通信網絡技術在智能電網中的應用

馬波

摘要：伴隨著我國科學技術水平的突飛猛進，通信行業、計算機等等具有帶動社會生產力的技術產業都在一定程度上得到了極大的發展。當前，就分析時下社會生產水平我們應認識到未來很長一段時間仍需依仗如通信、計算機等高新技術來推動各行業、各領域的深入發展。文章以我國智能電網建設作為研究對象，就通信網絡技術在智能電網中的應用作重點討論。

關鍵詞：通信網絡；智能電網；計算機技術

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）06-0015-03

建設智能電網已然成為當下我國乃至世界各國發展電力輸送的一個必然趨勢。由于智能電網具有穩定的電力輸送框架基礎，擁有基于通信網絡和計算機系統平臺來達到對發電、儲電、變電、輸電、配電、用電和相關調度等多個方面智能控制的一套完整系統。在實現以上操作過程中，我們利用其完全智能化的系統作業即可以通融電力行業和通信行業之間的業務，由始至終，不管是哪一階段的實現都離不開通信網絡技術的輔助作用；由此可見，通信網絡技術在智能電網中的應用是至為重要的。

1 智能電網的發展背景

（1）我國電網的規劃及建設無不在大電量消耗和電網建設費用高的壓力之下完成，實際上對我國電網建設是否合理的問題上一直以來都會聽到一些不同的聲音，所面臨的考驗可想而知。

（2）電網的運行在直接應對供電用戶的用電安全要求必然會很高，不管是在電網建設階段還是后期的運行維護階段都應該對電網設備的運行狀況了如指掌，如電網設備的當前運行狀況、維修程度以及更換相關零配件的最佳時機等等。

（3）有關電網設備維修質量和相關電力作業費用是否合理也是一方面問題。

（4）電網建設會涉及電力營銷，電力需求管理的服務水平、電力成本回收率和竊電行為造成損失都應及時得到收集和掌握。利用所收集電網的各種數據信息來作為電網和電力設備的建設投資指導，電力設備可在趨近于設備最大電容量或實際運行能力的前提下運作，可充分發揮電力設備的運作潛力。利用電網的即時重構及優化運作的方式，將電力設備能夠在其自身可允許的實際電力容量范圍內良性運行，以保證電力設備使用年限的達標。同時，充分采集電力設備的即時數據信息，確保設備在運作過程停電時間最少，對需求側管理的力度進一步提升，保證實現基本的經濟效益和社會效益，從而為合理的電網投資建設提供有效的決策依據。

為滿足當先社會生產力的需要，智能電網的形成和發展將進一步拓展了在系統設計方面自動化監視功能，強化了基礎數據信息的采集程序和整合程序；這也有助于系統對電網業務的深入分析與優化，逐步發展電網系統的智能化、自動化水平。如圖1智能電網概念圖所示我國電力系統呈現的網絡功能構架，也是實現社會發展需要提高生產力水平的重要保障。

圖1 智能電網概念圖

通常意義上講，我國智能電網系統主要被分為五個層面，即電網數據信息采集、數據信息傳輸、數據信息集成系統分析及優化、數據信息展現。

電網數據信息采集：即時數據信息是提供智能電網的重要依據，其內容一般包含三個方面，即電網的運作數據信息、電力設備的運作狀態數據信息和用電客戶的計量數據信息。我國在電力這一行業中，企業關于電網數據信息采集工作的側重點依然在于電網的運作數據信息。如圖2所示，我們只有著手于加強各階段對智能電網的建設工作，將整個電網的可視化水平提高，并為智能化進程夯實基礎。

圖2 通信網絡技術優化方案

數據信息傳輸：標準開放化的數字通信網絡可保障用電客戶的計量、電力設備狀態數據信息和電網數據的安全傳輸。

數據信息集成系統分析及優化、數據信息展現：智能電網的數據信息集成系統分析及優化和數據信息的展現過程主要在于對計算機信息網絡技術的應用。利用前期采集和通信網絡傳送來的數據信息作為電力規劃與設計、電力系統運作和投資資產的方案優化提供更為科學的決策依據。電網的設計優化可利用對用電客戶在負荷模式之下進行分析，而清晰地確定哪條負荷線路超載而需要改造；同時利用電力設備的壽命周期性分析，得到的結果可針對電網的檢修計劃方案進行優化，又可掌握每一位用電客戶在負荷模式下能夠采集的詳細數據信息，來提升三相負荷的平衡性，而降低了電力輸送對網絡系統的損耗。

2 智能電網中的通信需求

傳統的通信網絡工程主要特征表現為具有區域性的網絡體系，且如果在寬帶不足的條件下不會具備對整個電網系統即時數據的實時監視功能。本文所討論的通信網絡技術在智能電網中的應用是現代電網對通信網絡技術要求的不斷提升，分析其具體表現有以下幾點：（1）要求SCADA系統的數據信息傳輸效率高；（2）對于用電監測和計量的設備實現更高等級的自動化；（3）系統數據信息傳輸的通信寬帶要求高；（4）要求電網系統運作擁有高標準可執行的通信規約；（5）要求電網系統運作擁有可拓展的監測程序。

通信網絡技術的發展是以高新計算機技術應用作為基石，同時期電網技術在智能電網中應用數據的處理能力得到了進一步的提高，Internet網絡和ICP/IP網絡協議的廣泛推廣與應用致使每一位電力用戶在不同地點和位置都可方便對各類信息進行查詢。

3 通信網絡技術在智能電網中的應用

通信網絡技術在智能電網中應用的首要任務是以配電網的自動化為先手，在主要電網路中可依托于現有的SDH網絡和綜合性較強的數據信息網做數據信息的接入工作，而就我國當下配電網自動化的內容仍然存在大片空白，下文以配電網絡中通信網絡技術在智能電網中的應用展開介紹。

（1）骨干層。采用工業級以太網交換機構成冗余光纖環形網絡結構，用光纖鏈路連成環狀拓撲結構。此結構充分利用了工業冗余環網結構的優點，當鏈路發生故障時網絡傳輸的恢復時間被控制在50毫秒以內。而如果用普通民用以太網交換機構造鏈路冗余網絡，其恢復時間長達30秒以上，顯然無法滿足數據傳輸不間斷的要求，這也是工業以太網交換機比較明顯的優勢。

此環形拓撲結構便于工程擴充和維護，安全性能高。采用網絡監控軟件對網絡控制器進行網絡實時監控，同時和電網測控系統進行有機協調，保證互不影響。此外，信息通信網的骨干層，還可采用同步數字體系、波分復用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）、光傳送網（Optical Transport Network，OTN）、多業務傳送平臺（Multi-Service Transfer Platform，MSTP）、分組傳送網（Packe tTransport Network，PTN）等多種信息傳送技術。另外，無線通信方式（如微波和衛星）也是組建信息通信網骨干層的補充技術。

（2）接入層。兩種情況。第一種情況是測控點數據量較多、且距離光纖網絡較近的區域，推薦采用工業以太網交換機配光纜構成環形網絡結構。此結構具有與骨干層結構一樣特點，當鏈路發生故障時，通信網絡傳輸的恢時間被控制在50毫秒之內。第二種情況則是測控點及數據量較少、且跟離光纖網絡較遠的區域，推薦采用數字工業級配載波設備構成樹型或鏈型網絡結構。此結構充分利用了載波通信系統的優點，使用現有電纜資源作為通信介質；地埋電纜和架空電纜均適用選擇不同的耦合設備。載波通信通道建立時間小于300毫秒，電纜干擾的情況有四個頻點可供通信設備選用，設備端接受靈敏度可達-70dB，并可在無中繼的情況下傳輸5km。載波設備有多種通信接口可供選擇，如RS232、RS485等接口，方便級聯進上層網絡。

此外，信息通信網的接入層是相對于骨干層而言的，處于整體網絡接入的位置。接入層類似于人體的外圍神經組織，也可以理解為神經末梢，它將所收集的信息通過骨干層網絡傳送到對端。接入層按照傳輸介質不同，可分為有線接入和無線接入兩種方式，彼此之間相互補充。在智能電網中，有線接入還包括無源光網絡（Passive Optical Network，PON）、電力線載波等，無線接入則包括TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、WiMAX、Wi-Fi、ZigBee等。

智能電網建設必以安全可靠的通信網絡作為基礎，需選擇安全可靠的設備來組網。世界各國在配電網中的工業設備中往往采用以太網+TCP/IP協議作為其通信與控制的標準。一般來看，以太網+TCP/IP協議在工業控制網絡中主要是為負責不同廠站網絡區段之間關鍵自動化設備的聯系，安全性和可靠性要求較高。

4 結語

我國將全國電網建設的目標制定為：實現信息化、數字化、自動化和互動化的智能電網絡，國家及地方電力部門都將以此分為不同階段進行推進化建設和發展。在整個建設與發展過程中，通信網絡技術在智能電網中的作用至關重要，我們也期待在未來有關國家電網建設工作對于通信網絡技術的應用更為廣闊和延伸。

參考文獻

[1] 趙大平，張海亮.智能網絡通信技術在微型智能電

網中的應用[A].2011電力通信管理暨智能電網通

信技術論壇論文集[C].2011.

[2] 周勇.智能電網的發展現狀、優勢及前景[J].黑

龍江電力，2009，（6）.

[3] 王永干.推進信息化領域的行業融合促進智能電網

發展[J].電網與清潔能源，2010，（3）.

[4] 張剛.促進我國智能電網發展的政策體系研究

[J].國家電網，2011，（5）.

此環形拓撲結構便于工程擴充和維護，安全性能高。采用網絡監控軟件對網絡控制器進行網絡實時監控，同時和電網測控系統進行有機協調，保證互不影響。此外，信息通信網的骨干層，還可采用同步數字體系、波分復用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）、光傳送網（Optical Transport Network，OTN）、多業務傳送平臺（Multi-Service Transfer Platform，MSTP）、分組傳送網（Packe tTransport Network，PTN）等多種信息傳送技術。另外，無線通信方式（如微波和衛星）也是組建信息通信網骨干層的補充技術。

（2）接入層。兩種情況。第一種情況是測控點數據量較多、且距離光纖網絡較近的區域，推薦采用工業以太網交換機配光纜構成環形網絡結構。此結構具有與骨干層結構一樣特點，當鏈路發生故障時，通信網絡傳輸的恢時間被控制在50毫秒之內。第二種情況則是測控點及數據量較少、且跟離光纖網絡較遠的區域，推薦采用數字工業級配載波設備構成樹型或鏈型網絡結構。此結構充分利用了載波通信系統的優點，使用現有電纜資源作為通信介質；地埋電纜和架空電纜均適用選擇不同的耦合設備。載波通信通道建立時間小于300毫秒，電纜干擾的情況有四個頻點可供通信設備選用，設備端接受靈敏度可達-70dB，并可在無中繼的情況下傳輸5km。載波設備有多種通信接口可供選擇，如RS232、RS485等接口，方便級聯進上層網絡。

此外，信息通信網的接入層是相對于骨干層而言的，處于整體網絡接入的位置。接入層類似于人體的外圍神經組織，也可以理解為神經末梢，它將所收集的信息通過骨干層網絡傳送到對端。接入層按照傳輸介質不同，可分為有線接入和無線接入兩種方式，彼此之間相互補充。在智能電網中，有線接入還包括無源光網絡（Passive Optical Network，PON）、電力線載波等，無線接入則包括TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、WiMAX、Wi-Fi、ZigBee等。

智能電網建設必以安全可靠的通信網絡作為基礎，需選擇安全可靠的設備來組網。世界各國在配電網中的工業設備中往往采用以太網+TCP/IP協議作為其通信與控制的標準。一般來看，以太網+TCP/IP協議在工業控制網絡中主要是為負責不同廠站網絡區段之間關鍵自動化設備的聯系，安全性和可靠性要求較高。

4 結語

我國將全國電網建設的目標制定為：實現信息化、數字化、自動化和互動化的智能電網絡，國家及地方電力部門都將以此分為不同階段進行推進化建設和發展。在整個建設與發展過程中，通信網絡技術在智能電網中的作用至關重要，我們也期待在未來有關國家電網建設工作對于通信網絡技術的應用更為廣闊和延伸。

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（2）接入層。兩種情況。第一種情況是測控點數據量較多、且距離光纖網絡較近的區域，推薦采用工業以太網交換機配光纜構成環形網絡結構。此結構具有與骨干層結構一樣特點，當鏈路發生故障時，通信網絡傳輸的恢時間被控制在50毫秒之內。第二種情況則是測控點及數據量較少、且跟離光纖網絡較遠的區域，推薦采用數字工業級配載波設備構成樹型或鏈型網絡結構。此結構充分利用了載波通信系統的優點，使用現有電纜資源作為通信介質；地埋電纜和架空電纜均適用選擇不同的耦合設備。載波通信通道建立時間小于300毫秒，電纜干擾的情況有四個頻點可供通信設備選用，設備端接受靈敏度可達-70dB，并可在無中繼的情況下傳輸5km。載波設備有多種通信接口可供選擇，如RS232、RS485等接口，方便級聯進上層網絡。

此外，信息通信網的接入層是相對于骨干層而言的，處于整體網絡接入的位置。接入層類似于人體的外圍神經組織，也可以理解為神經末梢，它將所收集的信息通過骨干層網絡傳送到對端。接入層按照傳輸介質不同，可分為有線接入和無線接入兩種方式，彼此之間相互補充。在智能電網中，有線接入還包括無源光網絡（Passive Optical Network，PON）、電力線載波等，無線接入則包括TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、WiMAX、Wi-Fi、ZigBee等。

智能電網建設必以安全可靠的通信網絡作為基礎，需選擇安全可靠的設備來組網。世界各國在配電網中的工業設備中往往采用以太網+TCP/IP協議作為其通信與控制的標準。一般來看，以太網+TCP/IP協議在工業控制網絡中主要是為負責不同廠站網絡區段之間關鍵自動化設備的聯系，安全性和可靠性要求較高。

4 結語

我國將全國電網建設的目標制定為：實現信息化、數字化、自動化和互動化的智能電網絡，國家及地方電力部門都將以此分為不同階段進行推進化建設和發展。在整個建設與發展過程中，通信網絡技術在智能電網中的作用至關重要，我們也期待在未來有關國家電網建設工作對于通信網絡技術的應用更為廣闊和延伸。

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