电力通信技术在智能电网中的应用研究

2023-08-22丁哲

通信电源技术 2023年11期

关键词：电力线电力通信电网

丁哲

（国网江苏省电力有限公司连云港供电分公司，江苏连云港 222000）

0 引言

1 智能电网与电力通信技术分析

1.1 智能电网简要分析

1.1.1 智能电网含义

智能电网也被称为电网智能化,具体指利用高速双向通信网络、传感技术、测量技术、数字技术以及计算机技术构建电网数据采集、决策支持系统，从而保证智能电网建设安全、高效、经济。智能电网建设使电网具有智能管理功能，不仅能够自我调整、自我愈合，同时能够起到激励和保护的作用，自主防御外部攻击，为用户提供高质量、稳定的电力供应。

1.1.2 智能电网组成分析

如图1所示，在当前我国智能电网的建设背景下，智能电网主要是由多个智能化电力系统组成，包括智能变电站、智能配电网、智能交互终端、智能调度系统以及智能家电等。智能系统的应用非常关键，对于智能电网的发展具有重要的作用。

图1 智能电网组成

1.1.3 智能电网特点研究

智能电网成为我国电力系统发展的方向，是因为智能电网具有独特的功能作用，与现代我国社会电力生产需求形成良好的匹配。

优化种植结构。农场有限公司因地制宜，根据土壤特点，今年完成播种面积16.69万亩。其中：水稻14.29万亩，玉米1.47万亩，青贮玉米5760亩，大豆3375亩，苜蓿105亩。通过优化种植业结构，严格农业生产管理，大力推广新技术和全方位标准化作业等措施，做到了农业风险有效防控，使农业生产高质、快速发展。

（1）智能电网具有安全性优势。智能电网建立后，内部运算系统能够自动识别攻击模式，从而对外部攻击进行有效识别和预防，提升电网应用的安全性。

（2）智能电网具有节能环保的优势。当前，我国正在推行“绿色电力”，新型太阳能和风能电力资源正在与智能电网系统形成良好融合，从而使电力生产更趋近于清洁生产，有利于电网节能环保。

（3）智能电网的运行效率更高。智能电网与传统电网相比具有更高的运行效率，集成应用新型通信技术、信息技术、传感技术以及自动控制技术，使电网运行过程中能够实时采集运行参数，并且通过自动分析确认电网运行状态，发现电网运行故障直接进行处理，快速自我修复，减少电力损失的同时，最大限度上提升持续供电的能力，对于电网运行发展具有非常重要的作用。

（4）智能电网能够实现实时和非实时信息的高度集成、共享与利用，可以为运行管理展示全面、完整且精细的电网运营状态图，同时能够提供相应的辅助决策支持、控制实施方案和应对预案。

1.2 电力通信技术

电力通信技术是以保护电力系统安全运行为目标的关键性技术，与继电保护和控制技术被称作为电力系统的3 大支柱。电力通信技术在电网运行中应用主要是构建通信网络和通信渠道，从而给电力信息提供加载平台，实现电力信息传输，确保电力系统之间形成联系。

电力通信技术在我国电网建设中的应用已经取得非常大的突破。当前，我国电网电力通信技术是利用卫星技术、微波、载波与光缆技术形成通信渠道，从而促进通信技术快速发展。我国电力通信技术已经取得突破性发展，从通信电缆以及电力线载波通信等单一手段发展为数字微波和卫星等多种通信渠道，通信效果更强，通信作用更加优良，对于我国电力企业发展运行也有重要的作用。

随着现代化通信技术的发展，我国电力通信技术正在朝新方向发展，如通信网络网际互连协议（Internet Protocol，IP）化、网络交换技术分组化、网络基础设施宽带化等。另外，为了提升电力通信效果，促进三网融合，从而确保通信技术良好发展。

2 智能电网中电力通信技术的应用分析

智能电网建设背景下，人们对数据信息的通信需求更高，因此更加注重电力通信技术的优化构建。当前，智能电网建设背景下，电力通信技术要全面应用、深入应用、升级应用，以满足电网对通信的需求分析，保证智能电网电力通信技术建设应用达到良好的效果。以下结合实践探讨智能电力通信技术的应用。

2.1 光纤通信技术应用

2.1.1 光纤通信技术原理和特点

光纤通信技术是智能化电网构建中应用的主要通信技术，也是现代社会发展中应用的主流通信技术。该技术在智能电网通信中具有良好的发展前景，有利于促进智能电力通信技术发展。当前，智能电网中利用光纤通信模型构建光纤通信系统，光纤通信技术在智能电网建设中应用，采用广播作为传输载波平台，光纤成为数据的传输通道，从而实现快速高效传输。光纤通信技术应用过程中，纤芯是影响光纤通信的关键环节，设计最佳的光纤纤芯有利于改善光纤传输通信效果。此外，光纤通信技术的应用具有容量大的特点，并且广播频率比较高，传输过程中能够减少信号损失。目前，光纤通信技术能够在5 000 m 以上无中继站情况下进行传输，而且抗干扰能力非常强，适合在智能电网中应用。

2.1.2 具体应用

光纤通信技术已经成为智能电网建设中应用的关键性技术，在应用过程中主要从电网调度自动化、智能电网监控系统管理等方面融合应用。

（1）智能电网的调度自动化运行，无须人力下达工作指标。智能电网运行的过程中，利用光纤通信通道获取智能电力系统实时运行数据，并且利用监控系统进行主观判断，判断后发送电网调度指令，从而确保智能电网设计应用达到最佳效果。

（2）智能电网监控运行过程中可以利用光纤通信技术获取电网运行信息和周边环境信息，例如电网运行过程中，利用红外成像、高清摄像、传感器等设备采集电网周围的相关信息，监测设备采集电力设备运行的相关数据信息，并将数据发送到主站，由地方运营指挥中心的工作人员根据主站收到的数据信息进行分析。如果采集的数据信息出现异常，则系统发出告警，指挥中心的人员对告警信息进行分析，可以快速锁定故障位置，并立即安排技术人员进行抢修，及时排除故障。

2.2 电力线通信技术应用

电力线通信技术是一种传统的通信技术，同时也是以可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）为控制中心的电力线路数据信息传输技术。智能化系统建设早期以PLC 系统为核心控制系统，能实现数据采集和回收。

电力线传输技术是先利用调制技术将用户数据加载到高频电流，然后利用电力线路进行传输，但最终由于电磁波的存在给电力线通信技术的应用造成极大的干扰，导致出现数据信息失真或丢失等问题。而随着技术发展，尝试将滤波器应用于电力线通信技术领域，构建以PLC 为基础的电力线通信系统，从而保证电力通信良好。电力线传输系统结构如图2 所示，主要包括调制器、振荡器、功放、发送/接收（Transmit/Receive，T/P）转向开关以及耦合电路等模块。

图2 电力线传输系统结构

2.3 无线通信技术应用

无线通信技术是智能电网运行的关键通信技术。与有线技术相比，无线通信技术体系在电力线通信技术中的应用有明显的优缺点。智能电网对无线通信有一定的需求，目的是通过无线通信技术拓宽通信渠道，促进技术发展。因此，无线通信技术在智能电网建设应用中有非常重要的作用。实际上，无线通信技术在应用的过程中需要明确工作目标，保证通信达到最佳效果，其应用具有不依赖电网网架的优势，同时具有超强的抗灾害能力。

另外，与有线通信技术相比，无线通信技术借助卫星进行通信，网络带宽更大、传输距离相对比较远、非视距传输速度非常快，更有利于无线数据传输。研究发现，智能电网运行过程中，构建的无线技术体系包括全球移动通信系统（Global System for Mobile，GSM）、通用分组无线业务（General Packet Radio Service，GPRS）、5G，3 种通信技术的特点如表1 所示。

表1 GSM、GPRS、5G 通信技术的特点

为了实现智能电网通信优化，设计应用多种外部接口，确保通信达到最佳效果。实践研究发现，智能电网通信采用RJ45 接口、通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）接口等不同形式，通信过程中根据不同需求可以采用不同通信接口，改善智能化通信效果[1]。

3 智能电网中电力通信技术的应用问题及解决策略

3.1 智能电网电力通信技术的应用问题

从目前来看，我国智能电网电力通信网络遇到一定的问题，影响到通信建设，不利于通信发展，具体如下。

（1）通信效率较低。传统的电力载波通信利用高压输电线路作为信号传输通道，构建通信网络。但是，该通信网络的应用范围比较小、通信信息传输速率也比较慢，已经不能够满足智能化电网的通信需求。因此，提高系统效率已经成为智能电网通信研究的主要方向。

（2）智能电网通信系统问题。我国智能电网通信系统建设还存在硬件、软件以及网络管理问题，通信网络系统的重要模块存在不兼容、落后的问题，严重影响智能电网电力通信技术应用，不利于智能电网应用发展[2]。

3.2 智能电网电力通信技术应用问题的解决策略

智能电网电力通信技术是电网的支柱，在新时期我国智能电网的发展背景下，需要做好升级准备，解决各种技术问题。

（1）完善通信传输效率。我国智能电网建设达到关键阶段，对于电力通信技术创新研发也逐渐升级。在此背景下，我国需要迅速完成电网建设管理，利用电力线通信技术与互联网接入，实现通信业务功能综合化、提升宽带传输能力、促进网络管理升级，保证网络连接优化[3]。

（2）完善电力通信技术系统。电力通信技术系统需要强化，以匹配智能电网建设。例如，硬件平台需要完成通信硬件设备优化，包括对PLC 设备应用，促进通信技术发展[4]。另外，软件方面，需要做好电力线通信的调制技术、编码技术软件优化。网络安全方面要求在系统中构建网络设备系统，提升网络功能，提高网络应用效率[5]。