù)據(jù)的合法性和安全性。這有助于防止惡意攻擊和數(shù)據(jù)篡改，提升了電力系統(tǒng)的整體安全性和穩(wěn)定性。

51、支持后續(xù)的分析與決策：逆變器反饋的操作數(shù)據(jù)為自動電壓控制主機提供了豐富的實時信息，用于后續(xù)的分析和決策工作。這有助于評估逆變器的響應(yīng)速度、調(diào)整精度以及系統(tǒng)的無功補償效果，并根據(jù)實際情況對控制策略進行優(yōu)化和調(diào)整，進一步提升電力系統(tǒng)的運行效率和新能源的消納能力。

52、綜上所述，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在提高通信效率與響應(yīng)速度、降低建設(shè)與運營成本、增強新能源消納和送出能力、提升電力系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性以及支持后續(xù)的分析與決策等方面。