智能電網(wǎng)建設(shè)中的通信規(guī)劃與設(shè)計

【摘要】本文結(jié)合南方電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設(shè)的前提背景，著重闡述了在智能電網(wǎng)建設(shè)中的通信規(guī)劃與通信設(shè)計要點，對智能電網(wǎng)概念的延伸及發(fā)展以及我國智能電網(wǎng)的內(nèi)涵做深入分析，為電網(wǎng)二次通信設(shè)計應(yīng)用提供參考及建議。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)通信規(guī)劃與設(shè)計

1南方電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃

中國式智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用先進(jìn)的通信、信息和控制技術(shù)，構(gòu)建以信息化、自動化、互動化為特征的統(tǒng)一堅強(qiáng)智能電網(wǎng)。在堅強(qiáng)電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，以通信信息平臺為支撐，以智能控制為手段，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級，實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合，是堅強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動的現(xiàn)代電網(wǎng)。

十二五規(guī)劃中明確提出加快智能電網(wǎng)的建設(shè)，確認(rèn)2011年到2015年是智能電網(wǎng)的全面建設(shè)階段，要加快高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)的建設(shè)，初步形成智能電網(wǎng)運行控制和互動服務(wù)體系，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)和裝備的重大突破和廣泛應(yīng)用。南方電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設(shè)正處于發(fā)展階段，電網(wǎng)支撐大范圍優(yōu)化資源配置能力亟待提高，現(xiàn)有電力系統(tǒng)難以適應(yīng)清潔能源跨越式發(fā)展，大電網(wǎng)安全可靠運行面臨巨大壓力，用戶多元化需求對現(xiàn)有電網(wǎng)提出新的多樣性挑戰(zhàn)。

2智能電網(wǎng)建設(shè)對通信的需求分析

智能電網(wǎng)的基本特征是技術(shù)上體現(xiàn)信息化、自動化、互動化，管理上體現(xiàn)集團(tuán)化、集約化、精益化、標(biāo)準(zhǔn)化。信息化是指可以實現(xiàn)實時和非實時信息的高度集成、分析與利用；數(shù)字化是指可以清晰表述電網(wǎng)的對象、特征、結(jié)構(gòu)以及狀態(tài)，實現(xiàn)各類信息的精確高效采集與傳輸；自動化是指提高電網(wǎng)自動運行控制與管理水平，達(dá)到少人值守或者無人值守；互動化是指可以通過信息的實時溝通和分析，保持整個電網(wǎng)系統(tǒng)的良性互動與高效協(xié)調(diào)，發(fā)揮電網(wǎng)系統(tǒng)的及時反應(yīng)速度。

而要達(dá)到以上要求，智能電網(wǎng)建設(shè)必須要以通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息技術(shù)作為智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)。其中通信技術(shù)是獲取智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)、實時保護(hù)控制的最主要手段。是智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)和重點。

3南方電網(wǎng)二次系統(tǒng)“十二五”規(guī)劃與“十一五”規(guī)劃中通信部分的區(qū)別分析

南方電網(wǎng)二次系統(tǒng)的十二五規(guī)劃與十一五規(guī)劃中，通信部分有著較為顯著的差別。其中增加了智能配用電領(lǐng)域的發(fā)展目標(biāo)，包括：1、配電通信網(wǎng)覆蓋配電開閉所、配電室、環(huán)網(wǎng)柜柱上開關(guān)、公用配電變壓器、配電線路、分布式能源站點、電動汽車充電站等通信網(wǎng)絡(luò)，并向下延伸接入或匯聚用戶接入網(wǎng)和用戶室內(nèi)網(wǎng)的業(yè)務(wù)，實現(xiàn)智能配用電一體化；2、構(gòu)件智能化雙向互動體系，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向互動，提升用電服務(wù)質(zhì)量，滿足用戶多元化需求，進(jìn)一步提高供電可靠率；3、推動智能樓宇、智能家電、智能交通等領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新，改變終端用戶用能模式，提高用電效率。

而提高智能電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)效率、電動汽車大規(guī)模接入輸變電設(shè)備利用率的提升、節(jié)省電網(wǎng)投資、提高供電可靠性和供電質(zhì)量、提高能源和資產(chǎn)利用效率、降低煤耗成本、分布式電源與微網(wǎng)、削減高峰負(fù)荷需求側(cè)管理負(fù)荷轉(zhuǎn)移、降低裝機(jī)成本、促進(jìn)新能源大規(guī)模接入、節(jié)能減排、新型小型電站接入系統(tǒng)等專題研究已經(jīng)成為南方電網(wǎng)公司智能化建設(shè)的技術(shù)研究方向。其中以水電站低碳發(fā)電站、小水電太陽能電場、內(nèi)陸風(fēng)電場等小型發(fā)電站接入大電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及原有地方電網(wǎng)的升級改造等，是智能化電網(wǎng)建設(shè)的重點。

4近幾年發(fā)文的南網(wǎng)標(biāo)設(shè)中對通信技術(shù)需求變革分析

智能電網(wǎng)是建立在集成、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)，其主要特征包括自愈、激勵和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動電力市場以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運行。

在近幾年南網(wǎng)標(biāo)設(shè)中，對通信技術(shù)需求變革以及智能電網(wǎng)通信網(wǎng)的建設(shè)提出了一些具體要求：①要加強(qiáng)骨干通信網(wǎng)的建設(shè)，建立高可靠性、大容量光通信網(wǎng)絡(luò)以保證綜合通信信息傳送。②要加強(qiáng)配電通信網(wǎng)的建設(shè)，實現(xiàn)配用電通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)一體化，共建一張網(wǎng)。③統(tǒng)一平臺用于實現(xiàn)各種通信方式的集中接入和管理。④采用統(tǒng)一的接口與主站系統(tǒng)對接，實現(xiàn)統(tǒng)一通信接入、統(tǒng)一通信接口規(guī)范、統(tǒng)一通信網(wǎng)管的設(shè)計目標(biāo)。

5基于SDH的多業(yè)務(wù)傳輸平臺MSTP在以太廣域網(wǎng)中的應(yīng)用

MSTP通過在傳統(tǒng)的SDH設(shè)備上增加以太網(wǎng)接口來接入以太網(wǎng)業(yè)務(wù)。以太網(wǎng)業(yè)務(wù)經(jīng)過媒體訪問控制(MAC)處理后進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝，然后到指定的虛容器（VC）通道中上SDH線路傳輸。MSTP可以提供以太網(wǎng)透傳功能、以太網(wǎng)二層交換功能和以太環(huán)網(wǎng)功能。異步傳輸模式（ATM）信元在MSTP上的透傳功能在技術(shù)上較為簡單，只是SDH系統(tǒng)提供一條VC通道實現(xiàn)ATM業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的透明的點到點傳送即可。準(zhǔn)同步數(shù)字傳輸體系（PDH）業(yè)務(wù)通過VC映射直接接入MSTP系統(tǒng)中，而存儲區(qū)域網(wǎng)（SAN）業(yè)務(wù)主要通過企業(yè)系統(tǒng)連接（ESCON）、光纖連接（FICON）、光纖通道(FC)等連接方式接入MSTP系統(tǒng)。而基于光纖SDH的多業(yè)務(wù)傳輸平臺MSTP目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于配電網(wǎng)光通信以及骨干網(wǎng)通信，是較為廣泛的光通信技術(shù)。

6EPON新型通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

EPON新型通信技術(shù)是指無源光網(wǎng)絡(luò)通信方式，是一種基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)。采用點到多點結(jié)構(gòu)的無源光纖傳輸，在以太網(wǎng)上提供多種業(yè)務(wù)。它在物理上采用了PON技術(shù)，在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，利用PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)了以太網(wǎng)的接入。由于這種新型技術(shù)存在非常強(qiáng)大的抗多點失效性，即使多個節(jié)點的多條通信鏈條全部中斷時，只要PON環(huán)網(wǎng)中其他節(jié)點依然可以正常通信。在電力通信網(wǎng)中則可以使用較小的投資成本，建立更先進(jìn)更可靠的通信網(wǎng)，其管理和維護(hù)能力也更高。

7基于新技術(shù)的智能電網(wǎng)通信規(guī)劃與設(shè)計

當(dāng)前我國的具體情況是骨干網(wǎng)上主要以有線通信模式為主，接入層面則是有線和無線結(jié)合使用，兩種模式并駕齊驅(qū)。無線技術(shù)在某些領(lǐng)域大量使用的原因是使用有線模式程序繁瑣或建設(shè)成本較高。這兩種通信模式的區(qū)別使用是由它們本身的技術(shù)特點決定的。目前，無論是從帶寬、可靠性、穩(wěn)定性或可控性等角度來看，有線模式如光通信都是有優(yōu)勢的，這些優(yōu)勢使它能夠在輸電等骨干網(wǎng)環(huán)節(jié)發(fā)揮巨大的作用；無線模式最大的優(yōu)點是它的靈活性，如果把這一點與用電側(cè)多種多樣的個性化需求相結(jié)合，也能有非常大的發(fā)展空間和良好的應(yīng)用前景。

信息通信一方面可以保障電力的安全和可靠性，另一方面也滿足了電力用戶的體驗和需求。較之骨干網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，電力信息通信在配用電側(cè)還比較薄弱，亟需加大關(guān)注度和建設(shè)力度。智能電網(wǎng)的建設(shè)與實施是一項相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，統(tǒng)一規(guī)劃是前提，應(yīng)統(tǒng)一部署、超前開展。為了保證堅強(qiáng)智能電網(wǎng)通信規(guī)劃設(shè)計工作有效、高效開展，應(yīng)做好以下幾個方面的工作。

（1）深入開展規(guī)劃論證相關(guān)專題研究工作。在良好的工作積累的基礎(chǔ)上，結(jié)合南方電網(wǎng)總體規(guī)劃、“十二五”規(guī)劃和南方電網(wǎng)發(fā)展實際情況，圍繞編制智能電網(wǎng)總體規(guī)劃，梳理需要深入研究的專題，并明確不同專題之間的關(guān)系，采用定量與定性分析相結(jié)合的方法開展專題研究論證工作。

（2）在智能電網(wǎng)通信規(guī)劃論證過程中應(yīng)處理好整體與局部、局部與局部之間的關(guān)系，也就是總體規(guī)劃和發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度及信息通信各環(huán)節(jié)的相互關(guān)系；還應(yīng)注意技術(shù)先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)適用性的關(guān)系。

（3）做好智能電網(wǎng)通信規(guī)劃設(shè)計的頂層架構(gòu)和方案設(shè)計。統(tǒng)籌近期和中遠(yuǎn)期目標(biāo)，分頭試點、平行推進(jìn)，細(xì)化實施步驟，落實責(zé)任與任務(wù)，確保建設(shè)目標(biāo)能又好又快地實施。

（4）加強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)應(yīng)用，將技術(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)建設(shè)的信息采集、傳遞和處理等方面，促進(jìn)電力互聯(lián)網(wǎng)良好發(fā)展。憑借先進(jìn)的信息通信技術(shù)，智能電網(wǎng)可以實現(xiàn)信息的雙向流動，而隨著互聯(lián)網(wǎng)的強(qiáng)力介入和推動，智能電網(wǎng)正變得更加堅強(qiáng)和智能。

（5）傳感器技術(shù)的發(fā)展要緊扣電力行業(yè)的需求，電力本身一次設(shè)備的信息采集需考慮復(fù)雜的環(huán)境因素，在信息傳輸方面，如采用電力專網(wǎng)優(yōu)勢則更容易體現(xiàn)。

8結(jié)束語

雖然我國的智能電網(wǎng)技術(shù)起步較晚，但是也取得了諸如電力光纖到戶等在用電側(cè)的一些實踐成果。在南方電網(wǎng)公司的智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃背景下，我們要加快智能電網(wǎng)通信技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用、解決技術(shù)瓶頸問題，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)和裝備的重大突破和廣泛應(yīng)用，加快智能小區(qū)試點建設(shè)和智能電表的部署，建設(shè)中國智能電網(wǎng)更美好的明天。