智能电网通信技术的应用和研究

冯靖壹

[摘  要]信息和通信技术是智能电网的技术核心，他们是实现智能电网的基础。现代化电网是国家能源战略的重要组成部分，而智能电网是当前现代化电网建设的重要方向之一。文章介绍了通信技术在智能电网中的应用情况，阐述了智能电网的特征，提出智能电网四个组成层次即：“电网设备层、通信网架层、数据存储管理层和数据应用层”。论述了通信技术对实现智能电网和维护电网安全等方面的的关键作用。

[关键词]通信技术;智能电网;信息网络;光纤通信

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）23-0347-01

引言

随着全球经济的快速发展，生产生活对电能的需求不断增多，电网规模逐步扩大，影响电力系统安全运行的因素和潜在风险也随之增多。因此智能电网受到了全世界的高度关注，在我们国家，国家电网公司提出以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的的构建目标，利用先进的通信、信息和控制技术，构建信息化、自动化、数字化、互动化为特征的国际领先、自主创新、中国特色的坚强智能化电网。力求在安全可靠、优质高效、绿色环保等方面开辟新的发展空间。

在智能电网的构建过程中信息和通信技术（ICT）是核心技术之一，是实现“智能”的基础，贯穿智能电网发电、线路、变电、配电、用户服务、调度六大应用环节的始终。 其智能性主要体现在“可观测、可控制、分布式智能、高级分析、自适应、自愈”等方面，各方面的实现都依赖 ICT 技术。

1.现有通信技术分析

1.1 组网对比

建立安全、高速、实时、双向、集成的电力通信传输系统是实现智能电网的基础。按照我国目前的电网公司相关导则要求，电力通信传输系统可采用多种通信方式相结合的原则组建，这其中包含：配电载波、光纤专网、无线公网和无线专网等。

工业以太网交换机应用最成熟，EPON和无线宽带专网的应用在兴起和试用阶段。载波容量小，其应用主要作为光纤方式，适用于电网结构调整不太频繁的区域。无妒么线宽带专网经多个试点工程验证，可靠性、带宽、延迟及安全性等指标均满足专网通道要求，鉴于施工及维护简单可适合下阶段的大规模应用于配电通信网接入网专网通道。目前在专网较难建设且安全性要求不髙的二遥和一遥点，可采用无线公网方式。但在无线专网覆盖的情况下，建议逐步转换成无线专网通信。

2.电力信息通信技术基本原理

2.1 通信基本理论

通信系统主要包括信息源、发送端、信道和接收端。通信系统的首尾段分别是信息源和受信者。送里可W宽泛的认为信息源和受信者既可W是人，也可W是其他设备（如：计算机、显示器、传真机等）。发送设备完成的主要任务是把信源的信息加工处理成适合该通信系统信道传输的模式，并经由信道发送。

2.2 电力系统通信技术

电力通信网常用的传输方式有光纤通信、电力线通信和无线通信等。各种通信方式并存，相互补充图1-2为电力信息通信主要传输方式示意图。

从以上基层理论可以看出只有建起实时、高速、双向等高性能的的信息通信系统，才能支撑起智能电网的构建。建立高性能的信息通信系统是实现智能电网的高效、互动、自动远控等多种特征的基础。智能电网实现"智能"的要求，就需要从电网的各个环节获取信息数据，从而根据这些采集到的信息数据进行远程控制和电力保护。信息迅信技术种类繁多，常见的信息通信传输技术有光纤通信、电力线通信（BPL）、无线通信等。

3.智能电网通信系统网络结构设计

3.1 通信系统网络结构设计

智能电网的通信网络应用于电力系统发、输、变、配、用等电力生产运行的各个环节，按适用范围可分为电力生产过程监控的通信网络（电力调度网）和面向智能电网用户服务的通信网络（配电网）两个部分。智能电网生产过程的监控通信网络架构，如图3-1所示。利用先进的通信技术，能够解决的主要问题有： 各级电力调度、电力设备在线实时监测、现场作业视频管理、户外设施防盗等，主要的电力通信方式有：电力线载波、无线扩频、微波通信、光纤通信、GPRS 移动通信、新一代3G/4G移动通信等。

3.2 智能电网先进通信技术

目前存在的各种通信技术大部分都能用于支撑智能电网。具体可以分为有线和无线通信术。有线通信可以是光纤通信、电力线通信PLC（包括工频通信、窄带和宽带电力载波通信）、电缆通信等。无线通信可以是无线扩频通信、无线个局域 WPAN（IEEE802.15）、无线局域网WLAN （IEEE 802.11）、无线城域网WMAN（IEEE802.16）、无线广域网WWAN（IEEE 802.20）、GPRS/CDMA通信、3G/4G通信、卫星通信、微波通信、短波/超短波通信、空间光通信等。

3.3 智能电网通信设计关键问题分析

为满足智能电网发展各阶段对电力信息通信网络的需求，需全面建设高速、宽带、自愈的坚强电力信息通信网络，支持多业务的灵活接入，即支持任何时间、任何地点、任何设备、任何业务、无所不在的信息通信接入方式，为电力智能化系统或设备提供“即插即用”的电力信息通信保障。建立先进的智能电网通信系统需要解决的几个关键问题：

（1）统一规划建设智能电网的通信系统不仅仅是通信通道，而且是智能电网的一部分，需要与智能电网业务配合进行统一的规划，电力通信系统需要开放的网络架构，通用的通信标准。

（2）充分考虑未来资源及数据量的增加随着接入站点的增加，以及快速增加的采集数据量的不断汇聚，对传输网络带宽和网络传输可靠性都会提出更高的要求。因此，通信平台在建设初期，就应充分考虑到这个因素，为未来的网络扩展和维护更新做好冗余配置。

（3）数据通信要具有开放性当前电力系统不同的企业、部门之间信息共享受到限制、不同应用软件无法相互兼容，然而智能电网要求其通信系统必须是开放式的，不同企业、部门之间的数据可以完全实现共享。

（4）数据通信网络与智能设备要高度集成智能电网中的信息网络能够与各种物理设备，如智能仪表系统、智能控制系统等集成为一体化的通信系统。

4.结论

目前，电力信息通信技术在智能电网中的研究与应用正处在发展阶段。基于每个国家的国情政策、能源类型、电网实际状况以及用户需求的不同，各国对电力信息通信技术的认识和重点研究方向也有差别。但不变的共识是，信息通信技术必然是智能电网长期发展的基础，是智能电网发展的必备技术。如何制定符合我国能源特点需要的电力通信网发展建设规划，并确定详实的建设步骤和具体的技术创新突破点，才是建设智能电网的真正意义。

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