智能電網(wǎng)通信技術(shù)的應(yīng)用和研究

馮靖壹

[摘 ?要]信息和通信技術(shù)是智能電網(wǎng)的技術(shù)核心，他們是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代化電網(wǎng)是國家能源戰(zhàn)略的重要組成部分，而智能電網(wǎng)是當(dāng)前現(xiàn)代化電網(wǎng)建設(shè)的重要方向之一。文章介紹了通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用情況，闡述了智能電網(wǎng)的特征，提出智能電網(wǎng)四個(gè)組成層次即：“電網(wǎng)設(shè)備層、通信網(wǎng)架層、數(shù)據(jù)存儲管理層和數(shù)據(jù)應(yīng)用層”。論述了通信技術(shù)對實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)和維護(hù)電網(wǎng)安全等方面的的關(guān)鍵作用。

[關(guān)鍵詞]通信技術(shù);智能電網(wǎng);信息網(wǎng)絡(luò);光纖通信

中圖分類號：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）23-0347-01

引言

隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生產(chǎn)生活對電能的需求不斷增多，電網(wǎng)規(guī)模逐步擴(kuò)大，影響電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的因素和潛在風(fēng)險(xiǎn)也隨之增多。因此智能電網(wǎng)受到了全世界的高度關(guān)注，在我們國家，國家電網(wǎng)公司提出以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的的構(gòu)建目標(biāo)，利用先進(jìn)的通信、信息和控制技術(shù)，構(gòu)建信息化、自動化、數(shù)字化、互動化為特征的國際領(lǐng)先、自主創(chuàng)新、中國特色的堅(jiān)強(qiáng)智能化電網(wǎng)。力求在安全可靠、優(yōu)質(zhì)高效、綠色環(huán)保等方面開辟新的發(fā)展空間。

在智能電網(wǎng)的構(gòu)建過程中信息和通信技術(shù)（ICT）是核心技術(shù)之一，是實(shí)現(xiàn)“智能”的基礎(chǔ)，貫穿智能電網(wǎng)發(fā)電、線路、變電、配電、用戶服務(wù)、調(diào)度六大應(yīng)用環(huán)節(jié)的始終。 其智能性主要體現(xiàn)在“可觀測、可控制、分布式智能、高級分析、自適應(yīng)、自愈”等方面，各方面的實(shí)現(xiàn)都依賴 ICT 技術(shù)。

1.現(xiàn)有通信技術(shù)分析

1.1 組網(wǎng)對比

建立安全、高速、實(shí)時(shí)、雙向、集成的電力通信傳輸系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。按照我國目前的電網(wǎng)公司相關(guān)導(dǎo)則要求，電力通信傳輸系統(tǒng)可采用多種通信方式相結(jié)合的原則組建，這其中包含：配電載波、光纖專網(wǎng)、無線公網(wǎng)和無線專網(wǎng)等。

工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)用最成熟，EPON和無線寬帶專網(wǎng)的應(yīng)用在興起和試用階段。載波容量小，其應(yīng)用主要作為光纖方式，適用于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)整不太頻繁的區(qū)域。無妒么線寬帶專網(wǎng)經(jīng)多個(gè)試點(diǎn)工程驗(yàn)證，可靠性、帶寬、延遲及安全性等指標(biāo)均滿足專網(wǎng)通道要求，鑒于施工及維護(hù)簡單可適合下階段的大規(guī)模應(yīng)用于配電通信網(wǎng)接入網(wǎng)專網(wǎng)通道。目前在專網(wǎng)較難建設(shè)且安全性要求不髙的二遙和一遙點(diǎn)，可采用無線公網(wǎng)方式。但在無線專網(wǎng)覆蓋的情況下，建議逐步轉(zhuǎn)換成無線專網(wǎng)通信。

2.電力信息通信技術(shù)基本原理

2.1 通信基本理論

通信系統(tǒng)主要包括信息源、發(fā)送端、信道和接收端。通信系統(tǒng)的首尾段分別是信息源和受信者。送里可W寬泛的認(rèn)為信息源和受信者既可W是人，也可W是其他設(shè)備（如：計(jì)算機(jī)、顯示器、傳真機(jī)等）。發(fā)送設(shè)備完成的主要任務(wù)是把信源的信息加工處理成適合該通信系統(tǒng)信道傳輸?shù)哪Ｊ剑⒔?jīng)由信道發(fā)送。

2.2 電力系統(tǒng)通信技術(shù)

電力通信網(wǎng)常用的傳輸方式有光纖通信、電力線通信和無線通信等。各種通信方式并存，相互補(bǔ)充圖1-2為電力信息通信主要傳輸方式示意圖。

從以上基層理論可以看出只有建起實(shí)時(shí)、高速、雙向等高性能的的信息通信系統(tǒng)，才能支撐起智能電網(wǎng)的構(gòu)建。建立高性能的信息通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的高效、互動、自動遠(yuǎn)控等多種特征的基礎(chǔ)。智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)"智能"的要求，就需要從電網(wǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)獲取信息數(shù)據(jù)，從而根據(jù)這些采集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和電力保護(hù)。信息迅信技術(shù)種類繁多，常見的信息通信傳輸技術(shù)有光纖通信、電力線通信（BPL）、無線通信等。

3.智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智能電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于電力系統(tǒng)發(fā)、輸、變、配、用等電力生產(chǎn)運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)，按適用范圍可分為電力生產(chǎn)過程監(jiān)控的通信網(wǎng)絡(luò)（電力調(diào)度網(wǎng)）和面向智能電網(wǎng)用戶服務(wù)的通信網(wǎng)絡(luò)（配電網(wǎng)）兩個(gè)部分。智能電網(wǎng)生產(chǎn)過程的監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖3-1所示。利用先進(jìn)的通信技術(shù)，能夠解決的主要問題有： 各級電力調(diào)度、電力設(shè)備在線實(shí)時(shí)監(jiān)測、現(xiàn)場作業(yè)視頻管理、戶外設(shè)施防盜等，主要的電力通信方式有：電力線載波、無線擴(kuò)頻、微波通信、光纖通信、GPRS 移動通信、新一代3G/4G移動通信等。

3.2 智能電網(wǎng)先進(jìn)通信技術(shù)

目前存在的各種通信技術(shù)大部分都能用于支撐智能電網(wǎng)。具體可以分為有線和無線通信術(shù)。有線通信可以是光纖通信、電力線通信PLC（包括工頻通信、窄帶和寬帶電力載波通信）、電纜通信等。無線通信可以是無線擴(kuò)頻通信、無線個(gè)局域 WPAN（IEEE802.15）、無線局域網(wǎng)WLAN （IEEE 802.11）、無線城域網(wǎng)WMAN（IEEE802.16）、無線廣域網(wǎng)WWAN（IEEE 802.20）、GPRS/CDMA通信、3G/4G通信、衛(wèi)星通信、微波通信、短波/超短波通信、空間光通信等。

3.3 智能電網(wǎng)通信設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題分析

為滿足智能電網(wǎng)發(fā)展各階段對電力信息通信網(wǎng)絡(luò)的需求，需全面建設(shè)高速、寬帶、自愈的堅(jiān)強(qiáng)電力信息通信網(wǎng)絡(luò)，支持多業(yè)務(wù)的靈活接入，即支持任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何設(shè)備、任何業(yè)務(wù)、無所不在的信息通信接入方式，為電力智能化系統(tǒng)或設(shè)備提供“即插即用”的電力信息通信保障。建立先進(jìn)的智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)需要解決的幾個(gè)關(guān)鍵問題：

（1）統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)智能電網(wǎng)的通信系統(tǒng)不僅僅是通信通道，而且是智能電網(wǎng)的一部分，需要與智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)配合進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃，電力通信系統(tǒng)需要開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通用的通信標(biāo)準(zhǔn)。

（2）充分考慮未來資源及數(shù)據(jù)量的增加隨著接入站點(diǎn)的增加，以及快速增加的采集數(shù)據(jù)量的不斷匯聚，對傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬和網(wǎng)絡(luò)傳輸可靠性都會提出更高的要求。因此，通信平臺在建設(shè)初期，就應(yīng)充分考慮到這個(gè)因素，為未來的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展和維護(hù)更新做好冗余配置。

（3）數(shù)據(jù)通信要具有開放性當(dāng)前電力系統(tǒng)不同的企業(yè)、部門之間信息共享受到限制、不同應(yīng)用軟件無法相互兼容，然而智能電網(wǎng)要求其通信系統(tǒng)必須是開放式的，不同企業(yè)、部門之間的數(shù)據(jù)可以完全實(shí)現(xiàn)共享。

（4）數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)與智能設(shè)備要高度集成智能電網(wǎng)中的信息網(wǎng)絡(luò)能夠與各種物理設(shè)備，如智能儀表系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等集成為一體化的通信系統(tǒng)。

4.結(jié)論

目前，電力信息通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的研究與應(yīng)用正處在發(fā)展階段?；诿總€(gè)國家的國情政策、能源類型、電網(wǎng)實(shí)際狀況以及用戶需求的不同，各國對電力信息通信技術(shù)的認(rèn)識和重點(diǎn)研究方向也有差別。但不變的共識是，信息通信技術(shù)必然是智能電網(wǎng)長期發(fā)展的基礎(chǔ)，是智能電網(wǎng)發(fā)展的必備技術(shù)。如何制定符合我國能源特點(diǎn)需要的電力通信網(wǎng)發(fā)展建設(shè)規(guī)劃，并確定詳實(shí)的建設(shè)步驟和具體的技術(shù)創(chuàng)新突破點(diǎn)，才是建設(shè)智能電網(wǎng)的真正意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳樹勇，宋書芳，李蘭欣，等.替能電網(wǎng)技術(shù)綜述町電網(wǎng)技術(shù)，2009，巧腳：1-7.

[2] 肖世杰.構(gòu)建中國智能電網(wǎng)技術(shù)思考町.電力系統(tǒng)自動，2009，33（9）：1-4.

[3] 李興源，魏巍，王渝紅，等.堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展技術(shù)的研究[J].電力系統(tǒng)保與控制，2009（17）：1-7.

[4] 賈承化智能電網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究綜述町機(jī)電信息，2012（30）：106-107.

[5] 李文偉，陳寶仁，吳謙，等.TD-LTE電力無線寬帶專網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用研究[J].電力系統(tǒng)通信，2012，33（11）：82-86.