淺析智能電網(wǎng)中的現(xiàn)代通信技術(shù)

摘 要：智能電網(wǎng)已成為當(dāng)今電力行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。通信技術(shù)作為智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)受到越來越多的關(guān)注。本文詳細(xì)介紹了智能電網(wǎng)的發(fā)展歷程、概念及主要特點(diǎn)，最后深入分析了幾種主要現(xiàn)代通信技術(shù)的應(yīng)用背景及發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；電力；通信技術(shù)

1 背景

在不斷增大的全球資源環(huán)境壓力下，伴隨著不斷深入的電力市場化進(jìn)程以及電力用戶對電能質(zhì)量要求的不斷提高，如何加快建設(shè)和發(fā)展更具安全性、可靠性、環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性的電力系統(tǒng)已成為全球電力行業(yè)的必然選擇。

2007年，我國國內(nèi)開始出現(xiàn)關(guān)于智能電網(wǎng)方面的研究。2008年，國家電網(wǎng)公司開始試運(yùn)行電力用戶用電信息采集系統(tǒng)。2009年5月，國家電網(wǎng)公司在特高壓輸電技術(shù)國際會議上正式公布了“堅強(qiáng)智能電網(wǎng)”計劃。

2 智能電網(wǎng)主要特征

智能電網(wǎng)主要包括以下幾個方面的主要特征：①堅強(qiáng)。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生大的擾動和故障時，智能電網(wǎng)仍然能夠具有為用戶供電的能力，并且不會發(fā)生大規(guī)模停電事故。②自愈。智能電網(wǎng)具有自我診斷、隔離故障和自我恢復(fù)的能力。③兼容。智能電網(wǎng)支持可再生能源的有效和合理的接入，實(shí)現(xiàn)與用戶的交互和高效互動。④經(jīng)濟(jì)。智能電網(wǎng)支持電力市場運(yùn)營和電力交易的有效展開，提高離能源利用效率。⑤集成。智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)信息的高度集成和共享，采用統(tǒng)一的平臺和模型。⑥優(yōu)化。智能電網(wǎng)優(yōu)化資產(chǎn)的利用，減低投資成本和運(yùn)行維護(hù)成本。

3 通信技術(shù)

3.1 有線通信技術(shù)

（1）電力線載波通信（PLC）。電力線載波通信以輸電線路為載波信號的傳輸媒介。由于輸電線路具備十分牢固的支撐結(jié)構(gòu)，并架設(shè)3條以上的導(dǎo)體（一般有三相良導(dǎo)體及一或兩根架空地線），所以輸電線輸送工頻電流的同時，用之傳送載波信號，既經(jīng)濟(jì)又十分可靠。這種綜合利用早已成為世界上所有電力部門優(yōu)先采用的特有通信手段。它具有通道可靠性高、投資少、見效快、與電網(wǎng)建設(shè)同步等優(yōu)點(diǎn)。曾經(jīng)是電力通信的主要方式。

（2）光纖通信。光纖通信是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。從原理上看，構(gòu)成光纖通信的基本物質(zhì)要素是光纖、光源和光檢測器。光纖通信主要包括以下優(yōu)勢：①通信容量大、傳輸距離遠(yuǎn)。一根光纖的潛在帶寬可達(dá)20THz。光纖的損耗極低，在光波長為1.55μm附近，石英光纖損耗可低于0.2dB/km。因此，無中繼傳輸距離可達(dá)幾十、甚至上百公里。②信號干擾小、保密性能好。③抗電磁干擾、傳輸質(zhì)量佳。電通信不能解決各種電磁干擾問題，光纖通信卻不受各種電磁干擾。④光纖尺寸小、重量輕，便于鋪設(shè)和運(yùn)輸。⑤材料來源豐富，環(huán)境保護(hù)好，有利于節(jié)約有色金屬銅。⑥無輻射，難于竊聽，因為光纖傳輸?shù)墓獠ú荒芘艹龉饫w以外。⑦光纜適應(yīng)性強(qiáng)，壽命長。

3.2 無線通信技術(shù)

（1）蜂窩式數(shù)字分組數(shù)據(jù)（CDPD）。CDPD是以數(shù)字分組數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，以蜂窩移動通信為組網(wǎng)方式的移動無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。CDPD通過將開放式接口、高傳輸速度、確定用戶單元、空中數(shù)據(jù)加密、標(biāo)準(zhǔn)IP尋址模式有機(jī)地整合在一起，成為公認(rèn)的最佳無線數(shù)據(jù)通信規(guī)范。因此，CDPD移動無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)必將為智能電網(wǎng)改造，如分線箱、環(huán)網(wǎng)柜、分段開關(guān)等電力連接設(shè)備和配變信息的高效傳輸層面提供廣闊的應(yīng)用平臺，為最終實(shí)現(xiàn)電力流、信息流與業(yè)務(wù)流的高度融合統(tǒng)一提供關(guān)鍵技術(shù)保障。

（2）CDMA技術(shù)。國際電信聯(lián)盟確定了全球四大3G標(biāo)準(zhǔn)，它們分別是寬帶碼分多址WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA和WiMAX。雖然TD–SCDM A在高速公路及鐵路等高速移動的環(huán)境中存在問題，但是T D-SCDMA對頻率資源的利用率最高；WCDMA能夠有效解決多徑和衰落問題，但是占用了更大的帶寬；CDMA 2000可以采用靈活多載波方式，在頻帶要求比較嚴(yán)格時是其它兩個標(biāo)準(zhǔn)無法比擬的。

（3）衛(wèi)星通信。衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星和地球站兩部分組成。衛(wèi)星通信主要包括以下特點(diǎn)：①通信范圍大。②只要在衛(wèi)星發(fā)射的電波覆蓋范圍內(nèi)，任何兩點(diǎn)之間都可以進(jìn)行通信。③可靠性高，不易受陸地災(zāi)害的影響。④開通電路迅速，只要設(shè)置地球站電路即可開通。⑤多址性，同時可以在多處接收，能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)廣播、多址通信。⑥電路設(shè)置非常靈活，可隨時分散過于集中的話務(wù)量。⑦多址聯(lián)接，同一信道可用于不同方向或不同區(qū)間。所以，衛(wèi)星通信適合于遠(yuǎn)距離通信。

（4）無線城域網(wǎng)（WMAN）。無線城域網(wǎng)的推出是為了滿足日益增長的寬帶無線接（BWA）市場需求。雖然多年來 802.11x技術(shù)一直與許多其他專有技術(shù)一起被用于BWA，并獲得很大成功，但是WLAN的總體設(shè)計及其提供的特點(diǎn)并不能很好地適用于室外的BWA應(yīng)用。當(dāng)其用于室外時，在帶寬和用戶數(shù)方面將受到限制，同時還存在著通信距離等其他一些問題。

（5）自由空間光通信。自由空間光通信是一種不以光纖作為傳輸媒介，而以激光在自由空間中傳送光信號的新型寬帶光通信技術(shù)。大氣傳輸激光通信系統(tǒng)是由兩臺激光通信機(jī)組成的通信系統(tǒng)，它們相互向?qū)Ψ桨l(fā)射被調(diào)制的激光脈沖信號，接收并解調(diào)來自對方的激光脈沖信號，實(shí)現(xiàn)雙工通信。空間光通信與微波通信在許多方面互為補(bǔ)充。然而，地面的空間光通信受大氣的雨霧塵埃影響，通信距離和穩(wěn)定性大受限制，也只可作為輔助的通信手段。

總之，不論是有線通信還是無線通信，各自具有其特點(diǎn)和用途，為智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展提供技術(shù)的保障。在具體工程應(yīng)用中的選擇和使用，取決于智能電網(wǎng)的發(fā)展和實(shí)際的應(yīng)用需要。