通信信息技术在智能电网建设中的应用

文/赵忠

经济和社会的快速发展，带来的就是能源资源被大面积消耗，环境被严重破坏和污染，这成为新时期社会发展面临的显著问题。因着节能环保的需求，电力行业正在不断开发新能源及其利用模式，而考虑到用户对电力的需求越来越高，带来的用电负荷也越来越大，因此建设智能电网成为电力行业的发展重点。目前来看，我国智能电网建设已取得一定成绩，本次就对智能电网运行和对通信信息技术的应用进行探究。

1 智能电网运行的实际特征

智能电网的建设以通信技术和信息技术为支撑，借助先进的技术手段、智能化的设备、高效的管理模式等，建立高效的决策支持系统，实现电网系统的集成建设，以保证智能电网的安全稳定运行。在运行时，智能电网具有多个特征：

（1）自愈性，在电网突然遭受雷击、地震、火灾或停电时，系统可以通过实时的监督，对电网进行管理，迅速诊断出故障原因，并定位故障位置，进行隔离和维修。

（2）安全性，智能电网的安全范围比较大，包括供电安全，变电站、用户、设备之间的信息数据安全等。

（3）兼容集成并存，智能电网的兼容性和集成性都很好，可以兼容所有数据形式和不同生产标准的设备，还可以准确控制用户的不同用电需求。

2 通信信息技术在智能电网建设中的应用

2.1 PON技术

PON指的是无源光纤网络，一直以来，业界都认为PON技术是接入网的发展方向，该技术提供的宽带可以充分满足现在和未来多样化宽带业务的需要，足以解决宽带接入问题；该技术的设备成本和运维管理开销相比其他网络技术要低，经济性高。而且目前PON技术是实现FTTB/FTTH的主要技术。

PON是一种采用点到多点（P2MP）结构的单纤双向光接入网络。PON系统由局端的光线路终端（OLT）、光分配网络（ODN）和用户侧的光网络单元（ONU）组成，为单纤双向系统。在下行方向（OLT到ONU），OLT发送的信号通过ODN到达各个ONU。在上行方向（ONU到OLT），ONU发送的信号只会到达OLT，而不会到达其他ONU。为了避免数据冲突并提高网络效率，上行方向采用TDMA多址接入方式，并对各ONU的数据发送进行管理。ODN在OLT和ONU间提供光通道。

目前来说，PON包括APON、EPON、GPON等技术，可实现多种通信功能。比如EPON是一个全业务提供平台，能支持数据业务，也能支持语音和视频等实时性业务，而且因为EPON传输IP数据分组无需协议转换，效率高，非常适合用于数据业务。但EPON在传输传统TDM业务上的能力广受质疑。

2.2 WiMAX技术

WiMAX是全球互通微波访问，一般WiMAX技术指的是无线宽带城市局域网接入技术。WiMAX技术的网络系统包括核心网和接入网，前者又包括路由器、3A代理服务器、网关设备和用户数据等部分，负责实现用户的身份认证、漫游服务和管理、提供网络接口等；后者主要负责借助基站和用户站保证用户无线接入。

WiMAX技术的形成，囊括了OFDM、MIMO等多种技术在内的技术，大大提升了网络通信输送宽带的抗干扰性能，可以实现固定和移动用户的无线接入。WiMAX可以实现更远距离的传输，提供更高速的宽带接入、多媒体通信服务、最后一公里网络接入服务。许多企业慎重研究了WiMAX技术作为最后一英里高速连接服务的可能，还有WiMAX作为增加带宽以满足多样化的数据密集性应用的方法，由于竞争会使价格降低，这项应用可降低家庭或企业用户的费用。但也存在不支持用户在移动过程中无缝切换或需求速度很高的劣势。目前来说，该技术相对成熟，但适用的电力频点不足，而且WiMAX技术也存在其他竞争技术，比如说3G、4G、5G移动通信系统，还有网上导向之系统等技术。

2.3 PLC技术

PLC指的是可编程逻辑控制器，过去多用于工业方面。PLC技术可以在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械操作或实际生产过程。PLC技术的用户程序编制形象、直观、方便易学，对于操作人员要求较低，并不要求有专业知识基础，而且该技术运行时的调试与查错也都很方便。所以近年来PLC技术被广泛应用在机械制造、冶金、化工、交通、电子、纺织、印刷、食品、建筑等多个领域。

在智能电网上的应用来说，PLC技术属于比较特殊的电力系统通信方式，主要是利用电力电缆作为传输媒介，利用载波方式传输数据信息。PLC技术主要应用在35kV以上电压等级的输电系统中，可负责调控电话、远动和线路继电保护信息。就目前来说，该技术主要应用在配电网的自动化网络及远方自动抄表系统中的信息通道方面。相比其他技术，该技术实现方式比较复杂，因此很存在容易受到信道噪音干扰、时频变化困难、难以保证信息传输带宽和可靠性等问题。

3 PON、WiMAX和PLC通信技术组网的经济成本比较

PON技术的带宽速率在1250-2500Mbps之间，传输距离在20km以内；WiMAX技术的带宽速率在70Mbps，传输距离在1-3km以内PLC技术的带宽速率在200Mbps，传输距离在0.5km左右。从这方面来看，PON技术的优势较大，适用于远距离传输，而PLC只适用于短距离传输。但分析三种技术的性价比，发现PON技术在建设成本、可靠性、安全性、实时性方面都有较大优势，基本不受限制；WiMAX技术的技术水平较高，成本也较高，同样的安全性和可靠性都较高，但容易受气候和地形因素的限制，信号容易被干扰；PLC技术的建设成本相对较低，对比与PON技术和WiMAX技术，可靠性、安全性和实时性稍逊一筹，但应用该技术的产品开发程度不足，而且会受到电网荷载和结构因素的限制。综合各方面因素来看，PON技术具有比较明显的传输性能优势，但成本优势较低；WiMAX技术和PLC技术相对来说在建设成本、投资使用和施工难易程度上面的性价比更高，优势显著。

4 结语

智能电网的技术核心就是通信信息技术，常用的包括PON、WiMAX和PLC三类技术，通过对这三类技术的分析，发现智能电网结构主要以PON光纤为主要架构，辅助以PLC技术，而对带宽需求不高或不足的地区可以使用CDMA或者GPRS技术作为补充，形成完善的智能电网通信网络。