淺談通信技術在智能電網中的應用

【摘要】本文主要簡述了智能電網的概念、發展現狀，智能電網的通信技術和通信技術在智能電網中的應用。筆者結合自己的工作情況強調了智能電網中通信技術應用注意的幾個問題。

【關鍵詞】智能電網 通信技術 應用

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A 文章編號：1006-6675（2013）15-

據國際能源署的報告，在過去的20年里，中國平均每年對電力的需求和消費增長了近5%。然而今天的配電網絡非常復雜，無法適應21世紀的需求。缺乏自動分析、低能見度、機械開關導致的緩慢響應時間、缺乏態勢感知等問題，再加上一些額外的抑制因素，如日益增長的人口和對能源的需求，全球氣候變化、溫室氣體排放、設備故障、能源存儲問題等，成為電力行業的一個重大威脅。為解決這些問題，研究人員提出新一代電力系統———智能電網。智能電網是通過自動控制和現代通信技術，統一整合可再生和可替代能源來提高效率、可靠性和安全的現代電網基礎設施。

一智能電網的概念

智能電網就是電網的智能化俗稱“電網2.0”。它以穩定的電網框架為基礎以通信網絡和計算機信息網絡為平臺對電力系統的發電、輸電、變電、配電、用電和調度等進行智能控制實現電力、信息、業務的高度融合。目前有關智能電網的研究與開發尚處起步階段，國際上對其還沒有達成統一明確的定義。智能電網的主要特征可以概括為自愈、激勵、與用戶互動、抵御攻擊、滿足21世紀用戶需求.容許不同發電形式的接入等內容。智能電網概念的最先提出與節能環保有關。據美國能源部的研究結果，現有電網因效率低下造成的電能損失很大為解決這一問題就需要進行智能電網的建設。智能電網可以將-信息流一和/電力流/有效結合并平行發展.讓先進的通信系統和網絡技術成為電力系統的重要組成，提高電網安全運行水平優化需求和管理.有效提升能源使用效率。

二我國智能電網發展的現狀

智能電網是當前全球電力工業關注的熱點，引領了電網的未來發展方向，涉及從發電到用戶的整個能源轉換和輸送鏈 。近年來，我國電力行業緊密跟蹤歐美發達國家電網智能化的發展趨勢，著力技術創新，研究與實踐并舉，在智能電網發展模式、理念和基礎理論、技術體系以及智能設備等方面開展了大量卓有成效的研究和探索。我國關于智能電網方面的研究始于2007年， 華東電網公司首先啟動了智能電網可行性研究項，并規劃了從2008年至2030年的“三步走”戰略，即在2010年初步建成電網高級調度中心，2020年全面建成具有初步智能特性的數字化電網，2030年真正建成具有自愈能力的智能電網。該項目的啟動標志著中國開始進入智能電網領域。2009年在北京召開的“2009特高壓輸電技術國際會議”上，國家電網公司正式發布了“堅強智能電網發展戰略”規劃，指出2011-2015年將是全面建設智能電網的關鍵階段。2010年國家電網公司制定了《關于加快推進堅強智能電網建設的意見》，確定了建設堅強智能電網的基本原則和總體目標。在2010年召開的全國“兩會”上，溫家寶總理在《政府工作報告》中強調：“大力發展低碳經濟，推廣高效節能技術，積極發展新能源和可再生能源，加強智能電網建設”。這標志著智能電網建設已成為國家的基本發展戰略。

三智能電網的通信技術

通信系統是智能電網基礎設施的關鍵組件。隨著智能電網中先進技術和應用程序的集成，不同應用程序產生的大量數據將為以后提供分析、控制和實時定價方法。因此，對電力企業來說，定義通信需求和找到最好的通信架構來處理輸出數據，并在整體系統中提供一個可靠、安全和具有成本效益的服務是至關重要的。兩種主要通信介質即有線和無線所支持的不同

的通信技術，可以用于智能電表和電力公司之間進行數據傳輸。無線通信具有的優勢，如低成本的基礎設施和易于連接到難以或無法到達的區域。然而，無線通信的傳輸路徑可能導致信號衰減。另一方面，有線通信解決方案沒有信號干擾和依賴于電池等問題。這兩種解決方案都是智能電網系統中的信息流傳輸所需要的。前者可實現傳感器和電器到智能電表的連接，后者可實現智能電表和數據中心的連接。而一些如時間部署、運營成本、技術可用性和具體環境等重要的限制因素，應在智能電網部署過程中重點考慮。

現代通信技術的種類繁多.不同的通信方式和技術應用也是各有利弊。目前.我國的電力通信主要方式有電力線載波通信（PLC）、光纖通信、微波通信、無線通信等方式。然而，整個電力通信網所要完成的功能太多，希望以單一的通信系統及方式來滿足所有功能顯然不現實也不經濟。

四通信技術在智能電網中的應用

信息和通信技術是智能電網的核心，決定了智能電網的未來。如我國已在在配電、用電領域，開發了BPL技術，應用于自動抄表、配網管理、用戶雙向通信等方面，提高工作效率，減少人為差錯，加強用戶管理。此外，電網管理部門還可以根據回傳的用戶電能使用數據對全網電能進行合理調配，實現從電量采集及傳輸、統計查詢、線損分析、異常報警、報表生成等一系列遠程監控管理工作的全面自動化，進而達到智能控制的目的。

目前通信技術在智能電網中的具體應用主要體現在以下：

建立高速、雙向、實時、集成的通信系統是實現智能電網的基礎，沒有通信系統，任何智能電網的特征都無法實現，因為智能電網的數據獲取、保護和控制都需要通信系統的支持，因此建立這樣的通信系統是邁向智能電網的第一步。高速、雙向、實時、集成的通信系統使智能電網成為一個動態的、實時信息和電力交換互動的大型的基礎設施。當通信系統建成后，它可以提高電網的供電可靠性和資產的利用率，繁榮電力市場，抵御電網受到的攻擊，從而提高電網價值。在應用中，電力系統本質上是能量的傳遞過程，該過程由發電、輸電、配電及用電4個環節組成。調度數據專網等電力專用通信網絡已經覆蓋了發電、輸電、配電等環節，用戶側利用載波方式進行小數據量傳輸（如抄表）已得到廣泛使用。能量管理（EMS）、廣域向量測量（WAMS）、電能量計費（TMR）、水調自動化（AWT）、配電網管理系統（DMS）等信息系統為電力系統的正常運行提供了可靠的技術保障。智能電網的特征之一是與用戶良好的交互，自動抄表（AMR）或者自動測量（AMI）等智能表計及用戶側信息網關成為智能電網的重要領域之一。目前大多數AMR及AMI的解決方案中采用GPRS、RF等無線技術作為通信手段。從發電、輸電、配電的通信方式發展看，信息網絡傳輸的是保護、控制、測量數據等綜合信息，智能電網的電力通信網絡將發展綜合信息網絡。從信息利用角度看，智能電網的監控從傳統電網的基于局部信息向基于全局信息轉變，分散在各類信息系統的數據等將通過綜合數據平臺的方式進行集成，方便不同業務關注人員對各類數據進行應用，實現智能電網的高級分析應用功能。

五智能電網中通信技術應用主要的幾個問題

目前.正在規劃建設中的“堅強智能電網”是以特高壓電網為骨干網架.各級電網協調發展且具備信息化、自動化和互動化為特點。當前新形勢下全國電力通信聯網現存的問題凸顯。體現在一是通信網網絡結構相對薄弱。如電力通信主干網絡基本上成樹型與星型的網絡結構一旦某一線路出現故障.不能有效地分擔故障線路業務：二是干線傳輸容量不足制約寬帶新業務的開拓：三是網絡接入和網絡管理仍以模擬信號接口為主不能傳輸調整數據信息；四是通信網發展的標準、規范等制訂不及時、不完備。

總的來說現代通信技術在智能電網中的應用前景廣闊，但要使之真正能夠服務于智能電網并逐漸完善，還有很多問題需要解決。筆者認為要考慮以下幾點。

一是通信基礎平臺的規劃建設要充分考慮未來資源及數據量的增加。隨著接入站點的增加，以及快速增長的采集數據量的不斷匯聚，對傳輸網絡帶寬和網絡傳輸可靠性都會提出更高的要求。因此，通信平臺在建設初期，就應充分考慮到這些因素，為未來的網絡擴展和維護更新做好冗余配置。

二是通信基礎平臺的建設不是獨立的，還要兼顧考慮電網全公司管理業務的需求。所以數字化通信平臺的發展應全面考慮未來生產、管理、安全等各方面需求，同時考慮技術發展和投資效益，選擇合適的建設模型和方向。

三是要形成集成的通信系統光有載體還不夠，還需要發展和實施被使用者、供應商和其他主體廣泛接受的通信標準。目前在配電站自動化等有限領域建立了通信標準，尚有諸如需求側響應、電力線通信（BPL）等的通信標準正在研究中。但標準化工作還需要繼續加強。

六結束語

總之，通信技術作為智能電網實現的基礎，隨著智能電網的建設和發展，將擁有巨大的潛在發展空間。各類現代通信技術特性及優缺點各有不同，究竟哪種技術會成為智能電網的應用主流，還要看其技術本身的發展和智能電網設計者的規劃和實際需要。在這個過程中，通信技術應用還有很多問題需要解決，通信技術廠商也應密切關注我國智能電網的研究和發展方向。

參考文獻

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