智能电网发展背景下无线通信技术分析

李苹

摘 要：文章指出，智能电网依托现代通信技术的发展，实现了主要设施设备的自动化运行，提高了电网运行效率和安全性，但与此同时，电网传统存在的设备、人员责任风险问题等局部问题也上升到了系统性问题，无线通信设备故障或者信号干扰等问题容易导致电力系统的整体性故障，因此有必要对智能电网中的无线通信技术进行重点分析，探寻其提高系统安全性与扩展性的重点因素。

关键词：智能电网;无线通信;技术

0    引言

智能电网普及无线通信技术是现代信息化发展的必然趋势，当前智能电网主要技术也随着经济形势的变化与产业结构升级而发生着一系列的特征变化，而无线通信技术也在相应地进步与发展，完善一系列监控与自修复功能，以降低系统性的风险因干扰素。智能电网是本文分析内容的主体，无线通信技术是本文分析内容的应用，针对智能电网中无线通信技术的应用问题进行分析研究，发现与排除无线通信面临的一系列干扰因素，以推动电力系统产业结构的更新换代。

1    智能电网技术分析

1.1  智能电网的技术优势

1.1.1  节能增效

智能电网与传统电网相比，其一个主要特征就是应用电力电子转化器接入电网系统，通过逆变器与保护控制的自适应装置和标准化接口与分布式电源进行接轨，从而使得电力系统不再需要设计规划过多的分布式电源，提高了配电网络的独立性，增加了现有分布式电源的利用率，起到节约建设成本、电能增效利用的积极作用，使配电网络能够更高效地为用户提供电力[1]。

1.1.2  优化调度

智能电网的信息集中化优势能够为客户提供更加详细的电力调度信息，例如通过电压/频率控制和有功无功指数等监控指数研究，通过电压/频率（U/f）控制系统可以调节配电网络内局部区域的电源功率和频率，而调度依据则是系统通过对电网电力分配的运行判断，通过有功无功（PQ）指数而相应地选择电网功率配给的控制方式，有利于通过可视化的配电网络局部需求进行电源分配，保证电网的安全、稳定，并控制运营成本。

1.1.3  拓展性强

相比传统电网，智能电网的拓展性更大，为了实现连续性、全自动状态下运转，同时完成数据传输以及节点监控工作，对用户提供精确监控动态下的电价实时测量计费系统，可见智能电网既搭载互联网技术，又解决电网储能方式的问题，在电网功率负荷较高时优化电能提供方式，经济可靠、互动性强。

1.2  智能电网的应用问题

1.2.1  配电网的智能化问题

我国电网实现智能化是个循序渐进的过程，并不是在某一时期全部实现智能化、信息化，当前在供配电系统中，智能化主要在配电网系统中存在一些应用方面的问题，例如自动化程度不够全面，区域分布不平衡，对无线通信技术的影响因素的抵抗力还有待提高等。影响比较明显的就是系统故障往往造成局部或大面积停电问题，影响配电网的运营质量。

1.2.2  与新储能方向的适应性

当前我国电力系统中的区域供电仍以分布式电源为主，主要储能方式为分布式储能，由于无线通信设备的电源设备发展方向是太阳能，风力等特殊发电形式，属于间歇性的储能方式，传统的电化学储能、电磁储能等技术要朝机械储能、压缩空气储能等技术方向发展，而新技术、新设备的应用要与现有的电力系统及设备设置相互适应调整，需要整个电网系统提供相当的技术性支持。

2    无线通信技术分析

2.1.1  无线通信的技术优势

无线通信技术敷设灵活，维护成本低廉，经济性较高，无需架设光纤线路，相对效率比有线通信更具有优势，非常适宜电力专网架设工程，实现自动配电、信息服务、智能调度等供配电业务。利用无线通信技术更加有利于监控电力系统运行中的电能安全传输、设备运行状态和线路可靠性，体现了智能电网发展中的“通信”优势，有利于促进配用电业务从挂靠公网向建设专网方向发展，推进电力产业结构升级。

2.1.2  技术革新发展快

无线通信网絡基站的工作场所需要与配电设施的建设场所相互适应，也需要搭载移动充电、数据处理、GPS定位等基本信息化功能[2]。在无线通信技术发展过程中，以上情况因为技术、设备的革新进一步得以解决，使得无线通信网络的功能集成、区域普及等应用需求大大满足，已经基本能够适应各区域配电网络的工作要求。

2.2  无线通信技术的应用问题

2.2.1  恶劣的环境条件

根据上文，可见无线通信设备往往与配电网分布式电源处于同一工作环境中，这些环境往往受到外界环境的直接影响，例如高温、高寒、飞尘、雷暴、磁力异常等，影响设备质量及使用寿命，也容易影响通信效率。

2.2.2  变化的无线带宽

无线链路时刻处于动态变化之中，其带宽与接收端的信号强度关系密切，如果无线基站设备处于复杂、恶劣环境中，接收端信号受到电磁、噪声等严重影响因素的干扰，则会影响信号强度，影响无线通信质量。此外，在不同的时间条件下，信号强度也会发生变化，导致无线通信质量受到影响。

3    智能电网中的无线通信技术的限制因素

3.1  智能通信系统

智能电网必须搭载信息采集和数据分析功能，而这一功能主要通过无线通信技术来实现。信息采集和数据分析目前在智能电网中应用是两个不同的过程采集过程是通过基站上的传感器与终端计算机之间实现的，数据分析过程则是从第二从终端计算机上传到数据中心实现的，信息采集过程虽然实现了无线通信方式，但目前尚不具备在基站及终端实现信息处理功能，尚不能完全物联化，数据的安全性和稳定性也存在诸多限制因素。

3.2  网络安全系统

我国智能化电网发展过程中，已经初步实现了有线转无线，无线设备的应用降低了成本，提高了效率，但提高无线通信网的可靠性还面临着提高通信信息技术的安全性的问题[3]。无线通信设备对于信息存储和传输的安全要求极高，拓展性功能诸如电网计费、功率控制都需要采取网络安全措施以防范网络攻击，对无线通信防护机制的设计水平和管理水平提出了挑战。

3.3  高效能源系统

无线通信技术及设备（见图1）在智能电网的发展过程中，还面临着能量储备不足的问题。当前应用于终端基站的无线通信设备缺少高效而稳定的电源，只依靠风能和太阳能发电的方式，对数据分析、通信协议的能耗需求不足，影响了无线通信技术的物联化进程，电源不够充足也很难保证其自身的安全性和稳定性。

4    智能电网发展下无线通信技术的发展趋势

4.1  功能性的扩展延伸

智能电网的发展要求无线通信设备的功能性和可扩展性进一步提高，如智能电表、数据采集、自检设备及控制装置等，共同构成运行稳定的通信网络。信息通道的功能扩展是当前主要的关注问题，可以通过建设信息内外网络的二元结构，由信息内网承载视频监控、用户信息、装表接电、设备检修的主要业务，信息外网承载数据采集、生产性信息等基础性信息，建立“无线网—信息外网—信息内网”的信息导入路径，建立双通道的信息衔接系统，从智能电网的可持续发展着眼，完善无线通信技术的扩展性和功能性。

4.2  基站技术的平台化

经过技术革新的无线基站未来在智能电网中将起到平台化作用，进一步发展为内部搭载多种模块化的通信平台，主要功能为信息传输及处理，还需具备拓展性的数据存储功能，以及辅助性的电源、照明、GPS定位等功能，还可经由信息内网进一步完善多端口通信模块，例如内部网络互动、视频会议、信息搜索引擎等等，使通信设备的功能性搭配自然合理，对各种功能的综合性较为普遍，是未來设备基站的主要发展前景。

4.3  增强网络安全可靠性

智能电网无线通信技术可以通过猞猁安全协议，完善数据信息的安全机制。可以将信息内、外网进行物理隔离构建信息安全防护体系，优先保证内部数据及通信过程，信息外网也可以通过防火墙、网关和隔离装置，在满足边界安全的基础上，进一步保障基础性数据的安全。

5 结语

智能电网对社会经济发展有着积极意义，无线通信技术是智能电网未来发展的主体方向，目前智能电网中的无线通信技术需要进一步解决分布式电源的效率问题，减少影响因素，使无线通信基础设备设施能够搭载更丰富的智能化应用模块，无线通信工程中的实际设计也要建立安全协议，保证系统的安全运行，共同促进智能电网的发展。

[参考文献]

[1]王春新，李信，于然，等.电力移动智能终端安全技术研究[J].信息网络安全，2014（4）：70-77.

[2]陆丽超，许强，万斌.无线通信技术在智能电网中的应用[J].深圳信息职业技术学院学报，2013（3）：66-70.

[3]周俊.关于智能电网中无线通信技术的应用研究[J].现代工业经济和信息化，2018（2）：53-54.

（编辑 傅金睿）