通信技术在智能电网中的应用

摘　要：信息和通信技术是智能电网的核心技术之一，是实现智能电网的基础。本文简要介绍了智能电网的相关概念，并分析了几种主要的通信技术在智能电网中的应用和应用中的注意事项。

关键词：通信技术；智能电网
1.智能电网概述
　　 智能电网是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用。智能电网可以通过电子终端将用户之间、用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，实现电力数据读取的实时、高速、双向的总体效果，实现电力、电讯、电视、智能家电控制和电池集成充电等的多用途开发，具体智能电网智能表现在：
　　 （1）自愈。通过实时掌控电网运行状态，及时发现、快速诊断和消除故障隐患;在尽量少的人工干预下，快速隔离故障、自我恢复，避免大面积停电的发生。
　　 （2）安全可靠。很好地应对自然灾害、外力破坏和计算机攻击，保证人身、设备和电网的安全，自动恢复电网的运行。
　　 （3）经济高效。优化资源配置，提高设备传输容量和利用率;在不同区域间进行及时调度，平衡电力供应缺口;支持电力市场竞争的要求，实行动态的浮动电价制度，实现整个电力系统优化运行。
　　 （4）兼容。能够开放性地兼容各种类型设备，包括集中大电源、分布式发电以及可再生能源，满足电力与自然环境、社会经济和谐发展的要求。
　　 （5）与用户友好互动。实现与客户的智能互动，以最佳的电能质量和供电可靠性满足客户需求。系统运行与批发、零售电力市场实现无缝衔接，同时通过市场交易更好地激励电力市场主体参与电网安全管理，从而提升电力系统的安全运行水平。
2.通信技术在智能电网中的应用
　　 信息和通信技术是智能电网的核心，决定了智能电网的未来。如我国已在在配电、用电领域，开发了BPL技术，应用于自动抄表、配网管理、用户双向通信等方面，提高工作效率，减少人为差错，加强用户管理。此外，电网管理部门还可以根据回传的用户电能使用数据对全网电能进行合理调配，实现从电量采集及传输、统计查询、线损分析、异常报警、报表生成等一系列远程监控管理工作的全面自动化，进而达到智能控制的目的。
　　2.1通信技术在智能电网中的具体应用
　　 建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础，没有通信系统，任何智能电网的特征都无法实现，因为智能电网的数据获取、保护和控制都需要通信系统的支持，因此建立这样的通信系统是迈向智能电网的第一步。高速、双向、实时、集成的通信系统使智能电网成为一个动态的、实时信息和电力交换互动的大型的基础设施。当通信系统建成后，它可以提高电网的供电可靠性和资产的利用率，繁荣电力市场，抵御电网受到的攻击，从而提高电网价值。
　　 在应用中，电力系统本质上是能量的传递过程，该过程由发电、输电、配电及用电4个环节组成。调度数据专网等电力专用通信网络已经覆盖了发电、输电、配电等环节，用户侧利用载波方式进行小数据量传输（如抄表）已得到广泛使用。能量管理（EMS）、广域向量测量（WAMS）、电能量计费（TMR）、水调自动化（AWT）、配电网管理系统（DMS）等信息系统为电力系统的正常运行提供了可靠的技术保障。
　　 智能电网的特征之一是与用户良好的交互，自动抄表（AMR）或者自动测量（AMI）等智能表计及用户侧信息网关成为智能电网的重要领域之一。目前大多数AMR及AMI的解决方案中采用GPRS、RF等无线技术作为通信手段。从发电、输电、配电的通信方式发展看，信息网络传输的是保护、控制、测量数据等综合信息，智能电网的电力通信网络将发展综合信息网络。从信息利用角度看，智能电网的监控从传统电网的基于局部信息向基于全局信息转变，分散在各类信息系统的数据等将通过综合数据平台的方式进行集成，方便不同业务关注人员对各类数据进行应用，实现智能电网的高级分析应用功能。
　　2.2通信技术(网络)在智能电网中应用方案要点分析
　　 网络具有可靠性高、控制灵活、易于维护、扩展方便等众多适合智能电网控制的优点，可显著简化控制设备的连接方式，实现各种异构控制设备的网络集成和信息共享。然而电力系统是分布式、实时系统，各种控制设备的信息差异很大，通过网络传输控制信息将存在时延不确定、路径不确定、数据包丢失、信息因果性丧失等问题。可从电力系统信息的传输特性，网络对电网控制性能的影响、电网的通信系统体系结构的影响等方面入手，研究信息网络在智能电网应用的关键问题。
　　 如果高速双向通信系统的建成，智能电网通过连续不断地自我监测和校正，它还可以监测各种扰动，进行补偿，重新分配潮流，避免事故的扩大。高速双向通信系统使得各种不同的智能电子设备、智能表计、控制中心、电力电子控制器、保护系统以及用户进行网络化的通信，提高对电网的驾驭能力和优质服务的水平。
　　 智能电网的集成通信系统架构由两部分组成：①主网或高电压等级电力通信，包括智能电网的调度控制中心、管理平台和发电输电网络的通信系统。主要实现全自动化控制过程，强调高可靠、高带宽及传输路由的相对可控，管理层面简单，无人为干预，主要变电站形成多路由多方向互联，保证N-M下的通信要求，用网络的健壮性来满足系统的高可靠性，这部分以下一代光网络通信为基础。②配网和用户侧通信，主要是高、中、低压配电网，包括用户电表和电器等通信系统。其通信形式多样，有光纤通信、无线通信、电力线载波等。
　　 有两个方面的技术需要重点关注，其一就是开放的通信架构，它形成一个"即插即用"的环境，使电网元件之间能够进行网络化的通信；其二是统一的技术标准，它能使所有的传感器、智能电子设备、以及应用系统之间实现无缝的通信，也就是信息在所有这些设备和系统之间能够得到完全的理解，实现设备和设备之间、设备和系统之间、系统和系统之间的互操作功能。这就需要电力公司、设备制造企业以及标准制定机构进行通力的合作，才能实现通信系统的互联互通。
　　 从电力通信技术的发展角度看，在智能电网主网架方面，电力通信网络将会延续大容量、高速率、分组化、智能化、宽带化的通信发展趋势，重点发展光缆通信，如光纤复合架空地线（OPGW）、Optical phase光缆（OPPC）、全介质自承式光 缆（ADSS）等。建设下一代光网络采用全IP扁平化集中控制的网络结构，实现多点对多点的布局，形成高速宽带、网状网结构的多重传输网络，从而提高控制中心的可靠性。以光传送网络为代表，传输网络与数据网络将进一步融合，增加网络的业务适应性、优先级控制和承运成本控制，提高基础传送网的利用效率。数据网则呈现向IPv6的演进，同时将电信级以太网应用于基础传输网络。技术细节上，基于行为的网络安全技术将业务流量的统计性质与用户行为相结合，建造自适应、高效、高服务质量（QoS）的网络系统。交换方面，软交换是下一代交换网络的控制功能实体，是下一代网络呼叫与控制的核心，IMS作为全新的多媒体业务形式，将满足现有的终端客户更新颖、更多样化的多媒体业务需求。
　　参考文献：
　　[1]常康，薛峰，杨卫东. 中国智能电网基本特征及其技术进展评述[J]. 电力系统自动化， 2009，(17) .