通信信息技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

文/趙忠

經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，帶來(lái)的就是能源資源被大面積消耗，環(huán)境被嚴(yán)重破壞和污染，這成為新時(shí)期社會(huì)發(fā)展面臨的顯著問(wèn)題。因著節(jié)能環(huán)保的需求，電力行業(yè)正在不斷開發(fā)新能源及其利用模式，而考慮到用戶對(duì)電力的需求越來(lái)越高，帶來(lái)的用電負(fù)荷也越來(lái)越大，因此建設(shè)智能電網(wǎng)成為電力行業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)。目前來(lái)看，我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)已取得一定成績(jī)，本次就對(duì)智能電網(wǎng)運(yùn)行和對(duì)通信信息技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探究。

1 智能電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際特征

智能電網(wǎng)的建設(shè)以通信技術(shù)和信息技術(shù)為支撐，借助先進(jìn)的技術(shù)手段、智能化的設(shè)備、高效的管理模式等，建立高效的決策支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的集成建設(shè)，以保證智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在運(yùn)行時(shí)，智能電網(wǎng)具有多個(gè)特征：

（1）自愈性，在電網(wǎng)突然遭受雷擊、地震、火災(zāi)或停電時(shí)，系統(tǒng)可以通過(guò)實(shí)時(shí)的監(jiān)督，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行管理，迅速診斷出故障原因，并定位故障位置，進(jìn)行隔離和維修。

（2）安全性，智能電網(wǎng)的安全范圍比較大，包括供電安全，變電站、用戶、設(shè)備之間的信息數(shù)據(jù)安全等。

（3）兼容集成并存，智能電網(wǎng)的兼容性和集成性都很好，可以兼容所有數(shù)據(jù)形式和不同生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，還可以準(zhǔn)確控制用戶的不同用電需求。

2 通信信息技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

2.1 PON技術(shù)

PON指的是無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)，一直以來(lái)，業(yè)界都認(rèn)為PON技術(shù)是接入網(wǎng)的發(fā)展方向，該技術(shù)提供的寬帶可以充分滿足現(xiàn)在和未來(lái)多樣化寬帶業(yè)務(wù)的需要，足以解決寬帶接入問(wèn)題；該技術(shù)的設(shè)備成本和運(yùn)維管理開銷相比其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要低，經(jīng)濟(jì)性高。而且目前PON技術(shù)是實(shí)現(xiàn)FTTB/FTTH的主要技術(shù)。

PON是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）結(jié)構(gòu)的單纖雙向光接入網(wǎng)絡(luò)。PON系統(tǒng)由局端的光線路終端（OLT）、光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）和用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）組成，為單纖雙向系統(tǒng)。在下行方向（OLT到ONU），OLT發(fā)送的信號(hào)通過(guò)ODN到達(dá)各個(gè)ONU。在上行方向（ONU到OLT），ONU發(fā)送的信號(hào)只會(huì)到達(dá)OLT，而不會(huì)到達(dá)其他ONU。為了避免數(shù)據(jù)沖突并提高網(wǎng)絡(luò)效率，上行方向采用TDMA多址接入方式，并對(duì)各ONU的數(shù)據(jù)發(fā)送進(jìn)行管理。ODN在OLT和ONU間提供光通道。

目前來(lái)說(shuō)，PON包括APON、EPON、GPON等技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)多種通信功能。比如EPON是一個(gè)全業(yè)務(wù)提供平臺(tái)，能支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)，也能支持語(yǔ)音和視頻等實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)，而且因?yàn)镋PON傳輸IP數(shù)據(jù)分組無(wú)需協(xié)議轉(zhuǎn)換，效率高，非常適合用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。但EPON在傳輸傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)上的能力廣受質(zhì)疑。

2.2 WiMAX技術(shù)

WiMAX是全球互通微波訪問(wèn)，一般WiMAX技術(shù)指的是無(wú)線寬帶城市局域網(wǎng)接入技術(shù)。WiMAX技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括核心網(wǎng)和接入網(wǎng)，前者又包括路由器、3A代理服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)設(shè)備和用戶數(shù)據(jù)等部分，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)用戶的身份認(rèn)證、漫游服務(wù)和管理、提供網(wǎng)絡(luò)接口等；后者主要負(fù)責(zé)借助基站和用戶站保證用戶無(wú)線接入。

WiMAX技術(shù)的形成，囊括了OFDM、MIMO等多種技術(shù)在內(nèi)的技術(shù)，大大提升了網(wǎng)絡(luò)通信輸送寬帶的抗干擾性能，可以實(shí)現(xiàn)固定和移動(dòng)用戶的無(wú)線接入。WiMAX可以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的傳輸，提供更高速的寬帶接入、多媒體通信服務(wù)、最后一公里網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。許多企業(yè)慎重研究了WiMAX技術(shù)作為最后一英里高速連接服務(wù)的可能，還有WiMAX作為增加帶寬以滿足多樣化的數(shù)據(jù)密集性應(yīng)用的方法，由于競(jìng)爭(zhēng)會(huì)使價(jià)格降低，這項(xiàng)應(yīng)用可降低家庭或企業(yè)用戶的費(fèi)用。但也存在不支持用戶在移動(dòng)過(guò)程中無(wú)縫切換或需求速度很高的劣勢(shì)。目前來(lái)說(shuō)，該技術(shù)相對(duì)成熟，但適用的電力頻點(diǎn)不足，而且WiMAX技術(shù)也存在其他競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)，比如說(shuō)3G、4G、5G移動(dòng)通信系統(tǒng)，還有網(wǎng)上導(dǎo)向之系統(tǒng)等技術(shù)。

2.3 PLC技術(shù)

PLC指的是可編程邏輯控制器，過(guò)去多用于工業(yè)方面。PLC技術(shù)可以在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械操作或?qū)嶋H生產(chǎn)過(guò)程。PLC技術(shù)的用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)，對(duì)于操作人員要求較低，并不要求有專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)，而且該技術(shù)運(yùn)行時(shí)的調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。所以近年來(lái)PLC技術(shù)被廣泛應(yīng)用在機(jī)械制造、冶金、化工、交通、電子、紡織、印刷、食品、建筑等多個(gè)領(lǐng)域。

在智能電網(wǎng)上的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，PLC技術(shù)屬于比較特殊的電力系統(tǒng)通信方式，主要是利用電力電纜作為傳輸媒介，利用載波方式傳輸數(shù)據(jù)信息。PLC技術(shù)主要應(yīng)用在35kV以上電壓等級(jí)的輸電系統(tǒng)中，可負(fù)責(zé)調(diào)控電話、遠(yuǎn)動(dòng)和線路繼電保護(hù)信息。就目前來(lái)說(shuō)，該技術(shù)主要應(yīng)用在配電網(wǎng)的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)及遠(yuǎn)方自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的信息通道方面。相比其他技術(shù)，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式比較復(fù)雜，因此很存在容易受到信道噪音干擾、時(shí)頻變化困難、難以保證信息傳輸帶寬和可靠性等問(wèn)題。

3 PON、WiMAX和PLC通信技術(shù)組網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)成本比較

PON技術(shù)的帶寬速率在1250-2500Mbps之間，傳輸距離在20km以內(nèi)；WiMAX技術(shù)的帶寬速率在70Mbps，傳輸距離在1-3km以內(nèi)PLC技術(shù)的帶寬速率在200Mbps，傳輸距離在0.5km左右。從這方面來(lái)看，PON技術(shù)的優(yōu)勢(shì)較大，適用于遠(yuǎn)距離傳輸，而PLC只適用于短距離傳輸。但分析三種技術(shù)的性價(jià)比，發(fā)現(xiàn)PON技術(shù)在建設(shè)成本、可靠性、安全性、實(shí)時(shí)性方面都有較大優(yōu)勢(shì)，基本不受限制；WiMAX技術(shù)的技術(shù)水平較高，成本也較高，同樣的安全性和可靠性都較高，但容易受氣候和地形因素的限制，信號(hào)容易被干擾；PLC技術(shù)的建設(shè)成本相對(duì)較低，對(duì)比與PON技術(shù)和WiMAX技術(shù)，可靠性、安全性和實(shí)時(shí)性稍遜一籌，但應(yīng)用該技術(shù)的產(chǎn)品開發(fā)程度不足，而且會(huì)受到電網(wǎng)荷載和結(jié)構(gòu)因素的限制。綜合各方面因素來(lái)看，PON技術(shù)具有比較明顯的傳輸性能優(yōu)勢(shì)，但成本優(yōu)勢(shì)較低；WiMAX技術(shù)和PLC技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)在建設(shè)成本、投資使用和施工難易程度上面的性價(jià)比更高，優(yōu)勢(shì)顯著。

4 結(jié)語(yǔ)

智能電網(wǎng)的技術(shù)核心就是通信信息技術(shù)，常用的包括PON、WiMAX和PLC三類技術(shù)，通過(guò)對(duì)這三類技術(shù)的分析，發(fā)現(xiàn)智能電網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要以PON光纖為主要架構(gòu)，輔助以PLC技術(shù)，而對(duì)帶寬需求不高或不足的地區(qū)可以使用CDMA或者GPRS技術(shù)作為補(bǔ)充，形成完善的智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)。