智能電網通訊系統探討

周華

【摘 要】 全球領先的信息與通信解決方案供應商華為采用支持任意拓撲組網的全光交換網絡新架構，成就讓世界矚目。華為的AOSN架構，使用業界首創的光時隙疏導技術（OTSI，Optical Time Slot Interchange），解決了多維度、多波長光突發包沖突的業界難題，使得任意拓撲的全光交換組網成為了現實。華為的成功為電網通信提供了技術支撐。智能電網通訊是整個智能電網的神經中樞，文章從通訊入手，首先論證智能電網量測和通信設備的重要性，然后對信息管理系統構成進行分析，最后對決策與控制理論 進行討論，闡述信息通訊在智能電網存在的重要性。通過對智能通訊技術的分析，有助于理順智能電網發展方向，并且為智能電網的深入研究和應用提供了保證。

【關鍵詞】 智能電網 ?智能通訊智 ?智能能控制

1 量測與通信設備

量測設備和通信設備相輔相成，共同為系統運行、保護以及設備監測和維修提供依據;兩者既可能相互獨立，也可能集成為一體。前者側重于實時、準確地測量和就地處理各種電氣量和非電氣量，后者側重于實現高速、大容量的實時動態信息交互。量測系統包括 3 部分：（1）需求側量測：主要具有家電控制、電能質量分析、防偷電、功率和用電量測量、實時電價處理、成本控制、自備電源監測等功能;（2）電網側量測：主要具有同步相位測量、廣域測量、動態設備監測、系統安全穩定監測等功能;（3）發電側量測：主要用于監測發電廠的出力、設備狀態、履約狀況、煤耗和排放等。

通信系統的研究主要包括四個方面：（1）通信方式的多樣化，合理使用 Internet、光纖、衛星、無線、3G、傳感器網絡等通信方式;（2）精確的數據對時和同步能力;（3）重視電磁兼容，降低對外部的輻射和電磁干擾;（4）提高抵御外部通信干擾的能力。

2 信息管理系統

智能電網中的信息管理系統應主要包括采集與處理、分析、集成、顯示、信息安全五個個功能。（1）信息采集與處理。主要包括詳盡的實時數據采集系統、分布式的數據采集和處理服務、智能電子設備（intelligent ?electronic ?device，IED）資源的動態共享、大容量高速存取、冗余備用、精確數據對時等。（2）信息分析。對經過采集、處理和集成后的信息進行業務分析，是開展電網相關業務的重要輔助工具。縱向包括“發電–輸電–配電–需求側”四級產業鏈業務分析和“國家–大區–省級–地縣”四級電網信息分析。橫向包括發電計劃、停電管理、資產管理、維護管理、生產優化、風險管理、市場運作、負荷管理、客戶關系管理、財務管理、人力資源管理等業務模塊分析。（3）信息集成。智能電網的信息系統在縱向上要實現產業鏈信息集成和電網信息集成，橫向上要實現各級電網企業內部業務的信息集成。為此有必要借鑒或利用面向服務架構（service-oriented ?architecture，SOA）、IEC 61850、IEC 61968、IEC 61970等系統架構或標準，開發高效標準化的信息集成系統。（4）信息顯示。為各類型用戶提供個性化的可視化界面，需要合理運用平面顯示、三維動畫、語音識別、觸摸屏、地理信息系統（GIS）等視頻和音頻技術。（5）信息安全。智能電網必須明確各利益主體的保密程度和權限，并保護其資料和經濟利益。因此，必須研究復雜大系統下的網絡生存、主動實時防護、安全存儲、網絡病毒防范、惡意攻擊防范、網絡信任體系與新的密碼等技術。

3 決策與控制理論

在智能電網中，電網決策與控制的實時性、易用性、互操作性將大大提高，因此對以下幾方面技術提出了新的要求：（1）快速負荷和氣象預測技術;（2）快速安全穩定計算方法、判據和控制策略;（3）高性能計算方法和設備，如并行計算、云計算、海量存儲、系統容錯等;（4）快速仿真和建模;（5）超短期潮流分析;（6）故障定位;（7）合理應用新型人工智能技術，比如分散式智能代理、智能感知技術、自組織網絡技術、虛擬現實技術等;（8）開發個性化人機交互界面及其內核技術，融合多媒體、計算機圖形學、數據庫設計、實時分布系統、生物特征識別技術等;（9）針對電網智能化展開電力規劃的研究。

4 智能控制中心

智能控制中心是現有的EMS、DMS、SCADA、虛擬電廠（virtual ?power plant）等技術的升級和結合，在研究中應根據分層分區的原則，明確不同級別控制中心的權責和功能，進行有針對性的設計，這其中包括：（1）可視化互操作平臺。該平臺能利用多媒體技術顯示潮流、電壓、功角、穩定裕度、故障位置、變電站和線路運行、發電廠狀態等信息，監視控制中心各功能模塊，實現個性化信息披露，接收運行人員指令。（2）預測功能。以高性能通信和信息處理為依托，與氣象部門、水利部門等相關部門聯合，實現信息的短時甚至超短時預測;（3）交易與調度功能。該功能包括數據管理、機組調度、電網協調、信息披露等。數據管理用于處理機組狀態、電網拓撲、實時電網模型、預測參數、檢修計劃、電力交易基礎數據（如雙邊合約、競價上網、節能調度、可再生能源扶持政策、金融和約等）等信息。電網協調功能是在綜合處理各級智能控制中心的決策后，協調各級電網的運行，對網間交易、機組組合、出力分配、安全校核、AGC、備用等方面進行優化協調。信息披露功能則在服從相關保密和監管條例的前提下，對發電計劃、購電成本、網間交易、能耗排放、阻塞情況、預測參數以及其他必要的信息進行及時準確的披露。（4）快速安全穩定分析功能。目前的電力系統安全穩定分析主要以離線分析為主，不能完全反映系統的真實情況。在智能電網中，應推動安全穩定分析的在線化和實時化。該功能首先利用高性能量測和通信系統到得拓撲、潮流、頻率、電壓、設備實時模型等信息;然后據此進行狀態估計和在線建模分析;最后確定當前系統的安全穩定性。（5）智能保護整定。目前的保護整定以離線整定為主。在智能電網中，將在快速安全穩定分析、實時網絡拓撲和參數、實時負荷特性的基礎上計算出母線、線路、變壓器保護和安全自動裝置的定值。

參考文獻：

[1]陳樹勇，宋書芳，李蘭欣，等.智能電網技術綜述[J].電網技術，2009.

[2]林宇鋒，鐘金，吳復立.智能電網技術體系探討[J].電網技術，2009.

[3]陳振宇，王鋼，李海鋒，等.基于智能多代理技術的廣域電網協調保護系統[J].電網技術，2008.endprint