“多网融合”技术架构下的智能电网

张海亮，岳在春

（中国电力科学研究院 北京100192）

1 引言

“多网融合”技术指的是电信网、广播电视网、有线电视网、局域网、电力信息网、卫星网、固定电话网、移动网、物联网等统一在同一物理媒体上进行传输。

智能电网是用于产生和提供电力的体系概念。智能电网具体来说就是电力网具有较高的“智商”，是用来提供和处理各种智能新业务的电力网。由于电力网具有较高的“智商”，所以未来的智能电网是具有高度可靠、高度安全、高度稳定坚强的电力网。总之，智能电网将现有电网所强调的安全、可靠、稳定带到一个全新的高度，进一步体现了电网对环境、经济乃至整个社会的积极贡献。

国网公司中国电科院进行的智能电网光纤复合低压电缆试验网充分利用电力线路加光纤的资源优势，实现智能电网的“多网融合”，电力网络是覆盖范围最广的网络，拥有四通八达的电缆管道和架空线、遍布四面八方的电力杆塔设施、延伸到千家万户的城乡配电网。电力通信网是为保证电力系统安全稳定运行而自主建设的专用通信网络。我国电力通信网具有与“多网”基本相同的网络技术经济特征，更重要的是电力通信网具有专用性和统一性，自上而下纵向贯通，几乎不受区域割据的影响，具有体制和机制优势。随着坚强智能电网的建设，通信与信息技术将广泛和深入地融入电力系统的运行和生产的各个环节，实现电力信息交互（电量、价格、供需、交易等信息传输）、电网与用户的互动和集中控制电器设备。坚强智能电网将不再是传统的能量传输网络，有望成为一个巨大的新型信息网络。在推进“多网融合”的过程中，充分利用和发挥电力通信网的已有基础条件，既有利于坚强智能电网的发展，又可以避免重新布线和基础设施的重复投资，促进资源共享、提高资源利用效率，符合国务院有关“充分利用现有信息基础设施，积极推进网络统筹规划和共建共享”的精神。此外，电网企业承担了电力普遍服务和“户户通电”工程等社会责任，电力通信专网在扩大多网融合在农村地区覆盖范围等方面具有得天独厚的优势。推进多网融合，电网不应被忽视。

“多网融合”技术架构下的智能电网是在创建开放的系统和建立共享信息模式的基础上，整合电力系统中的业务数据，优化电网的运行和管理。

智能电网光纤随电力线路进行架设是智能小区光纤入户的最优方式。国网公司推进的“多网融合”,则必然要求智能电网电力光纤线路延伸到用户,不但“多网融合”可减少重复建设，而且节约社会资源。“多网融合”技术架构下的智能电网是当代信息通信技术革命和先进技术手段大规模推动的工业革命。谁能占领先机，推动新技术革命，谁就会产生直接的综合效果。“多网融合”技术以期把非常传统的电力行业带入现代网络时代，带入智能时代。

2 “多网融合”的意义

智能电网的“多网融合”需要新思想，一切旧观念都要转变。“多网融合”要求网络线路建设运行管理与传输内容接入完全分离，提高管理的专业性和有效性，网络线路建设运行由专业公司管理。网络线路与传输内容是高速公路与汽车的关系，采用分管是技术发展的趋势，也是更好地体现现代管理的趋势。“多网融合”已成为众人瞩目的焦点，形成统一网络实现了互连互通，在业务上形成相互交叉、相互渗透、无缝覆盖的新格局，使宝贵的网络资源实现最大限度的共享，百姓也会享受“多网融合”带来的实惠。智能电网的“多网融合”技术改革开创了电信、电网、电视网等整合的力度，为中国的电力产业、电信产业、通信产业、电视媒体等改革提供了机遇。

实现“多网融合”技术的智能电网已经具备数字化技术、光纤技术、IP技术和贮存技术。智能电网数字化技术能充分利用互联网的信息处理能力，智能电网光纤技术能解决不断增长的带宽需求，智能电网IP技术能充分利用互联网的技术成果，智能电网储存技术能解决大量的数据变换需要。“多网融合”技术下的智能电网依托的是4大技术的迅速发展。“多网融合”的形势决定了社会的需求，“多网融合”的实现促进了消费需求。“多网融合”技术也将彻底解决智能电网配电及用户信息的通信难题，也给智能电网的建设提供了技术基础，中国电力科学研究院围绕坚强智能电网建设的总目标，利用自身在电力领域的专业优势，正加快推进智能电网等关键技术研究、标准制定、设备研制和试点建设的工作。

当前，我国的设备制造和系统运营相对各自发展，电信网、广播电视网、有线电视网、局域网、电力信息网、卫星网、固定电话网、移动网、物联网的融合存在不同的技术方向，需要巨大的物质投入和人力来支撑网络的服务。因此，“多网融合”技术架构下的智能电网局域网建设、运行服务并没有显著降低局域网建设的成本。所以需要局域网技术、智能设备、电力新业务、运营维护探索未来“多网融合”新技术架构。“多网融合”的先进技术水平，决定了智能电网的成败。运用“多网融合”技术，使智能电网的建设适合新的发展形势，也是当前智能电网科技研究的主要方向。

智能电网安全可靠的运行需要“多网融合”技术的支撑。智能电网的互动操作也需要多网融合技术的支撑。只有融合才能充分体现智能电网的高度先进性、高度可靠性，才能发挥最大的经济效益。

“多网融合”技术架构下的智能电网一定会给现代信息通信产业，电力新技术产业、运行管理产业带来全新的发展。全面实现“多网融合”技术的智能电网，应用融合系统业务，基本形成电力新业务网络格局，基本建立适应“多网融合”技术的智能电网体制机制和职责清晰、协调顺畅、决策科学、管理高效的新型监管体系。“多网融合”技术的智能电网是智能化管理及控制的核心，是提高智能电网的可靠性、安全性、提高效率的保证。

3 “多网融合”统一的标准

在智能电网统一的建设中，创新能力直接决定着电力产业的可持续发展能力和核心竞争力。随着多网融合技术的发展，我国智能电网多网融合技术标准也在制定，因为标准的水平不高，一直沿用电力行业标准，落后于世界先进水平，智能电网标准拥有的核心知识产权很少，倍感受制于人的困境，电力行业标准也没有特殊要求，很多企业都可以无偿地使用，今后国网公司可能改变方式，电力行业有自己的加密算法以及标准，制造企业以及IC企业必须生产符合智能电网标准的产品。可以预测，我国的生产企业会更多地要求参与智能电网标准的制定和研发，标准战会随着智能电网的建设而愈演愈烈。

“多网融合”技术的智能电网标准还没有编写，所以制造企业所生产的产品都没有标准的性质，故而标准成为“多网融合”技术一个非常关键的问题。我们注意到标准在高科技市场的竞争中，其地位显得日益重要和突出，激烈的市场竞争随处可见到标准战的影子。智能电网标准能够指导企业产品的生产和推广,甚至对智能电网产生重大的影响。

“多网融合”技术在智能电网统一的建设前提下进行标准的制定，智能电网的运行是全方位的协调、监控、优化，需要现有各个电网专业部门进行信息流融合贯通。在“多网融合”技术的架构下，标准在智能电网占据关键的地位，标准为网络系统的长期稳定运行打下了技术基础。“多网融合”技术架构下的智能电网需要标准化的运作。

“多网融合”技术是基于IP协议的电力业务网与信息网的“接入融合”，是智能电网专业部门信息间的“业务融合”。智能电网的电力业务网必须有统一的标准进行电网调度、电力营销、配电网、变电站继电保护以及办公自动化、视频监控和视频会议、IP电话和其他数据传输等多种业务融合。智能电网的电力业务网必须全面开放接入融合，使用设备符合智能电网标准允许入网。标准允许从任意的供货商那里购买各种设备，正是接入融合的标准为制造商和电力企业的利益创造了巨大的自由和创新空间。电信网有统一的标准，IP电话和普通电话设备使用者任选。电力系统也要有统一的标准进行电网调度即网络调度电话，形成利用智能电网调度通信网络电话的网络调度电话体系标准。广播电视网有统一的标准CATV与数字电视和高清晰电视完全兼容。电力系统也要有统一的标准进行视频会议，形成电力行业IPTV视频监控体系标准。基于IP协议是实现接入融合的基础，而要实现业务融合标准发挥最大限度的作用。

加快智能电网建设，充分利用“多网融合”的有利条件，加快建立适应“多网融合”技术的智能电网的标准体系。

4 “多网融合”统一的规划

国网公司智能电网建设将是举国而动、需长远规划的洪大工程，涉及发电、输配电上下游，还横跨家电、IT等产业。国家电网公司初步规划制定智能电网所需要的各种关键技术、关键设备标准体系时，应该充分发挥集体智慧，引导相关行业的参与者、甚至高校等科研机构的专家充分参与。鉴于目前国家电网公司的情况，“多网融合”也会遇到现实困难。特别是各个部门业务的不同以及当前电力系统生产部门数据信息与调度数据资源融合程度不够等因素。在某种意义上，光纤复合低压电缆网络运行、业务管理作为切入点可作为国家电网公司新“业务融合”策略的新起点。

国网公司制定的智能电网技术标准规划即将提出“多网融合”技术标准。“多网融合”技术标准规划在智能电网统一建设的前提下进行规划的编制，“多网融合”技术的网络线路建设遵循“光路共享、电路分层、业务互相支持”的技术原则，即光路层统一规划，资源共享；电路层相对独立；业务层相互补充和备用。要着眼长远、统筹规划，确定合理、先进、“多网融合”的技术路线，促进电力网络建设、业务应用、产业发展、监督管理等各项工作协调发展，探索建立符合国网公司的“多网融合”的模式。

随着电力网络的建设，进一步建设和完善先进光纤网络，调整和优化网络结构，发挥电力网络整体优势，提高网络可靠性和运行效率。电力网络对外开放的同时，加强网络安全隔离技术，保证电力系统的安全、稳定运行。

电力系统“多网融合”规划交换网络的资源，形成利用网络电话的体系及IPTV视频监控体系。开展“多网融合”技术架构下的智能电网共性技术、关键技术、基础技术和关键软硬件的研发。智能电网电力网络管理系统的建设应统一规划，统一实现综合网管系统。

5 “多网融合”统一的建设

目前，国家电网公司已基本具备进一步开展“多网融合”的技术条件、电力业务网基础和运营管理经验，加快推进“多网融合”已进入智能电网的关键时期。要着眼长远、统筹规划，确定合理、先进、“多网融合”技术路线，促进电力网络建设、业务应用、产业发展、监督管理等各项工作协调发展，探索建立符合我国国情的“多网融合”模式。

基于“多网融合”技术架构下的智能电网系统建设，需要注意以下几点。

①智能电网建设应以光纤宽带网为主干网，以电力PLC为辅助网络，结合电信网、广播电视网、有线电视网、局域网、电力信息网的技术标准及要求进行融合设计。设计智能电网新小区采用多芯光纤复合低压电缆相对普通光纤线缆工程造价比较高，每公里达5～6万元，普通光纤线缆每芯在200元左右，对于老小区采用多芯光纤复合低压电缆可能无法施工，改造相对比较困难，建议采用普通光纤线缆。

②智能电网智能化小区宽带网络由电力系统运营商采用多芯光纤复合低压电缆建设，融合其他网络。智能化小区建设，虽然从建设的角度来看，任何运行商和电信广电运营商都可以建设光纤宽带网络，但是电力系统运营商不但可以建还可以长期参与运行和管理，这是在建设中最需要的。

③国网公司智能电网“多网融合”的技术电力业务网有电力系统加密算法与隔离技术，国家电网公司智能电网调度数据网络，实现不同安全等级应用系统的有效隔离。

④国网公司智能电网小区离不开电力系统运营商的运维管理。电力系统运营商介入到智能小区建设中来，可以获得电网增值业务。

6 “多网融合”技术在智能电网电力配网的应用

“多网融合”技术的智能电网电力配网是未来最大的亮点。由于国网公司已投资建设的配网信息化系统不少是试验性工程，系统的稳定性、可靠性、实用性有待考验。中低压配电网作为输配电系统的最后一个环节，其实现自动化的程度与供电的质量和可靠性密切相关。但是配网信息化通信一直是十分头痛的问题。配电变压器是将电能直接分配给低压用户的电力设备，其运行数据是整个配电网基础数据的重要组成部分。因此，对其运行参数与状态进行实时监测是非常有必要的。而且电能计量是现代电力营销系统中的一个重要环节，而传统的电量结算是依靠人工定期到现场抄取数据，在实时性、准确性和应用性等方面都存在诸多不足之处。利用现代通信技术和数字技术以及电能量测量技术结合在一起，便能够及时、准确、全面地反映电量使用和销售情况。电力EPON设备作为主要接入手段，成为传输电力业务网实时数据的配电变压器监测系统。

使用电力EPON通信技术，采用OFTTH方式，基于以太网方式的无源光网络局端设备，安装在10 kV配电变压器附近，提供网络集中和接入，能完成带宽分配和控制各用户端的连接，并支持实时监控、管理及维护的功能。

采用基于“多网融合”技术的电力EPON设备可以高速传输，实时在线，投资较小，数据传输量较大，各种电能数据和失压、失流、接线错误、电压越限、超负荷报警等多种事件可以主动上报。鉴于电力EPON设备技术在可靠性、安全性及经济性等多方面的优势，将电力EPON技术用在电力系统设备的通信中可以提供准确可靠的电能量数据，实现10 kV电路电量平衡分析，有效降低线损，同时监测配网的负荷和电能计量的使用状态，防止窃电行为的发生。

目前，电力系统配网自动化及配变监测的发展，将电力EPON技术在城市供电网中的应用还处于实验阶段，只是在少数城市进行了局部试点。建立基于多网融合技术的电力EPON设备通信系统，是配电网通信网络的首选，使之成为配电网自动化及大中规模用户用电管理系统的主要设备。

随着Internet的发展及电力EPON网络的进一步改造，系统通信的完善会随之提高，而系统的后期升级、维护成本低，通信费用低，能节省运营成本。因此，此方案的应用前景将非常广阔。

“多网融合”技术凭借电力网的用户资源优势和先进的电力信息通信网络，具有开放架构的智能电网，具备为供水、供气、供热系统提供通信通道及信息化服务的能力，为智能水表、智能气表、智能热力表的自动抄收、管线的在线监测、智能调度以及与用户的双向互动，提供经济、可靠、方便的技术支持。随着智能电网配用电侧通信系统的突破和发展，信息通信平台对于社会和用户的多元化服务需求的支撑及保障作用，将会得到更充分发挥。

7 结束语

伴随物联网的发展，“多网融合”技术将创造巨大发展空间。“多网融合”技术不是简单的业务融合，而是需要探讨研究“多网融合”技术体系，技术路线，高可管可控的大容量光接入网节点设备、融合业务运行维护和管理与控制系统等关键技术。通过电力线通信技术和低压电力特种光电复合缆技术实现电力、电信、电视、互联网等多网融合外，构建一个柔性可重构的、实现“多网融合”的、电力试验示范网络，引领和支撑电力业务网络、电力数据网络和互联网络向新一代高可信网络方向演进，作为国网公司通信网络技术主流发展方向，并形成相应的技术体制和系列技术标准规范。充分利用电力线及电力通信资源，电力企业参与“多网融合”的方方面面，降低互联网的建设成本。采用“多网融合”技术的智能电网建设符合时代技术潮流。