通信技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)智能化發(fā)展的研究

田振軍　席亞舉　宋寬寬

摘要：：改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)社會(huì)在各方面取得了高速發(fā)展。國(guó)民對(duì)生產(chǎn)生活的需求也發(fā)生了快速變化，追求更加便捷、智能化、數(shù)據(jù)化、高質(zhì)量的社會(huì)生產(chǎn)服務(wù)環(huán)境。本文將從通信技術(shù)的發(fā)展來(lái)探究電力系統(tǒng)的智能化。

關(guān)鍵詞：智能化；電力；發(fā)展；因素；通信

1 電力系統(tǒng)智能化發(fā)展的社會(huì)需求

智能電力系統(tǒng)包含電源端、輸電端、配電端、用戶端的智能化、數(shù)據(jù)化和網(wǎng)絡(luò)化。它是在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，由智能化的電力終端元件、通訊單元、互聯(lián)網(wǎng)單元構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)具有不同權(quán)限的人在世界的任何地方，對(duì)用電情況進(jìn)行監(jiān)控以及電力能源的合理調(diào)配，保證從供電端到終端用戶這個(gè)過(guò)程中所有監(jiān)控節(jié)點(diǎn)之間的信息和電能的雙向流動(dòng)。

2 通信技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)智能化發(fā)展的影響

當(dāng)前國(guó)內(nèi)配電終端設(shè)備取得了很大的進(jìn)步，能夠?qū)崟r(shí)采集電壓、電流、電度、頻率、諧波、頻率、開(kāi)關(guān)量、故障錄波等電力系統(tǒng)參數(shù)，并能夠支持多種通訊方式，滿足多種組網(wǎng)方式。比如，紅外通信接口、GPRS通信接口、WIFI通訊接口、RS232串口通信接口、RS485通信接口、以太網(wǎng)通信接口、電力線載波通信接口、CAN通信接口。

通信技術(shù)的發(fā)展及分析：電力系統(tǒng)的智能化關(guān)鍵一環(huán)是通信技術(shù)。通信技術(shù)的發(fā)展將制約電力系統(tǒng)的智能化。下面列舉一下目前較為成熟的通信接口技術(shù)。

2.1 RS485通信接口

RS485，工業(yè)上通常采用兩線制組成半雙工網(wǎng)絡(luò)，最高傳輸速率10Mbps，最長(zhǎng)通訊距離2公里以內(nèi)，考慮電力現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境以及通訊可靠性，本文推薦使用距離不超過(guò)300米。因此這種通信接口在電力系統(tǒng)中只能用于站內(nèi)組網(wǎng)。事實(shí)上這種通信接口是目前電力系統(tǒng)終端設(shè)備站內(nèi)組網(wǎng)使用最為普遍的通信物理接口。

2.2 以太網(wǎng)通信接口

以太網(wǎng)目前電力行業(yè)內(nèi)上使用最成熟 的是快速以太網(wǎng)（100Mbit/s）。設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)之間的連線不超過(guò)100米。當(dāng)然若實(shí)現(xiàn)站內(nèi)與供電局之間的長(zhǎng)距離通信目前一般鋪設(shè)專用光纖或者電力專用電纜。這種通信接口連接到站內(nèi)交換機(jī)上進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)站內(nèi)組網(wǎng)以及遠(yuǎn)距離通信，目前以太網(wǎng)的通信速率可達(dá)到10Gbits，但是我們的終端設(shè)備核心處理器大多是1GB以內(nèi)單片機(jī)，也就是說(shuō)以太網(wǎng)速度完全滿足終端設(shè)備的通訊需求。

2.3 GRPS通信接口

GPRS通信依賴于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的信號(hào)基站，目前4G速度可以100M以上。這種通信方式主要用于長(zhǎng)距離通信?？蓪?shí)現(xiàn)世界任何地方對(duì)終端設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)控。

2.4 電力線載波通信技術(shù)

電力線載波通訊是利用現(xiàn)有電力線，通過(guò)載波方式將模擬信號(hào)或者數(shù)字信號(hào)進(jìn)行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。由于配變變壓器對(duì)電力載波信號(hào)具有阻隔作用，因此電力線載波信號(hào)只能在一個(gè)配變變壓器臺(tái)區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行使用。在電力線空載時(shí)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信號(hào)可傳輸幾公里，但當(dāng)電力線上負(fù)荷很重時(shí)只能傳輸幾十米。所以本文認(rèn)為在電力系統(tǒng)中不推薦使用電力線載波，當(dāng)然電力線載波可應(yīng)用于智能家居或者站內(nèi)短距離組網(wǎng)通信。

2.5 WIFI通信接口

WIFI無(wú)線通信接口通信速率最高可達(dá)11Mbps，通信距離受WIFI發(fā)射接收設(shè)備功率以及使用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響，由于站內(nèi)設(shè)備一般為鋼鐵結(jié)構(gòu)，因此WIFI無(wú)線在站內(nèi)組網(wǎng)使用會(huì)受到限制，但是在終端用戶使用將非常方便，比如用戶可以在WIFI環(huán)境下通過(guò)計(jì)算機(jī)或者手機(jī)組態(tài)監(jiān)控用電使用情況，并控制相關(guān)電力設(shè)備動(dòng)作。

2.6 Can通信接口

Can通信接口與RS485通信接口類似，但速度比RS485通信接口要高，可達(dá)到1Mbps，通信距離可達(dá)10Km，并且支持全雙工通信。目前can總線大多應(yīng)用于汽車電子中，但在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用還不是那么廣泛。相信不久的將來(lái)can總線會(huì)越來(lái)越多地應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。

2.7 其他通信接口

限于篇幅的原因，簡(jiǎn)單介紹一下紅外通信、藍(lán)牙通信以及RS232串口通信接口。紅外通信在電力系統(tǒng)中，目前應(yīng)用主要是手持設(shè)備與終端設(shè)備的通信，這種通信方式通信距離較短，不能應(yīng)用于站內(nèi)組網(wǎng)。RS232串口通信接口通信距離也在幾十米之內(nèi)，主要應(yīng)用于對(duì)設(shè)備的維護(hù)，不能應(yīng)用于站內(nèi)組網(wǎng)。藍(lán)牙通信在電力系統(tǒng)中應(yīng)用較少，它與WIFI通信一樣，是短距離無(wú)線通信。

3 電力系統(tǒng)智能化可行性研究

通信媒介的多樣化，以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化在硬件技術(shù)上已經(jīng)完全沒(méi)有問(wèn)題。在輸配電終端我們可以通過(guò)以上介紹的通信物理接口組成站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)光纖或者通信電纜將信息分享到通用網(wǎng)絡(luò)上，我們就可以通過(guò)電腦或者手機(jī)在任何地方實(shí)現(xiàn)對(duì)用電情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，會(huì)將使我們可以聯(lián)網(wǎng)式的控電，供電部門可以根據(jù)用電使用情況通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)合理地調(diào)配用電。終端用戶也可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)自己的用電情況。

未來(lái)智能化電力系統(tǒng)，將成為世界前沿技術(shù)，所有的電力配電元件，包括家用電器都會(huì)囊括在這個(gè)系統(tǒng)中。供電部門包括客戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)能夠隨時(shí)隨地對(duì)用電情況進(jìn)行檢測(cè)和控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳洪元.中國(guó)新通信，2015.

[2]周雅.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015.

[3]溫河，孫文彥.城市建設(shè)理論研究：電子版，2015.