對(duì)于通信領(lǐng)域中配用電網(wǎng)在機(jī)智電網(wǎng)中的應(yīng)用研究

李小魁　蔣威

摘 要：伴隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科技文化的進(jìn)步，全球各地對(duì)各類有限的能源的需求一直保持著高速的增長(zhǎng)。電網(wǎng)作為生產(chǎn)生活中最主要的能源之一，更是密切的不可離的一種必要的能源。因此，加快電網(wǎng)設(shè)施的建設(shè)，對(duì)于任何一個(gè)地區(qū)的發(fā)展來說，都是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最重要的一環(huán)之一。本文按照這個(gè)觀點(diǎn)，提出相應(yīng)的觀點(diǎn)與方法，使用具體的實(shí)踐例子來講明配用電網(wǎng)在通信領(lǐng)域中的設(shè)計(jì)應(yīng)用，并且具體分析了機(jī)智電網(wǎng)的通信特點(diǎn)。對(duì)今后的生產(chǎn)實(shí)踐提出相應(yīng)的建議。

關(guān)鍵詞：通信領(lǐng)域；機(jī)智電網(wǎng)；配用電網(wǎng)絡(luò)；通信設(shè)計(jì)

1 在通信領(lǐng)域配用電在機(jī)智電網(wǎng)中的應(yīng)用理論依據(jù)

首先，對(duì)于電力需求的管理首先要通過采取有效的措施，引導(dǎo)電力的各個(gè)用戶合理的用電、節(jié)約的用電、科學(xué)的用電，提高電能的利用效率，優(yōu)化資源的配置，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)最低成本的電力服務(wù)所進(jìn)行的用電管理的活動(dòng)。它為了所需求的而提高效率、改變資源的消費(fèi)方式或者采取其他相應(yīng)的措施以減少相應(yīng)的資源地消耗、所降低的資源的需求也將被視為一種資源并且加以開發(fā)與利用。到目前為止，電網(wǎng)的需求側(cè)管理已經(jīng)發(fā)展了30余年，推廣并且應(yīng)用到許多國家和地區(qū)，并且取得了極大的成效。

電網(wǎng)的需求側(cè)管理是傳統(tǒng)用電網(wǎng)管理方式的一種開拓與創(chuàng)新，在優(yōu)化配置電力資源的方面起著至關(guān)重要的作用。我國電網(wǎng)的需求側(cè)管理主要包括有序的用電、負(fù)荷的管理、能效的管理等。在這里面，能效的管理是通過用戶采用先進(jìn)的技術(shù)和高效的設(shè)備提高終端的用電效率，減少電量的消耗，在節(jié)約所消耗成本的同時(shí)達(dá)到節(jié)約用電量、節(jié)約相應(yīng)能源以及減少污染物質(zhì)排放的目的；負(fù)荷的管理是指通過負(fù)荷整形的技術(shù)改善用戶所采用的用電方式，降低電網(wǎng)的最大負(fù)荷量，也即通過填谷、削峰或移峰，填谷等有效措施來達(dá)到節(jié)約電力、緩建或減少裝的機(jī)容量、提高電力系統(tǒng)的整體效益以及改善節(jié)能環(huán)保的目的；有序的用電是指在電力供需矛盾十分突出的情況下，通過經(jīng)濟(jì)、行政、技術(shù)等有效手段解決問題，優(yōu)化配置資源，確保供需的平衡，達(dá)到保障社會(huì)的秩序，最大程度降低缺電所導(dǎo)致的損失。

電網(wǎng)模型構(gòu)建的理論依據(jù)，首先將以太網(wǎng)作為一切模型構(gòu)建的前提，其次控制系統(tǒng)的中央部分則采用機(jī)智電網(wǎng)的控制，最后通信的傳輸工作是由子電子網(wǎng)在控制系統(tǒng)的中央部分控制下進(jìn)行的工作，這三部分構(gòu)成了我國的機(jī)智電網(wǎng)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用；相關(guān)技術(shù)的理論依據(jù)，電網(wǎng)的網(wǎng)路傳輸質(zhì)量可以決定機(jī)智電網(wǎng)通信的質(zhì)量，而對(duì)機(jī)智電網(wǎng)網(wǎng)路傳輸質(zhì)量起決定性作用的主要包括傳輸?shù)臄?shù)量、傳輸?shù)乃惴?、傳輸簽訂的網(wǎng)路協(xié)議三個(gè)因素，對(duì)這三個(gè)因素控制則可以進(jìn)一步控制通信過程中的信息傳輸質(zhì)量，總體來講，在通信領(lǐng)域?qū)C(jī)智電網(wǎng)進(jìn)行配用電

應(yīng)用的技術(shù)就是將使用相關(guān)的技術(shù)將配用電使用在機(jī)智電網(wǎng)中的模型的構(gòu)建；配套的管理的理論依據(jù)，當(dāng)配用電在機(jī)智電網(wǎng)中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建好之后，同時(shí)應(yīng)該注意對(duì)于機(jī)智電網(wǎng)的管理工作，只有將網(wǎng)絡(luò)有序的管理起來才能保證網(wǎng)絡(luò)的通暢運(yùn)行高效工作，這就要求工作者將管理配置、管理性能、管理故障、管理安全以及基本管理作為主要工作。

2 在通信領(lǐng)域中配用電在機(jī)智電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中使用的設(shè)備

本文的一方面從通信網(wǎng)絡(luò)上承載的智能化配用電網(wǎng)業(yè)務(wù)著手，分析業(yè)務(wù)類型、分布的特性等，確定相應(yīng)的信息通信的需求、通信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)、通信協(xié)議的類型等網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的模式；當(dāng)然.除了考慮了通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)應(yīng)適應(yīng)配用電網(wǎng)實(shí)際、具有相應(yīng)的繼承性，尤其是把當(dāng)前的示范工程的試點(diǎn)建設(shè)成功，體現(xiàn)在所提出的設(shè)計(jì)方案中。在進(jìn)行智能配用電業(yè)務(wù)分析時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)智能配電網(wǎng)業(yè)務(wù)特點(diǎn)是：（1：業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)雜多、覆蓋方面廣泛、分散，且運(yùn)行的環(huán)境差；2：配電的網(wǎng)受擴(kuò)容作用、城建影響大；3：通信的距離較遠(yuǎn)，業(yè)務(wù)種類較多，差異性十分大，總信息量十分大，單點(diǎn)容量十分??；4：運(yùn)行額維護(hù)量大、管理額問題多，建設(shè)過程十分復(fù)雜。早期配網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量少，大多都采用專線的形式進(jìn)行傳輸電力的業(yè)務(wù)。智能配電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)將意味著大量業(yè)務(wù)的傳輸，傳統(tǒng)的通信模式似乎不可行，需要配用網(wǎng)絡(luò)的多種概念來融合多種業(yè)務(wù)的發(fā)展，同時(shí)也要保障業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量的特性。同時(shí)根據(jù)多種業(yè)務(wù)之間的特殊關(guān)系，并且融合并且劃分出能滿足各自需求的網(wǎng)絡(luò)體系是通信網(wǎng)構(gòu)建的首要條件，傳統(tǒng)化的自動(dòng)業(yè)務(wù)、電網(wǎng)的狀態(tài)分析、新型充電站的業(yè)務(wù)、分布式的能源業(yè)務(wù)等一些歸于高級(jí)配電的自動(dòng)化進(jìn)程。電力用戶利用電信息采集、需求側(cè)管理、客戶交費(fèi)的管理、配網(wǎng)能耗評(píng)測(cè)、階梯電價(jià)的實(shí)施、分布式電源額置換交易和營銷管理等歸于用電信息于采集網(wǎng)絡(luò)。）

首先，就網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)備而言，機(jī)智網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)備主要包括各種交換機(jī)配置，這些交換機(jī)通常應(yīng)用于環(huán)網(wǎng)柜、配電室核心位置以及開閉站中，主要用于在通信領(lǐng)域的機(jī)智電網(wǎng)的配用電使用的基本功能的實(shí)現(xiàn)的保障，主要作為機(jī)智網(wǎng)絡(luò)的配用電設(shè)備的最基礎(chǔ)設(shè)備存在的。

其次，就設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接而言，當(dāng)機(jī)智電網(wǎng)的配用電在通信領(lǐng)域的基礎(chǔ)設(shè)施準(zhǔn)備好之后，接下來要做的就是將這些和網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的設(shè)備連接在一起，以便這些設(shè)備能夠發(fā)揮它們各自的功能，那么就需要網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備，來保障具有智能功能的配用電通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

然后，就設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)控制而言，則主要包括業(yè)務(wù)流的相關(guān)參數(shù)的配置和包控接口相關(guān)的參數(shù)設(shè)備等設(shè)備在內(nèi)，主要用于對(duì)于機(jī)智電網(wǎng)上的配用電網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的指令進(jìn)行接收，來進(jìn)行機(jī)智電網(wǎng)的控制工作。

最后，就設(shè)備的數(shù)據(jù)采集而言，則包括在智能化電表上安上的各種和數(shù)據(jù)采集有關(guān)的采集器，主要用于將機(jī)智電網(wǎng)上終端的用戶用電數(shù)據(jù)的采集之后將其提供給機(jī)智電網(wǎng)的配用電通信的與數(shù)據(jù)處理相關(guān)的系統(tǒng)，這個(gè)設(shè)備是智能電網(wǎng)的機(jī)智化實(shí)現(xiàn)、自主做機(jī)智判斷的最基本的依據(jù)。

3機(jī)智電網(wǎng)配用電在通信領(lǐng)域中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

通信的網(wǎng)絡(luò)是智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵性組件之一，是建設(shè)滿足配用電業(yè)務(wù)的通信需求的電力通信接入的網(wǎng)絡(luò)，是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)至關(guān)重要的條件之一。EPON作為目前在電力通信圈中受到廣泛認(rèn)可的并且廣泛應(yīng)用的接入網(wǎng)的技術(shù)，利用光纖物質(zhì)作為傳輸額介質(zhì)，具有高寬帶和高Qo S的保障，與配用電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相一致，并且通過采用典型的"手拉手"全保護(hù)倒換的結(jié)構(gòu)就可實(shí)現(xiàn)可靠穩(wěn)定運(yùn)行。本文主題從智能電網(wǎng)中配用電通信的需求所出發(fā)，結(jié)合EPON的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與優(yōu)勢(shì)，闡述了基于EPON的智能電網(wǎng)配用的電通信網(wǎng)組網(wǎng)各種方案，重點(diǎn)探討了配用電網(wǎng)的通信中采用的"手拉手"全的保護(hù)機(jī)制。在實(shí)現(xiàn)營配的數(shù)據(jù)一體化基礎(chǔ)上，主動(dòng)明確各配用戶與電臺(tái)區(qū)之間的隸屬關(guān)系，定時(shí)向受到計(jì)劃的電影響的用戶推送停電的時(shí)間、停電的時(shí)長(zhǎng)等相應(yīng)信息。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障的時(shí)候，利用配電的自動(dòng)化信息結(jié)合電網(wǎng)拓?fù)涞墓δ?，及時(shí)定位以及受到故障影響的用戶，告知其停電的原因、停電預(yù)計(jì)恢復(fù)的供電時(shí)間等相應(yīng)的信息，同時(shí)利用用戶反饋的信息進(jìn)行指導(dǎo)與搶修工作。并且結(jié)合電網(wǎng)GIS，對(duì)搶修的進(jìn)展情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的展示，幫助廣大的用戶時(shí)刻掌握自身的停電狀況。利用可視化通過動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)模型將數(shù)據(jù)拓?fù)溆谒褂玫牡乩硇畔⑾到y(tǒng)之中。

首先應(yīng)該談及的是構(gòu)建模型，再以光纖通信作為通信的基本傳輸方式基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個(gè)變電網(wǎng)絡(luò)，用于35kV以上的電壓主要傳輸網(wǎng)絡(luò)層，必須可以實(shí)現(xiàn)種種數(shù)據(jù)的智能處理和遠(yuǎn)程接入傳輸。

其次應(yīng)該談及就是相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建機(jī)智電網(wǎng)的配用電網(wǎng)絡(luò)模型，應(yīng)該主要使用這些與數(shù)據(jù)處理有關(guān)的技術(shù)：本地?cái)?shù)據(jù)的接入，此種技術(shù)主要應(yīng)用WSN網(wǎng)絡(luò)、WLAN 網(wǎng)絡(luò)和寬帶PLC網(wǎng)絡(luò)以及PLC網(wǎng)絡(luò)等，借以形成機(jī)智電網(wǎng)的配用電在通信領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)對(duì)于各種數(shù)據(jù)的傳輸效果都很好，可以普遍使用；關(guān)于專網(wǎng)的無線技術(shù)，在各種技術(shù)中還有一些技術(shù)可以增加智能電網(wǎng)配用電網(wǎng)絡(luò)在通信領(lǐng)域中通信路徑，主要是通過將機(jī)智電網(wǎng)和蜂窩網(wǎng)的無線技術(shù)用通信的網(wǎng)絡(luò)連接起來實(shí)現(xiàn)，最后可以達(dá)到無線專網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)之間的信息交流；載波的電壓居中技術(shù)，為了增加配用電網(wǎng)絡(luò)在通信智能化的通信路徑，可以采用該種技術(shù)，將機(jī)智電網(wǎng)的配用電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和載波技術(shù)結(jié)合起來從而實(shí)現(xiàn)通信領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)中中壓載波的收發(fā)；XPON基于光的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為使整張通信網(wǎng)具有交流通暢性、操作可控性以及網(wǎng)絡(luò)覆蓋性等特點(diǎn)，可以使用這種技術(shù)用網(wǎng)絡(luò)的方法將每種不同的硬件設(shè)備聯(lián)系起來；交換機(jī)在工業(yè)上的使用技術(shù)，為保證機(jī)智電網(wǎng)配用網(wǎng)絡(luò)在通信領(lǐng)域硬件設(shè)備的實(shí)現(xiàn)，可以采用該技術(shù)把網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備、連接設(shè)備、控制設(shè)備和采集數(shù)據(jù)的設(shè)備等各種硬件設(shè)施聯(lián)系在一起。

最后就應(yīng)該說一下在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的管理方面的技術(shù)了，對(duì)于機(jī)智電網(wǎng)配用網(wǎng)絡(luò)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用模型的建立，采用相關(guān)的技術(shù)將模型建立好之后，也應(yīng)該注意管理工作，管理工作當(dāng)中，又以以下的工作為重點(diǎn)，主要包括：管理安全，為使智能電網(wǎng)獨(dú)立不受外在干擾，就要進(jìn)行安全管理保證其安全性；管理故障，對(duì)于相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)、分類以及處理；管理性能，為使網(wǎng)絡(luò)處于最優(yōu)狀態(tài)而進(jìn)行一系列的檢測(cè)和分析；管理配置，依據(jù)電網(wǎng)的有關(guān)需求設(shè)置參數(shù)；基本管理，為使網(wǎng)絡(luò)保持最好的通暢狀態(tài)而進(jìn)行的日常的維修和檢測(cè)。

4 總結(jié)

對(duì)智能電網(wǎng)配用電進(jìn)行一系列的詳盡分析，可以促使配用電使用質(zhì)量的提升，本文不僅對(duì)于通信領(lǐng)域里智能電網(wǎng)配用電的特點(diǎn)進(jìn)行了研究，還對(duì)設(shè)備進(jìn)行了整理，最終采用實(shí)例說明了設(shè)計(jì)的步驟。

參考文獻(xiàn)

[1]黃盛.智能配電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)需求分析及技術(shù)方案[J].電力系統(tǒng)通信，2010（06）.

[2] Jeon J M， Kim D W， Kim H S. An analysis of network-based control system using CAN （Controller Area Network） protocol [A]. Proceeding of the 2001 IEEE International Conference on Robotics & Automation [C].Seoul， Korea： IEEE Press， 2001. 3577 3581.

[3] Tindell K， Burns A， Wellings A J. Calculating controller area network （CAN） message response times [J]. Control Engineering Practice， 1995， 3（8）： 1163 1169.

[4]吳昊.基于CAN總線的車輛通信系統(tǒng)研究[D].北京：清華大學(xué)， 2004.

作者簡(jiǎn)介

李小魁（1983-），男，漢族，河南鄭州市人，講師，河南工程學(xué)院，信號(hào)與信息處理，研究方向：通信技術(shù)及應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)。